一文看懂整流变压器容量及基本整流线路

现代的工业企业，广泛地采用直流电源。在冶金工业上，有色金属铝、镁、锌的冶炼及电解铜的生产，在化学工业上，电解、电镀、试剂和化学药品的生产，在矿山机械、钢铁工业及交通运输的驱动上，起重机、轧钢机、电机车、电气火车以及城市交通的电车等均需要直流电源。

整流变压器是整流元件的电源变压器，它的任务就是与整流元件一起，把交流电变为直流电。整流元件的种类很多，如电子整流管和离子整流管《包括真空管、充气管、闸流管和汞弧整流器)，以及半导体整流器(硒整流器和硅整流器等)。

按用途分类，整流变压器分为冶金、化工和牵引用三大类。它们在调压方式、调压范围和二次侧相电压上有所区别，共同特点是二次电压低、电流大。为了提高整流效率，二次侧的相数一般不少于三相，有时采用六相、十二相或者加移相线圈。

四象限整流变压器与普通变压器除结构上有所区别外，在负载特性上也不相同。电力变压器的二次负载一般认为是恒定阻抗，输出电流为正弦波形。四象限整流变压器由于整流器的整流作用，每个阳极仅在每个周波内的部分时间导电。因此整流变压器的二次侧各相输出电流的时间，也是仅在每周波内的部分时间，所以整流变压器线圈中的工作电流波形是不规则的非正弦波形。这个非正弦波电流所产生的漏抗电压降，会影响整流变压器二次侧的端电压，因而也就影响整流器直流电压的特性。

现代硅整流、硅可控整流元件得到了迅速的发展，生产了大功率可控硅元件，平面型可控硅和各类双向可控硅元件，并广泛地应用于生产实践中。由于硅元件整流效率高、体积小，重量轻和运行维护简单等许多优点，硅整流器将逐渐取代汞弧整流器。· 硅整流元件要求整流变压器大范围调压和无级调压的特性，这样就出现有载调压和电抗器调压的整流变压器，有时将整流变压器和整流元件合在一起成为大型的整流装置。 整流变压器因用途不同采取多种接线方式，不同接线方式，对于变压器二次侧相电压、电流及变压器一次侧容量都有影响。当我们已确定直流侧的参数后，就可考虑变压器的接线方式和容量等问题。为了简便起见，忽略变压器的励磁电流、变压器阻抗和电弧压降。

一.基本整流线路

当变压器二次线圈a端为正时，整流元件D导电，电阻R有电流通过;过了半个周期a端为负时，D截止，没有电流通过，所以变压器二次线圈中的电流仅在半个周期内流过。同样电阻上的电流也仅在半个周期内存在着，故称单相半波线路。其电阻两端整流后的平均电压可写成下式

为了获得平直的输出电压和提高变压器的利用率，常采用三相桥式整流线路。由于线路多加了三个元件，所以变压器二次线圈的电流沿二个方向流通，三相桥式整流相当于六相有中点引出的整流线路。

大型整流设备，有时采用变压器按星形一双重曲折连接的三相整流线路，也称三相叉形连接的整流线路。这种线路的显著特点是外特性曲线平稳，无剩余磁势。常作为牵引用直流电源，如电车、电气火车等。不考虑变压器的漏抗、损耗和电弧压降时

变压器二次侧有三个接成星形的连接组，共有9个线圈。其中三个相接在中点。的线圈内的电流和其他6个线圈的电流有所区别。

二.整流变压器的容量和利用系数

整流变压器的标准容盈越接近直流侧输出的容址，则说明变压器利用系数越高。利用系数的高低，决定于变压器的接线方式。

基于上述，可以看出整流变压器的容量和整流线路的接线方式有关，整流变压器的运行状态和普通变压器不同，‘因二次线圈中流过的电流有直流分童。这种情况对变压器漏磁通和附加损耗均有影响。

应当指出，整流回路输出的直流电压，不是纯的直流，其波形在某种程度上是脉动的。也就说有交流成分，显然相数越多，直流电压的脉动就越小。一般实际应用的整流线路相数最多不超过12相，为了减小直流电压的脉动，在整流回路中串联着滤波电抗器及并联电容器，这样可以使整流后的电压接近纯的直流。

在三相整流线路中，二次线圈的利用系数，三相半波的，K= 0.67，而六相半波的，K= 0.55，都不高，所以工业用整流变压器均采用三相桥式和双Y带平衡电抗器的整流线路。

三.重叠现象、电弧压降、电阻压降

上面我们讨论整流变压器时都认为是理想工作状态，没有考虑变压器漏抗电压，以及整流回路中的各种电压降。实际应用中，不管那一种整流线路，均存在变压器的漏抗和电压降落，由于这些因素的存在，将影响到整流回路中的一些参数。

所有的整流变压器实际上都是有漏抗存在的，在整流过程中，当某一阳极整流完毕后而换另一阳极整流时，阳极电流的变化不会突变，而是一阳极电流慢慢减弱，而另一阳极电流慢慢增强，因而产生了二个阳极同时整流即所谓重叠现象.