3600kva整流变压器设计-攀枝花学院本科毕业设计

3600kva整流变压器设计-攀枝花学院本科毕业设计内容摘要：

，以 kVA 或 MVA 表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条 件下不超过温升限值的额定电流。 双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量，（由于变压器的效率很高，通常一，二次侧的额定容量设计成相等） ， 多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定。 其额定容量为量大的绕组额定容量；当变压器容量由冷却方式而变更时，则额定容量是攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 变压器原理 4 指量大的容量。 我国现在变压器的额定容量等级是按 8R ≈ 的倍数增加的，如容量有 100、 12160、 200„„kVA 等，只有 30 kVA和 63 000 kVA 以外的容量等级与优先数系有所不同。 1967年以前变压器的额定容量等级是按 8  倍数增加的 8R 容量系列。 对 于单相变压器 )k V A(10UI10UIS 32N2N31N1NN   式（ ） 对于三相变压器 )k V A(10IU310IU3S 32N2N31N1NN   式（ ） 变压器的容量大小与电压等级也是密切相关的。 电压低，容量大时电流大，损耗增大；电压高，容量小时绝缘比例过大，变压器尺寸相对增大，因此，电压低的容量必小。 电压高的容量必大。 额定电流 和频率 变压器的额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的系数（单相为 1，三相为 3 ） ,而并得的电流经绕组线端的电流。 因此变压器的额定电流就是各绕组的额定电流，是指线电流，也以有效值表示（要注意组成三相的单相变压器）。 额定频率是指对变压器所设计的运行频率，我国标准规定频率为 50Hz。 空载电流和空载损耗 空载电流是指当向变压器的一个绕组（一般是一次侧绕组）施加额 定频率的额定电压时，其它绕组开路，流经该绕组线路端子的电流，称为空载电流 0I 其较小的有功分量oaI 用以补偿铁心的损耗，其较大的无功量 orI 用于励磁以平衡铁心的磁压降。 空载电流 20r20a0 III  式（ ） 通常 Io以额定电流的百分数表示： %3~%I N00  式（ ） 空载电流的有功分量 0aI 是损耗电流，所汲取的有功功率称空载损耗 Po，即指当以额定频率的额定电压施加于一个绕组的端子上，其余各绕组开路时所汲取的有功功率。 忽略空载运行状态下的施电线绕组的电阻损耗时又称铁损。 因此，空载损耗主要决定于铁心材质的单位损耗。 阻抗电压和负载损耗 双绕组变压器当一个绕组短接（一般为二次侧）另一绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压 Uz，多绕组变压器则有任 意一对绕组组合的 Uz。 通常阻抗电压以额定电压百分比表示 %100UU%U NZZ  式（ ） (且应折算到参考温度 ) 一个绕组短接（一般为二次）。 另一绕组流通额定电流时所汲取的有功功率称为负载损耗 PR. 负载损耗＝最大一对绕组的电阻损耗＋附加损耗附加损耗包括绕组温度损耗，并绕导线的环流损耗，结构损耗和引线损耗，其中电阻损耗攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 变压器原理 5 也称为铜耗，负载损耗也要折算到参考温度。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变压器 6 3 整流变压器 整流变压器及其结构 整流变压器属于交流变压器的一种。 交流分为整流、逆变和变频三种。 整流是由交流电变成直流电，其变压器称为整流变压器。 逆变是由直流电变为交流电，其装置称为逆变器。 变频是专门改变交流电频率的，其装置称为变频器。 其中整流的用途最为广泛。 整流变压器是整流元件的电源变压器，与整流元件一起把交流电变为直流电。 整流变压器的总体结构形式很多， ① 按整流电路形式分类 1)三相桥式整流变压器结构 2)双反星形带平衡电抗器的整流变压器结构 3)双反星形三相五柱式整流变压器结构 ② 按调压方式分类 1)无励磁调压整流变压器结构 2)有载调压整流变压器结构 这其中又有： ③ 按器身安装方式分类 1)器身连箱盖结构 2)钟罩式结构 这其中又分成： ④ 按冷却方式分类可分为自冷，风冷、强油水冷或风冷以及强油导向冷却。 ⑤ 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 3 相，有时采用 6相、 12 相或者加移相线圈或更多相数如 72相。 此外，变压器还可分为主调共箱式和主调分箱式以及内附饱和电抗器、平衡电抗器和外附饱和电抗器、平衡电抗器等结构。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变压器 7 整流变压器特点和用途 整流变压器的一次侧接交流电网，称为网侧；二次侧接硅整流器，称为阀侧。 整流变压器特点： ① 电流波形不是正弦波。 由于整流器各臂在同一周期内轮流导通，流经整流臂的电流波形为断续的近似矩形波，所以整流变压器各相绕组中的电流波形也不是正弦波。 用晶闸管整流时，触发延迟角越大，则电流的起伏陡度越大，电流中谐波成 分也越大，谐波成分将使涡流损耗增大。 变压器各相二次绕组中的电流含有直流分量。 这种现象带来一系列影响，如变压器漏磁通和附加损耗相应增大，漏抗电压降增加，整流元件阳极电流产生重叠，致使整流变压器视在功率总比直流输出功率大，除桥式电路外，二次侧的视在功率也比一次侧的大。 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。 带有交流成分，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。 在三相整流电路中，二次绕组的利用系数，三相半波的 K2=；而六相半波的K2=，都不高，所以工业用的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。 所有的整流变压器实际上都有漏抗存在，在整流过程中，当某一阳极整流完毕后而换另一个阳极整流时，阳极电流的变化不会突变，而是一个阳极电流慢慢减弱，另一个阳极电流慢慢增强，因而产生了两个阳极同时整流即所谓重叠现象。 有重叠现象存在时，一、二次电流以及整流后的直流电压等的数值都要引起变化。 ② 变压器利用系数的高低与其联结方式直接有关。 根据整流装置的要求， 整流 变压器的二次侧有多种方式的联结。 但为了提高变压器利用系数，应尽量采用三相桥式和双反星形带平衡电抗器的整流线路。 ③ 变压器的阻抗要足够大。 整流变压器往往二次电流较大，电压较低。 因此，当整流元件击穿时，变压器绕组中就会流过很大的短路电流产生比普通变压器大得多的电动力。 为了有效地限制短路电流，变压器的阻抗要设计得大一些，其绕组和铁心等结构的机械强度也要相应加强。 这就是整流变压器外形较为胖的原因。 ④ 整流变压器的电气性能、空载损耗、负载损耗等电气参数，目前还没有统一的规定，设计或订货时，可参 照同容量电力变压器的参数。 ⑤ 整流变压器阀侧有多种特殊的接法。 采用晶闸管时，单相的常采用单相桥式整流电路；三相电压较低（整流电压≤ 250V）的常采用双反星形带或不带平 衡电抗器 6相半波整流电路；三相电压较高的采用三相桥式整流电路。 但对于输出功率在 40kVA以下的中小功率硅整流设备，宜采用三相桥式整流电路。 三相桥式整流电路还可以形攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变压器 8 成 6 相、 12 相、以至于 48 相及以上的整流电路。 各种不同整流变压器的用途和特点见表。 表 整流变压器的用途和特点 用 途 特 点 电化（电解）用制取金 属，电解食盐以制取氯、碱，电解水以制取氢等，也用于石墨化电炉 、大电流、阀侧电流可达 100kA，直流电压不超过 1000V，单台容量可达数万 kVA ，为了保持电解槽电流恒定，必须用有载调压（如铝电解若不用饱和电抗器作细调时，每天调压 100次以上），有时还用饱和电抗器作细调和稳流，少数也有采用晶闸管调压的。 调压范围较大。 如食盐水电解约为 60%～ 105%，铝电解约为10%～ 105%。 牵 引 用于矿山、城市电机车的直流供电 ，采用无 励磁调压，调压范围为177。 5% ，经常有不同程度的短期过载，所以连续额负载下的温升限值应取得低，电流密度也低 ，短路故障机会较多，变压器的阻抗要求大 用 用于电气化铁道电力机车 ，网侧电压为线电压 ；也有用晶闸管调压 ，供给电动机的电枢、励磁和其他 传动用（用于直流电动机供电，例如供给轧钢电动机） ，分别供给正、反向传动或正向传动、反向 制动 直流输电用的换流变压器 、大容量 电镀和电加工用 、电流大 同步电机励磁 蓄电池充电 ，此时在反电动势的作用下，因导通角减小，绕组电流有效值加大 串级调速（逆变） 经常在逆变方式下运行 静电除尘 高电压、小电流，与高压试验变压器相仿 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变压器 9 整流变压器现状和发展趋势 变压器的现状：随着半导体工业的发展，又由于硅变 流器具有体积小、重量轻、效率高、使用寿命长、耐高温、利用系数高以及使用维护简单等优点，已经完全取代了早年的水银（汞弧 ） 变流器。 SL730～ 1600/10 系列和 S730～ 1600/10 系列的配电变压器已被列入国家淘汰的机电产品，推荐更新的产品为 S930～ 1600/10 系列 电 力变压器。 在电力变压器发展的同时，整流变压器也相应的提升了一个高度。 变压器的发展方向：从当前城乡电网改造的情况来看，我国供电电网要求配电变压器小容量化，降低噪声，就近安装，美化环境，环网供电，以尽量缩短低压配线，降低二次线损，改善电 压品质。 我国的变压器制造业和使用总的发展趋势是： ① 采用新材料，降低损耗。 ② 采用新结构，以求重量轻、体积小。 ③ 提高产品的可靠性，减少甚至免维修。 ④ 防火防爆，安全供电。 ⑤ 节约原材料，降低成本。 ⑥ 针对我国目前电网用电峰谷进一步加大的现状，要提高配电变压器的过载能力，要求其具有较强的超铭牌运行能力。 ⑦ 研究科学的效率曲线，尽可能按高效运行的原则合理选用。 ⑧ 跟踪国际潮流，进一步简化配电变压器的结构，取消无功励磁，分接开关做到高度的通用化、标准化、互换化，增加自身的保护功能。 见于变压器的现状和发展趋势，一些新技术、新 材料、新工艺的应用也层出不穷。 目前变压器行业的新材料和新技术在不断发展，除低损耗变压器、非晶和金铁心变压器、干式变压器、全密封变压器、调容量变压器、防雷变压器、卷铁心变压器、 R 型变压器、单相变压器、有载调压变压器、组合式变压器、箱式变压器外还有硅油变压器、六氟化硫变压器、超导变压器等。 新材料的应用：非晶和金和速冷法制成的硅钢片，激光照射和机械压痕的高导磁取向硅钢片， HIB高导磁取向电工钢片，菱格上胶绝缘纸。 新工艺的应用：阶梯叠铁心工艺，圆柱矩轭铁心的应用，贴心自动叠装生产线，铁心硅钢片的专业生产，用激 光 刀作切割刀，绕组整体套装。 改进技术的应用：采用椭圆形绕组，采用半油道结构，解决直流电阻不平衡率问题，不同硅钢片搭配使用的性能变化，一种新的 D联结方法，配电变压器低压引线的改进，变频调速绕线机。 新技术的应用：现场装配型（ ASA）变压器，向超高压、大容量变压器发展， SF6气体绝缘变压器，硅油变压器，超导变压器等。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 设计材料与基本参数 10 4 设计材料与基本参数 设计的原始材料和要求 交交变频 交流装置需要一台整流变压器，其铭牌数据如下： 产品型号： ZSCB83600/10/ 额定 容量： 3600/4680kVA 额定电压： 10177。 2 %/ 相数： 3 限定电流： 208/270； 1872/2434 额定频率： 50Hz 联结组别： Dy11。