當(dāng)代工業(yè)企業(yè)普遍采用直流電源供電。冶金業(yè)中，有色金屬鋁、鎂、鋅的熔煉及電解銅的生產(chǎn)，化工行業(yè)中電解、電鍍、試劑和化工的生產(chǎn)，礦山機(jī)械、鋼鐵工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)尿?qū)動(dòng)，起重機(jī)、軋鋼機(jī)、電力機(jī)車、電力火車、電車、城市交通電車等都需要直流電源。

引文作者:上海蓋能電氣市場部（專注干式變壓器30年）

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整流變壓器，其任務(wù)就是與整流元件一起將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。有很多種整流元件，如電子整流管和離子整流管，包括真空管、充氣管、閘流管和汞弧整流器)，還有半導(dǎo)體整流器(硒整流器和硅整流器等)。

整流變壓器按用途分為冶金、化工、牽引三種類型。這兩種電壓的調(diào)節(jié)方式、調(diào)壓范圍和二次側(cè)相電壓的不同，其共同特點(diǎn)是二次電壓低，電流大。為提高整流效率，二次側(cè)的相數(shù)通常不少于三相，有時(shí)采用六相、十二相或移相線圈。

四象限整流變壓器除結(jié)構(gòu)上有所區(qū)別外，其負(fù)載特性也有所不同。通常將變壓器二次負(fù)載看作恒定阻抗，輸出電流為正弦波。四象限整流變壓器由于整流器的整流作用，每個(gè)陽極在每一周波中的部分時(shí)間導(dǎo)通。這樣整流變壓器二次側(cè)各相輸出電流的時(shí)間，也只有波內(nèi)波的一部分，所以整流變壓器線圈中的電流波形是不規(guī)則的非正弦的。這種非正弦波電流引起的漏抗電壓降會(huì)影響整流變壓器二次側(cè)的端電壓，從而影響整流器的直流電壓特性。

現(xiàn)代化的硅整流、可控硅整流元件等都有了快速發(fā)展，生產(chǎn)出高功率晶閘管、平面晶閘管和各種雙向可控硅元件，并在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛應(yīng)用。硅整流元件具有效率高、體積小、重量輕、操作維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，將逐步取代汞弧整流器。硅整流變壓器要求具有大范圍調(diào)壓和無級(jí)調(diào)壓的特點(diǎn)，因此出現(xiàn)了有載調(diào)壓和電抗器調(diào)壓的整流變壓器，有時(shí)整流變壓器與整流元件組合在一起作為大型整流裝置。變頻器根據(jù)整流變壓器的不同采用不同的接線方式，不同的接線方式，對(duì)變壓器二次側(cè)的電壓、電流和變壓器的一次側(cè)容量有影響。在確定了直流側(cè)的參數(shù)后，可以考慮變壓器的接線方式和容量等問題。為方便起見，不計(jì)變壓器勵(lì)磁電流、變壓器阻抗和電弧壓降。

一、基本整流線路

當(dāng)變壓器次級(jí)線圈a端為正時(shí)，整流元件D導(dǎo)電，電阻R有電流通過；經(jīng)過半個(gè)周期a端后，D截止，沒有電流通過，因此變壓器二次線圈中的電流只在半個(gè)周期內(nèi)流過。相同電阻下的電流也只存在于半個(gè)周期，故稱為單相半波線。它們的電阻兩端整流后的平均電壓可以寫為下式。

三相橋整流線路通常采用三相橋型，以獲得平穩(wěn)的輸出電壓，提高變壓器的利用率。因?yàn)榫€路上多加三個(gè)元件，二次線圈電流在兩個(gè)方向上流通，三相橋整流是六相中點(diǎn)引出的整流線。

大尺寸整流設(shè)備，有時(shí)采用變壓器雙彎折式聯(lián)接的三相整流線，也稱為三相叉形聯(lián)接整流線。其外特性曲線平順，不存在剩余磁勢(shì)。常用作牽引電源的直流電源，如有軌電車等。變壓器的漏抗、損耗及電弧壓降未考慮在內(nèi)。

變壓器二次側(cè)有三個(gè)連接成星形的連接組，共有9個(gè)線圈。三個(gè)連接在中間點(diǎn)。在線圈中電流與其它6個(gè)線圈之間有一定的差別。

二、整流變壓器的容量及利用系數(shù)

變頻器的標(biāo)準(zhǔn)容盈越接近直流側(cè)的輸出地址，說明變頻器利用率越高。變壓器的接線方式取決于利用系數(shù)的高低。

在此基礎(chǔ)上，可以看出整流變壓器的容量與整流線路的接線方式有關(guān)，整流變壓器的運(yùn)行狀態(tài)與一般變壓器不同，‘由于二次線圈流過的電流有一個(gè)直流小波。這對(duì)變壓器的漏磁通和附加損耗都有影響。

應(yīng)注意的是，整流回路輸出的直流電壓，并非純直流，而且它的波形有一定的脈動(dòng)。如果是交流成分，很明顯，相數(shù)越多，直流電壓的波動(dòng)就越小。為了降低直流電壓的脈動(dòng)，一般實(shí)際使用的整流線路的相數(shù)最多不超過12相，在整流回路中串聯(lián)濾波電抗器和并聯(lián)電容，可使整流后的電壓接近純直流。

對(duì)于三相整流線路，二次線圈的利用系數(shù)，K=0.67，而六相半波的利用系數(shù)K=0.55都不高，因此工業(yè)用整流變壓器均采用三相橋式和雙Y帶平衡電抗器的整流線路。

重疊現(xiàn)象，弧壓下降，電阻壓降。

以上討論的整流變壓器都是理想的工作狀態(tài)，沒有考慮變壓器漏抗電壓和整流環(huán)中各種類型的壓降。無論哪種整流線路都存在變壓器的漏抗和電壓下降現(xiàn)象，這些因素的存在會(huì)對(duì)整流回路的某些參數(shù)產(chǎn)生影響。

事實(shí)上，一般的整流變壓器都是有漏抗的，在整流過程中，當(dāng)某一陽極整流完畢后換另一陽極整流時(shí)，陽極電流的變化不會(huì)突變，而是一陽極電流慢慢變?nèi)酰魂枠O電流則逐漸變大，這就是一陽極電流的變化。