Klasifikasi dan peranti transformer kimpalan

Pengubah kimpalan mengandungi pengubah kuasa dan alat kawalan arus kimpalan.

Dalam transformer kimpalan, kerana keperluan untuk peralihan fasa besar voltan dan arus untuk memastikan pencucuhan stabil arka arus ulang-alik apabila kekutuban diterbalikkan, adalah perlu untuk menyediakan peningkatan rintangan induktif litar sekunder.

Apabila rintangan induktif meningkat, cerun ciri statik luaran sumber kuasa arka kimpalan di bahagian kerjanya juga meningkat, yang memastikan ciri kejatuhan diperoleh mengikut keperluan untuk kestabilan keseluruhan "sumber kuasa - arka "sistem.

Dalam reka bentuk transformer kimpalan pada separuh pertama abad ke-20, transformer dengan pelesapan biasa medan magnet digunakan dalam kombinasi dengan pencekik yang berasingan atau gabungan. Arus dikawal dengan mengubah jurang udara dalam litar magnet induktor.

Dalam transformer kimpalan moden, yang telah dihasilkan sejak tahun 1960-an, keperluan ini dipenuhi dengan meningkatkan pelesapan medan magnet.

Transformer sebagai objek Kejuruteraan Elektrik mempunyai litar setara yang mengandungi rintangan aktif dan induktif.

Untuk transformer kimpalan yang beroperasi dalam mod beban, penggunaan kuasa adalah susunan magnitud yang lebih besar daripada kerugian tanpa beban, oleh itu, apabila beroperasi di bawah beban, skim ini boleh diabaikan.

nasi. 1. Klasifikasi transformer kimpalan

Untuk litar pengubah biasa, kehilangan medan magnet utama pada laluan dari belitan primer ke sekunder berlaku di antara teras litar magnetik.

Pelesapan medan magnet dikawal dengan menukar geometri jurang udara antara belitan primer dan sekunder (gegelung bergerak, shunt bergerak), dengan perubahan yang diselaraskan dalam bilangan lilitan belitan primer dan sekunder, dengan menukar magnet. kebolehtelapan antara teras litar magnetik ( shunt bermagnet).

Apabila mempertimbangkan gambarajah ringkas pengubah dengan belitan teragih, adalah mungkin untuk mendapatkan pergantungan rintangan induktif pada parameter utama pengubah

Rm ialah rintangan di sepanjang laluan fluks magnet sesat, ε ialah sesaran relatif bagi gegelung, W ialah bilangan lilitan gegelung.

Kemudian arus dalam litar sekunder:

Pelbagai pembolehubah tak terhingga transformer kimpalan moden: 1: 3; 1: 4.

Banyak transformer kimpalan mempunyai kawalan langkah — menukar kedua-dua belitan primer dan sekunder kepada sambungan selari atau bersiri.

I = K / W2

Transformer kimpalan moden untuk mengurangkan berat dan kos peringkat arus tinggi, voltan litar terbuka dikurangkan.

Transformer yang dikimpal dengan gegelung boleh alih

nasi. 2. Peranti pengubah kimpalan dengan belitan boleh alih: apabila belitan diimbangi sepenuhnya, arus kimpalan adalah maksimum, apabila belitan dipisahkan, ia adalah minimum.

Skim ini juga digunakan dalam penerus kimpalan transformer boleh laras.

nasi. 3. Reka bentuk pengubah dengan belitan boleh alih: 1 — skru plumbum, 2 — litar magnet, 3 — nat utama, 4,5 — belitan sekunder dan primer, 6 — pemegang.

Kimpalan transformer shunt mudah alih

nasi. 4. Peranti pengubah kimpalan dengan shunt boleh alih

Dalam kes ini, peraturan fluks kebocoran medan magnet dilakukan dengan menukar panjang dan bahagian unsur-unsur laluan magnet di antara rod litar magnetik. Kerana kebolehtelapan magnet besi adalah dua urutan magnitud lebih besar daripada kebolehtelapan udara; apabila shunt magnet bergerak, rintangan magnet arus bocor yang melalui udara berubah. Dengan shunt yang dimasukkan sepenuhnya, bentuk gelombang arus bocor dan rintangan induktif ditentukan oleh jurang udara antara litar magnet dan shunt.

Pada masa ini, transformer kimpalan mengikut skema ini dihasilkan untuk tujuan perindustrian dan domestik, dan skema sedemikian digunakan apabila penerus kimpalan transformer boleh laras.

Pengubah kimpalan TDM500-S

Pengubah kimpalan dengan penggulungan keratan

Ini adalah pengubah pemasangan dan isi rumah yang dihasilkan 60, 70, 80 tahun yang lalu.

Terdapat beberapa peringkat peraturan bilangan lilitan belitan primer dan sekunder.

Transformer kimpalan shunt tetap

nasi. 4. Peranti pengubah kimpalan dengan shunt magnet tetap

Bahagian jatuh digunakan untuk kawalan, i.e. operasi teras shunt dalam mod tepu. Oleh kerana fluks magnet yang melalui shunt adalah berubah-ubah, titik operasi dipilih supaya ia tidak keluar dari cawangan yang jatuh. kebolehtelapan magnet.

Apabila tepu litar magnet meningkat, kebolehtelapan magnet shunt berkurangan, oleh itu, arus bocor, rintangan induktif pengubah meningkat, dan akibatnya, arus kimpalan berkurangan.

Memandangkan peraturan itu adalah elektrik, kawalan jauh bekalan kuasa adalah mungkin. Satu lagi kelebihan litar ialah ketiadaan bahagian yang bergerak, kerana kawalan elektromagnet, ini memungkinkan untuk memudahkan dan memudahkan reka bentuk pengubah kuasa. Daya elektromagnet adalah berkadar dengan kuasa dua arus, jadi pada arus tinggi terdapat masalah dengan menyokong bahagian yang bergerak. Transformer jenis ini dihasilkan pada tahun 70-an dan 80-an abad ke-20.

Pengubah kimpalan thyristor

nasi. 5. Pengubah kimpalan thyristor peranti

Prinsip peraturan voltan dan arus thyristor berdasarkan anjakan fasa lubang thyristor dalam separuh tempoh kekutuban langsungnya. Pada masa yang sama, nilai purata voltan diperbetulkan dan, dengan itu, arus untuk separuh kitaran berubah.

Untuk menyediakan peraturan rangkaian fasa tunggal, anda memerlukan dua thyristor yang disambungkan secara bertentangan, dan peraturan itu mestilah simetri.Transformer thyristor mempunyai ciri statik luaran tegar yang dikawal oleh voltan keluaran menggunakan thyristor.

Thyristor adalah mudah untuk pengawalan voltan dan arus dalam litar AC kerana ia ditutup secara automatik apabila kekutuban diterbalikkan.

Dalam litar DC, litar resonan dengan aruhan biasanya digunakan untuk menutup thyristor, yang sukar dan mahal serta mengehadkan kemungkinan peraturan.

Dalam litar pengubah thyristor, thyristor dipasang dalam litar penggulungan utama untuk dua sebab:

1. Kerana arus sekunder sumber kuasa kimpalan jauh lebih tinggi daripada arus maksimum thyristor (sehingga 800 A).

2. Kecekapan yang lebih tinggi, kerana kehilangan kejatuhan voltan dalam injap terbuka dalam gelung pertama adalah beberapa kali lebih kecil daripada voltan operasi.

Di samping itu, induktansi pengubah dalam kes ini memberikan pelicinan arus yang diperbetulkan yang lebih besar daripada dalam hal memasang thyristor dalam litar sekunder.

Semua transformer kimpalan moden dibuat dengan belitan aluminium. Untuk kebolehpercayaan, jalur tembaga dikimpal sejuk di hujungnya.

nasi. 6. Gambar rajah blok pengubah thyristor: T — pengubah injak turun tiga fasa, KV — injap pensuisan (thyristor), BFU — peranti kawalan fasa, BZ — blok tugas.

nasi. 7. Gambar rajah voltan: φ- sudut (fasa) menghidupkan thyristor.

Sejak tahun 1980-an, majoriti transformer kimpalan telah diperbuat daripada besi pengubah gulung sejuk. Ini memberikan 1.5 kali lebih aruhan dan kurang berat litar magnetik.