培训教材之整流变压器

概述

整流变压器的特点

作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。对于日常照明和工厂动力用的配电变压器以及用于电力系统中的电力变压器，大家都比较熟悉。然而对于整流变压器，很多人还是比较陌生的。为此，首先介绍一下整流变压器与电力变压器相比，有哪些共同点和不同点。

与电力变压器的共同点

外观相似　　从外观来看，两者都是一种静止的电器设备。

结构类似　　从结构来看，整流变压器的器身也是由绕在共同铁心上的两个或两个以上的绕组组成的。

原理相同　　从工作原理来看，可以看到整流变压器和电力变压器一样，都是根据法拉第电磁感应定律，通过交变磁场把一次绕组和二次绕组联系在一起，从而完成改变电压、电流和传递电能的功能。

与电力变压器的不同点

对等效相数的要求　　为了提高电能质量，整流变压器的输出电压波形不像电力变压器，在一个周期内只有三个正弦脉波，而是根据网侧电压和装机容量确定每台变压器在一个周期内的脉波数，大型整流变压器的脉波数至少为６个，最多可达１２个，以满足国家有关要求。所谓等效脉波数即为一个周期内的脉波数Ｐ。Ｐ＝６，就是等效相数为６。

表现在输出电压方面的差异

称呼上的差异　　由于和整流器的紧密结合，整流变压器输出电压称为阀侧电压。其名称起因于二极管的单向导电性。当整流臂的正极电位比负极高时，整流变压器的输出电压大于零；当整流臂的正极电位比负极低时，整流变压器的输出电压等于零，其作用犹如闸阀一样。根据国家有关规定，所谓额定阀侧电压定义为同一换相组阀侧绕组中相继换相的两相端子之间，对应于额定分接的空载电压。该值应能在额定工作条件下保证整流器的额定直流电压。

计算方法上的差异　　由于整流装置负载电流的波形各异，其输出电流的计算方法不仅与电力变压器有很大不同，而且不同的整流电路，其计算方法也不一样。

调压的目的和范围上的差异　　一般而言，电力变压器输出的电压值要求为不变值。为达此目的，电力变压器的电压调节范围取决于电网电压的波动范围。

而整流变压器，不仅要像电力变压器一样，为弥补电网电压波动而引起的直流电压的变化，而且还由于负载本身的需要，整流变压器的阀侧电压必须能在一个较大的范围内进行调整。比如铝电解负载，其调压范围为５％～１０５％。

整流变压器的用途

变流是整流、逆变和变频三种工作方式的总称。整流是其中应用最广泛的一种。工业用的整流直流电源大部分都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。在高度现代化的今天，几乎在每一个领域都能直接地或间接地看到它的巨大用途。整流变压器的主要用途如下。

电化学工业

应用整流变压器最多的是电化学行业。电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜以及其它金属；电解食盐以制取氯碱；电解水以制取氢和氧。这种整流装置具有以下特点：

电压高、电流大（可达４２ｋＡ），单台容量可达到１３０ＭＶＡ。

电解负载是昼夜连续的。

阀侧电压调压频繁　　这种工作状态主要是为了保持电解槽恒电流工作制和满足分期投产与电解工艺的要求，调压范围通常较大，比如：铝电解为９５％。并且每天的调压次数也比较频繁。为此目前大型整流装置大都采用饱和电抗器作为细调和数字式稳流装置。

此外整流变压器还用于牵引用直流电源；传动用直流电源；直流输电用直流供电；电镀用或电加工用直流电源；励磁用直流电源；充电用直流电源；静电除尘用直流电源等。

整流变压器的分类

整流变压器与电力变压器的共性，决定了两者的分类有其相似之处。但随整流技术的逐步完善与进步，使其应用领域之广泛，调压方式之复杂，安装方式之灵活，铁心结构品种之多，是电力变压器所不能比的。再加上各种整流方式的经济性和可靠性的研究与比较，使其分类方式有独特的一面。

按用途分类

按调压方式分类

无励磁调压整流变压器

有载调压整流变压器

按整流电路分类

三相桥式整流变压器

双反星形带平衡电抗器的整流变压器

双反星形三相五柱式整流变压器

上述三种又可以根据等效脉波数分为六脉波、九脉波、十二脉波和十八脉波整流变压器

按器身安装方式分类

器身联箱盖式整流变压器

钟罩式整流变压器

按铁心结构形式分类

共轭式铁心整流变压器

多铁心分立式整流变压器

还有其它分类方式，如按相数分为单相和三相；按冷却介质分为干式、油浸和充气式；按冷却方式分为自冷、风冷、水冷、强油水冷或风冷以及导向冷却等

整流电路的工作原理