单机24脉波共轭式整流变压器的结构

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)
（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：
（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
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
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°
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
2
2
图 5 共轭式整流变压器绕组分布图 Fig.5 Winding arrangement of conjugate rectifier
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。
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。
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。
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
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。
=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°
（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。
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。
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
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
源自文库
b2p b2n
a2p a2n
c1p c1n
b1p b1n
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）
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：
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。
=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）
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：
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
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。
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
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。
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。
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，