单机24脉波共轭式整流变压器的结构

移相电角
整流变 1 +18.75°
整流变 2 -11.25°
整流变 3 +11.25°
整流变 4 -18.75°
所 对 应 的 阀 侧 电 角 分 别 为 ：-11.25°、+18.75°、
-18.75°、+11.25°。
4.3 主要技术参数确定
4.3.1 阀侧相电流
I2n=
0.471Id0 2
=
0.471×16 2
Abstract：The principle, structure and main technical characteristics of single 24-pulse conjugated type rectifier transformer are presented. The example is given out. Key words：Rectifier transformer； Conjugated type； Circulation
所 对 应 的 阀 侧 电 角 分 别 为 ：-3.75° 、+26.25° 、 -26.25°、+3.75°。
同理， 可以得出第二台整流变压器一次侧移相 电角，如表 2 所示。
表 2 移相电角（第二台） Table 2 Phase shift angles (the second transformer)
（0.65+ 1.05-0.65 2
）×U′=U14′= 35 000 姨3
U′= 35 000 =23 773.2V 0.85× 姨 3
则 自 耦 变 第 1 挡 、 第 27 挡 的 二 次 电 压 分 别
为：
U1′=1.05×U′=24 961.9V U27′=0.65×U′=15 452.6V
200
=3 815.1A
18
4.3.2 阀侧相电压
U2n=0.74KUd0×(0.65～1.05)= 0.74×1.13×590×(0.65～1.05)=
320.7V～419.4V～518.0V
式中 K— ——系数
4.3.3 自耦变二次电压
由接线原理图可知， 14 挡时自耦变二次电 压
即为网侧电压，所以：
则整流变 1 及整流变 2 的阀侧匝数 N1n=N2n=8,整流 变 1 移 相 绕 组 匝 数 N1Y=197、 高 压 绕 组 匝 数 N1M= 247,整 流 变 2 移 相 绕 组 匝 数 N2Y=29,高 压 绕 组 匝 数 N2M=370，其他计算从略。 计算后的二次侧 、阀侧电 压如表 3 所示。
（a）电源电压：AC 35kV ±5%, 50Hz ±1%。 （b）直流输出两个系列，每个系列：
直流输出电压：590V。 直流输出电流：16.2×2kA。 （c）调压范围：65%～105%有载调压,级间电压相 等。 （d）等效脉波数：单机组 24 脉波，两套机组组成 等效 48 脉波。 4.2 移相电角的确定 接线原理图见图 1，其中整流变 1（3）与整流变 2（4）为共轭结构。 由于两套机组等效 48 脉波，并考虑两套机组移 相角对称，则： △θ=(360°/48)=7.5° ， △θ/2=3.75° 式中 θ— ——移相角度差 通过计算得出的第一台整流变压器一次侧移相 电角如表 1 所示。
3 24 脉波共轭式整流变压器结构
16
C
B
A
1
*
2
3
4
自
耦
变
11 12 13
-+ K
1
*
2
3
4
11 12 13
-+ K
1
*
2
3
4
11 12 13
-+ K
第 48 卷
整
整
流
流
变
变
1
2
整
整
流
流
变
变
3
4
c1p c1n
b1p b1n
a1p a1n
c2p c2n
b2p b2n
a2p a2n
c1p c1n
b1p b1n
移
高
低
相
压
压
绕
绕
绕
组
组
组
1
1
1
3.3 引线 24 脉波共轭式整流变压器引线 相 对 要 复 杂 的
多，在注意曲折形移相自身引线结构特点的同时，还 要注意自耦变、整流变和开关间的引线连接，保证引 线的机械强度及引线间的绝缘距离。
4 24 脉波共轭式整流变压器设计实例
4.1 某化工厂离子膜烧碱用有载调压整流变压器 主要技术数据
24 脉波共轭式整流变压器是由 一 台 自 耦 调 压 变压器调压，带两台共轭式整流变压器，由正反接的 自耦调压变压器向整流变压器供电， 公共绕组承受 电网全电压，串联绕组为调压绕组，它串接于整流变 压器高压绕组中性点上， 调压绕组及其分接引线的 绝缘水平降低了，也就降低了开关的绝缘水平。
每台共轭式整流变压器是由两台一次侧移相的 整流变压器并联工作， 这两台整流变压器的一次侧 移相角相差 30°， 而两台整流变压器的阀侧绕组均 采用 d 接， 这样阀侧绕组同名端线电压之间的相位 移也是 30°，两组整流桥并联后给电解槽供电，这种 接线可以大大降低两组阀侧绕组同名端之间的线电 压差， 降低了通过两组阀侧绕组和两组整流桥形成 不流经负载的环流。 其接线原理图见图 1。
第5期
郭井申：单机 24 脉波共轭式整流变压器的结构
17
（a） 矩 形 截 面
（b） 多 级 圆 形 截 面
（c） 多 级 椭 圆 形 截 面
图 3 中轭的截面形状 Fig.3 Section of middle yoke
Φ1 Φ3
Φ2
Φ3
Φ1 Φ2
30°
（a） 结 构 示 意 图
（b） 相 量 图
2 工作原理
整流变压器的负载是一非线性阻抗， 使整流变 压器阀侧绕组含有基波及各次谐波迭加的电流通
过， 而网侧绕组也具有与整流电路接法有关的相应 非正弦电流。
为了提高功率因数，减少网侧谐波电流，必须提 高整流设备的脉波数， 因此整流变压器的阀侧输出 电压波形在一个周期内有若干个正弦波， 以满足 GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》对注入 电网的谐波电流的规定。 整流变压器的脉波数一般 为 6 个和 12 个。
从表 3 中可以看出， 阀侧同名端输出端子间 电 压 误 差 只 有 0.09%， 从 而 有 效 地 降 低 了 环 流 电 流。
5 技术特点
要满足等效 48 脉波的使用要求， 一般有两种 方法：一种是采用四套机组，但是变压器的制造成 本及配套开关柜的成本都要增加，经济性差，并且 占地面积增大。 另外，可以采用两套机组星、角并 联桥式整流线路，即整流变压器阀侧出线为一组 y 接、一组 d 接，两组并联运行。 这一方案的缺点是， y 接绕组和 d 接绕组线电压之间必然存在差异，造 成电流分配不均衡， 即通过两组阀侧绕组和两组 整流桥形成不流经负载的环流， 造成某个绕组电 流增大，引起局部过热，为此可采用相控调压的方 法使两组整流器的输出电压相等， 从而消除两组 整流器之间的环流。 也可以在输出线电压较高的 星形或角形绕组到整流器之间的母线上套装铁 心，以增加母线电抗，改善两组整流器之间的电流 分配， 但这些措施都将使整流设备的功率因数降 低并使成本增加。
第 48 卷 第 5 期 2011 年 5 月
TRANSFORMER
Vol.48 No.5 May 2011
单机 24 脉波共轭式整流变压器的结构
郭井申
（保定天威集团（江苏）五洲变压器有限公司，江苏 张家港 215600）
摘要：介绍了单机 24 脉波共轭式整流变压器的工作原理、结构及主要技术特点，并给出了计算实例。
U1M=
U1′×sin(60°-3.75°) sin120°
=23
965.9V
U14M=
U14′×sin(60°-3.75°) sin120°
=19
401V
U27M=
U27′×sin(60°-3.75°) sin120°
=14
836V
整流变 3、整流变 4 及第二台整流变压器的计
第 48 卷
算从略。 取铁心直径 D=500mm，有效截面积 AC=1825.26㎝2，
准3= 姨准12+准22-2准1准2cos30° =0.518准1=0.518准 即中间铁轭的截面积按铁心截面积的 0.518 倍 选取。 共轭式铁心的叠积形式和中轭截面形状的选择
（a）
（b）
（c）
（d）
图 2 共轭铁心结构图 Fig.2 Conjugate core structure
应兼顾电磁性能、 工艺性能进行选择， 同时要考虑 上部绕组和下部绕组的轴向连接及中轭的径向固定
a1p a1n
图 1 整流变压器接线原理图 Fig.1 Connection diagram of rectifier transformer
c2p c2n
b2p b2n
a2p a2n
3.1 铁心结构 为了给相位差 30°所造成的磁通差△准 提供通
路，引入共轭式铁心，共轭式铁心常用的叠片形式有 以下几种：
自耦变两级间电压差：
△U= U1′-U27′ =365.7V 26
4.3.4 整流变 1 移相绕组电压（1 挡、14 挡、27 挡）
U1Y=
U1′×sin26.25° sin120°
=12
748.3V
U14Y=
U14′×sin26.25° sin120°
=10
320.1V
U27Y=
U27′×sin26.25° sin120°
关键词：整流变压器；共轭式；环流
中图分类号：TM402
文献标识码：B
文章编号：1001－8425（2011）05－0015－05
Structure of Single 24-Pulse Conjugated Type Rectifier Transformer
GUO Jing-shen
（Baoding Tianwei Group(Jiangsu) Wuzhou Transformer Co.,Ltd., Zhangjiagang 215600, China）
transformer 由于共轭式铁心每个心柱有上、下两组绕组，给 套装带来了一定的难度，其工艺过程为“先下后上” 的原则，即将铁心上、下翻转（即铁心垫脚向上），先 套下部的绕组，压紧后，再将铁心翻转，套上部绕组。 在整个翻转过程中要使用专用的固定工装， 以防止 绕组对铁心产生相对位移，破坏绕组绝缘。
图 4 共轭铁心结构示意图和磁通相量图 Fig.4 Diagrams of conjugate core and flux vector
等。 3.2 绕组分布
24 脉波共轭式整流变压器绕组 分 布 如 图 5 所 示，与三相三柱式变压器相比，主要区别在于每个心 柱上套有上、下两组绕组，这两组绕组通过中部夹件 形成一个整体。
表 1 移相电角（第一台） Table 1 Phase shift angles (the first transformer)
移相电角
整流变 1 +26.26°
整流变 2 -3.75°
整流变 3 +3.75°
整流变 4 -26.25°
移
高
低
相
压
压
绕
绕
绕
组
组
组
2器绕组分布图 Fig.5 Winding arrangement of conjugate rectifier
=7
891.8V
4.3.5 整流变 1 高压绕组电压（1 挡、14 挡、27 挡）
U1M=
U1′×sin(60°-26.25°) sin120°
=16
013.5V
U14M=
U14′×sin(60°-26.25°) sin120°
=12
963.3V
U27M=
U27′×sin(60°-26.25°) sin120°
=9
913.1V
4.3.6 整流变 2 移相绕组电压（1 挡、14 挡、27 挡）
U1Y=
U1′×sin3.75° sin120°
=1
885.1V
U14Y=
U14′×sin3.75° sin120°
=1
526.1V
U27Y=
U27′×sin3.75 sin120°
=1 167.0V
4.3.7 整流变 2 高压绕组电压（1 挡、14 挡、27 挡）
氯碱工业是生产烧碱、 氯气和氢气及由此衍生 系列产品的基本化学工业， 离子膜电解制碱是世界 上工业化生产烧碱中最先进的工艺方法， 其所用的 离子膜电解槽是很先进的， 因而对供电的要求也就 非常严格。 如供电电源安全可靠， 供电保护灵敏正 确，供电测量稳定准确，供电要用硅晶闸管组成的整 流装置（即可控整流电路）等。因此，必需提高与之配 套的整流变压器的可靠性、安全性、先进性及降低能 耗。本文中笔者对单机 24 脉波共轭式整流变压器的 工作原理、结构、技术特点及设计要点等做了简单介 绍。
1 前言
整流变压器的作用是将交流电网电压、 电流变 换成整流装置所需要的电压和电流， 并通过相数和 相位角的变换，改善交流侧和直流侧的运行特性。工 业用的整流直流电源大部分是由交流电网通过整流 变压器与整流器所组成的整流设备而得到的， 并广 泛应用于电化学、牵引和传动等领域，如电解食盐以 制取氯碱、电力机车的电源、轧钢电机的传动等。
（1）主铁心 6/8 斜接缝，中轭直接缝，见图 2a。 （2）主铁心 6/8 斜接缝，中轭全斜，见图 2b。 （3）主铁心 6/8 斜接缝，中轭嵌接，见图 2c。 （4）主铁心和中轭均为直接缝，见图 2d。 中轭的截面形状有：矩形截面、多级圆形截面和 多级椭圆形截面等，如图 3 所示；共轭铁心结构示意 图和磁通相量图如图 4 所示。 设 准1=准2=准 则：