如何优化整流变压器的设计？

1.用途与分类

整流变压器是整流设备中重要的组成部分之一，它和各种整流装置组成整流电路系统。为实现把交流电变为直流电，整流变压器首先将交流电网的电压变成一定大小及相位的电压，再经整流装置（整流器）进行整流，输出给直流电气设备。整流变压器的作用有以下两点：

1）将电网的高电压降低到相当于直流电压的数值。

2）将电源的相数转变为整流需要的相数（三相、六相或十二相）。

工业用直流电源大部分是由交流电经整流而得到的。整流变压器可用于电化、牵引、传动、直流输电、电镀、励磁、充电、串级调速及静电除尘等各行各业。

整流变压器常用的分类方法有以下几种：

1）按相数可分为单相、三相及多相（如六相、十二相等）。为使输出的直流电更平直，整流变压器的二次侧通常为多相。

2）按冷却方式可分为干式和油浸式两种。

3）按用途可分为电力拖动用整流变压器、牵引整流变压器、电解电镀用整流变压器、充电用整流变压器及同步电动机励磁系统整流装置用整流变压器等。

4）按调压方式可分为不调压、无励磁调压及有载调压三种整流变压器。

各种不同整流变压器的用途和特点见表7-21。

表7-21 整流变压器的用途和特点

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注：表中除序号8用于逆变，序号4用于整流和逆变，序号2中干线电力机车及序号3在制动时用于逆变外，其余都用于整流。

2.特点

整流变压器的一次侧接交流电网，称为网侧；二次侧接整流器，称为阀侧。

不论是干式还是油浸式整流变压器，其基本结构与普通电力变压器相同。如油浸式整流变压器有与油浸式电力变压器类似的油箱、储油柜等附件，有铁心、绕组、引线、夹件构成的器身等。但整流变压器另有其特殊结构特点，整流变压器不同于电力变压器之处在于：

1）整流变压器的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。

2）整流电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振的，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，在整流电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。

3）在三相整流电路中，二次绕组的利用系数k₂，三相半波的k₂＝0.67；而六相半波的k₂＝0.55，都不高，变压器利用系数的高低与其连接方式直接有关，根据整流装置的要求，整流变压器的二次侧有多种的联结组，但为了提高变压器的利用系数，应尽量采用三相桥式和双反星形带平衡电抗器的整流电路。

4）所有的整流变压器实际上都用漏抗存在，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。

5）整流变压器绕组网侧和阀侧的联结方式，对于三相整流变压器，通常网侧只有星形联结和三角形联结。而阀侧为了输出不同相数的电压，联结法有简单和复杂式两大类，每类又有多种联结方式。如双反星形、双反三角形、双重曲折形等。

6）整流变压器的阻抗比通常电力变压器的大。整流变压器往往二次电流大、电压较低。因此当整流器件击穿时，变压器绕组中就会流过很大的电流，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的大些，其绕组和铁心等结构的机械强度也要相应增强，所以其外形较矮胖。

7）整流变压器漏抗压降大，输出外特性较软，所以它有特殊的绕组联结组及补偿装置。

8）整流变压器的绝缘强度及绝缘厚度比同电压等级、同容量的电力变压器大。