Gleichrichtertransformatoren

Im Stromkreis der Sekundärwicklungen der an den Gleichrichteranlagen arbeitenden Transformatoren sind elektrische Ventile angeschlossen, die den Strom nur in eine Richtung leiten.

Der Betrieb des Transformators zusammen mit Ventilgeräten hat seine eigenen Eigenschaften:

1) die Form der Ströme in den Spulen ist nicht sinusförmig,

2) In einigen Gleichrichterkreisen wird eine zusätzliche Magnetisierung des Transformatorkerns durchgeführt.

Das Auftreten höherer harmonischer Ströme in den Kurven erfolgt aus folgenden Gründen:

1) Ventile, die in den Stromkreisen einzelner Phasen des Stroms der Sekundärwicklung enthalten sind, durchlaufen nur einen Teil der Periode,

2) Auf der Gleichstromseite des Wandlers ist üblicherweise eine Glättungsdrossel mit erheblicher Induktivität enthalten, bei der die Ströme in den Transformatorwicklungen eine nahezu rechteckige Form haben.

Höhere Oberschwingungsströme verursachen zusätzliche Verluste in den Wicklungen und im Magnetkreis. Um eine Überhitzung zu vermeiden, müssen daher die Gesamtabmessungen und das Gewicht der Transformatoren in den Gleichrichterkreisen erhöht werden.

Eine zusätzliche Magnetisierung des Transformatorkerns wird durch Einweggleichrichterschaltungen erreicht.

In einer einphasigen Einweggleichrichterschaltung pulsiert der Sekundärstrom i2 und besteht aus zwei Komponenten: einem konstanten iq und einem variablen iband:

i2 = id + ipay

Der Gleichstromanteil hängt von den Werten der gleichgerichteten Spannung Ud und der Last Zn ab.

Sein effektiver Wert wird durch den Ausdruck bestimmt:

Azd = √2Ud / πZn

Somit kann die Gleichung für das Gleichgewicht der magnetomotorischen Kräfte in der folgenden Form geschrieben werden:

i1W1 + iW2 + iW2 = i0W1

In diesem Ausdruck sind alle Komponenten außer iW2 variable Größen. Dies bedeutet, dass diese nicht in die Primärwicklung transformiert werden kann (der Gleichstromtransformator funktioniert nicht) und daher nicht abgeglichen werden kann. Daher erzeugt MDS idW2 einen zusätzlichen magnetischen Fluss im Magnetkreis, der als erzwungener Magnetisierungsfluss bezeichnet wird. Um zu verhindern, dass dieser Fluss zu einer unzulässigen Sättigung des Magnetsystems führt, wird der Magnetkreis vergrößert.

Um die erzwungene Magnetisierung in Einweggleichrichterschaltungen zu kompensieren, werden ein Y/Zn-Spulenanschlussschema oder Kompensationsspulen verwendet. Das Prinzip der erzwungenen Magnetisierungsflusskompensation ähnelt der Nullsystemflusskompensation.

Es ist zu beachten, dass in Vollweggleichrichtungsschaltungen kein zusätzlicher erzwungener Magnetisierungsfluss auftritt, wenn der Strom im Sekundärkreis während beider Halbzyklen erzeugt wird.

Aufgrund der höheren harmonischen Ströme und des erzwungenen Magnetisierungsflusses sind Transformatoren in Gleichrichteranlagen daher größer als herkömmliche Transformatoren und daher teurer. Da die Primär- und Sekundärströme des Transformators nicht gleich sind, ist auch die berechnete Leistung der Wicklungen nicht gleich. Daher wird das Konzept des typischen Power-Stips eingeführt:

Stip = (S1n + S2n) / 2,

wobei S1n und S2n — Nennleistung der Primär- und Sekundärwicklung, kV-A.

Da die Ausgangsleistung Pd: Pd = UdAzd nicht der typischen entspricht, ist der Einsatz des Transformators auch durch den typischen Leistungsfaktor Ktyp gekennzeichnet:

Ktyp = Styp / Rd.

Die typische Leistung des Transformators ist immer höher als seine Leistung Az2 > Azq und U2 > Ud

Verhalten U2/Ud = Kder sogenannte Korrekturfaktor. Bei der Auswahl eines Korrekturschemas müssen die Werte von Ki und Ktyp bekannt sein. Die Tabelle zeigt ihre Werte für die gängigsten Korrekturschemata.

Gleichrichterschaltungen Ku Ktyp Einphasige Halbwelle 2,22 3,09 Einphasige Vollwelle Brücke 1,11 1,23 Einphasige Vollwelle mit Nullanschluss 1,11 1,48 Dreiphasige Halbwelle 0,855 1,345 Dreiphasige Vollwelle 0,427 1,05