工频机全桥逆变器UPS输出变压器的功能
工频机全桥逆变器UPS输出变压器的功能
一、问题的提出UPS已朝高频化发 展，因为高频化结构的UPS具有很多优点，比如它比目前所谓工频机结构UPS的效率高、体积小、输入功率因数高、允许输入电压变化范围大、不需要输出隔离 变压器和价格低等，是当前信息中心机房节能高效的理想选择。但由于高频机结构UPS相对于工频机UPS而言，制造困难，对制造工艺、生产手段要求较高，一 般手工方式很难实现规模化和一致性。因此，也就推迟了工频机UPS的&退休&时间，再加之
一、问题的提出UPS已朝高频化发 展，因为高频化结构的UPS具有很多优点，比如它比目前所谓工频机结构UPS的效率高、体积小、输入功率因数高、允许输入电压变化范围大、不需要输出隔离 变压器和价格低等，是当前信息中心机房节能高效的理想选择。但由于高频机结构UPS相对于工频机UPS而言，制造困难，对制造工艺、生产手段要求较高，一 般手工方式很难实现规模化和一致性。因此，也就推迟了工频机UPS的&退休&时间，再加之工频机UPS不论对一般生产者还是一些用户而言都有些恋恋不舍。 以手工为主要生产方式的厂家一时还很难上规模，再加之这两方面个别的也存在一些误解，使工频机UPS不能顺利代之以高频机UPS。比如对输出隔离变压器的 误解就是一个例子。由于高频机结构UPS取消了用漆包线绕在矽钢片铁心上这种方式的隔离变压器，而工频机UPS就没取消，反而成了工频机结构UPS的优 点。这就引出了好多不能取消这个变压器的说法，比如说这个变压器：* 可以在逆变器故障时切断直流电压到负载的通路，防止负载损坏，* 可以抗干扰，* 可以缓冲负载端的短路和突然变化，* 可以提高UPS的可靠性，* 可以耐电网电压的大范围变化，等等。将它的作用说得神乎其神，几十年都没发现的这些变压器&特点&在即将被淘汰时突然被发掘出来了。实际的情况如何呢?在这里不妨将这些所谓特点逐条加以讨论。二、工频机结构全桥逆变器UPS输出变压器的必要性1.工频机UPS输出变压器的功能在上个世纪七十年代，由于半导体器件的水平和品种所限，比如通流能力小和耐压能力差，不得不在输入端加一个降压变压器，经逆变器后再把电压升上去，如图1所示。所以这种早期的工频机UPS输入端是降压变压器，输出端是升压变压器;另一个特点是输入整流器和后面的逆变器都工作在工业频率，即50Hz(或60Hz)。 在一些中小功率UPS中，输入整流器和充电器是分开的。这主要是因为在这些UPS中的输入整流器都是采用的没有任何调整能力的整流二极管，而电池电压的电 平必须是稳定的，需要严格控制的，所以一般需另设具稳压功能的充电器电路，如图2所示。在小功率中，早期的充电器一般用一个稳压块，到后来才采用了PWM 开关电源，提高了充电速度和充电效率。由于中小功率UPS中采用的电池电压很低，所以输出还要加升压变压器。后来由于器件的发展才取消了输入降压变压器， 成了今天的样子。到底工频机UPS的输出变压器还有多少功能?没有它行不行?是工频机产品不可缺少的部分还是专门为了实现上面所宣传的优越功能而专门加上去的呢?只有搞清楚这个问题才可以谈它是否优越的问题。(1)工频机输出隔离变压器的第一作用---产生隔离接地点图3给出了一个单相UPS的主电路图，它的输出端不接地，输入电压正半波(L为正压)的情况。此时的电路中无变压器，逆变器输出与输入端的电压同步锁 相，锁相的含义是:全桥逆变器几个功率管的导通情况是根据输入电压的相位要求而决定的，如3所示的浅色二极管和IGBT是在电压正半波(L为正压)的情况 下电流的经过路径。这时的电流路径是：L+&VD2&VT2&R&VT3&VD3&N-从路径上可以看出，电流在形成一个回路的流动中经过了两个整流器二极管和两个逆变器IGBT。此时UPS的工作是正常的。当输入电压为负半波时的情况也一样，不过在负半波时电流流过的是另外两只整流器二极管和逆变器的IGBT。在此情况下供电是没有问题的，不过这时输出的是不接地的悬空电压，如果负载机器没有输入接地的要求，一切均无问题。然而偏偏有一些电子设备要求其 输入电压(UPS的输出电压)零点接地，不接地就不给用户开机。这样一来使得原来悬空电压的一端必须接地。要知道，在我国的用电制度中，变电站将11kV 的高压经?-Y变压器变成低压(3X389V/220V)后，当即就把次级绕组Y的中点接地，然后再由这一点引出两条线：一条中线N和一条地线E，如图4 所示。图4 零线和地线连接的情况因此，在UPS输出端有一点接地也就和输入端电压的零线接到了一起，如图5中粗灰线所示。如果还是按照图3假设的条件，即输出电压和输入电压同步锁相， 在输入为正半波时，如图5(a)所示，虽然逆变器功率管的导通和整流器二极管都按照输入的要求开通，但由于如图示的短路中线电阻远远小于电路内几个功率管 和导线的电阻，所以电流在流过(a) UPS负载端接地时L为正压情况下电流的流动路径(b) UPS负载端接地时L为负压情况下电流的流动路径图5 UPS负载端接地时电流的流动路径负载以后再也不经过VT3和VD3，而是经短路线B N直接回到负端N。这样一来，电流就只经过了两只管子：一只整流二极管和一只逆变管IGBT，即规定的路线没走完。图5(b)示出了UPS负载端接地时L 为负压情况下电流的流动路径，也同样少经过两只管子。这会出现什么问题呢?假如一个人到正规商店买东西，要分几步走：选货、开票、交款、取货。如果是少了 两个步骤，比如只选货和交款肯定不行，不开票就无法交款，结果什么也买不到东西;如果只进行交款和取货，这不是正规商店的做法，也不行。总之，少一个步骤 也买不回东西。UPS也一样，少一个步骤就是电路失去了原来的功能，使负载得不到应得的洁净的和稳定的输入电压，UPS反而成了累赘。这还是乐观的情况， 因为输入输出同步，不会出大问题。但在实际应用中就不这么幸运了，几乎100%的UPS在启动瞬间都不是同步的，必需要经过一段时间的跟踪才能达到同步的目的。以上是理想的同步情况，实际上启动的时机几乎都不是同步的，几乎在100%的场合都是爆炸。为什么会爆炸呢?这是因为在电源起动 瞬间，功率管的开通顺序几乎都不是按照设定的顺序工作，这时的开通顺序是随机的，如图6所示，不但不同步还不同相位，几乎100%情况下的功率管导通是图 6(a)的样子，即当N为正L为负时电流的路径应该是：N&VD1&VT2&R&VT3&VD4&L(a) 输出与输入不同步时的电流路径(b)输出与输入不同步时电流路径的等效电路图6 UPS负载端接地而输出又和输入不同步的情况但由于接地线的加入改变了电流的路径：电流由N出发就直接到了负载R的下端，又由于逆变器功率管VT3的开启，使电流不能经过负载R，而是直接经过 整流管VD4回到L。这样一来，电流没有经过任何负载，两个管子的导通形成短路状态，如图6(b)的等效电路所示，即使管子的内阻和导线电阻不为零，但已 远远小于1?，而且管子的功率越大则内阻也越小，加粗后的导线电阻也越小。比如一台1kVA的UPS，逆变器的效率为90%，即消耗100W，取五倍的功 率管，即500W/50A，设短路电阻为0.1?(实际上比这个值小得多)，这时的短路电流就是2200A，强大的电流在管子的PN结上会产生强烈的焦耳 热量，一方面会使截面积不相称的引线起火甚至烧断，一方面在PN结上的剧烈高度焦耳热也会使管子像炸弹那样炸裂。在上个世纪90年代由某公司进口品牌为 Vlctron的小功率UPS，由于没有输出隔离变压器，在用户输入端接地时几乎都形成爆炸。后来不得不外加输出变压器BT，这才保证了正常使用，如图7 所示，这时的电流路径是：L+&VD2&VT2&BT初级绕组&VT3&VD3&N-恢复了无地线时的状态。原来的负载R换成了变压器初级绕组，这时的初级绕组就是负载R。不过是换了一种吸取功率的方式。换言之，变压器就是一个具有物理 隔离性的、不失真传递电功率的中间环节。这样一来，在变压器的次级绕组端就可以连接接地线了，如图7所示。当然，在有的供电环境下零地线之间的电压过高， 使用户感到不安，此时也可将此变压器的次级绕组接地。图7 全桥变换器输出加隔离变压器的情况(2)工频机输出隔离变压器的第二作用&&变压在一般小功率UPS中，为了节省成本，一般用的电池电压不高，图8就是一个电池电压用60V的例子，当然常用的电池电压规格很 多，24V，36V，48V，192V，240V，等等。对于单相UPS来说输出电压有效值多为220V，分正负半波，半波的峰值是有效值的1.414 倍，即220VX1.414=310V，正负半波的峰峰值就是620V，如图8所示。由60V到620 V有10倍之差，不用变压器是无法实现的，所以这个输出变压器的第二功能是变压。图8 3-25 变压器的升压作用原理图所以UPS输出变压器的功能就是两个：产生隔离接地点和变压。2.UPS变压器不具备抗(抑制)干扰和缓冲短路的功能那么，上述变压器是否有抗干扰的功能呢?回答是否定的，而且也不允许其抗干扰。这里所谓的干扰只能来自负载，UPS的逆变器是不产生干扰的。负载对电压 源的要求是：输出端动态性能一定要好，即动态内阻一定要小，这样电源的输出才能适应负载的变化，不允许有惯性。只有惯性环节才有抗干扰能力，变压器不是电 抗器，在正常工作时是线性的，不失真地传递信号，所以不具备抗干扰能力。那么从结构原理上又如何解释呢?图9示出了这种变压器的结构原理图。从图9(a) 的变压器原理图可以看出，普通电源变压器都有初级和次级，而且都是一层层用漆包线绕成的，如图9(b)的变压器结构剖面图所示。就是说，变压器是由绕在铁 芯上的一层层铜漆包线构成，初级和次级也是这样，两层漆包线之间都垫有绝缘层，这样一来，每层绕组就构成一个导体平板，两层绕组之间就构成了一个平板电容 器，进而在初次级绕组之间就形成了一个等效电容器C，如图9(b)所示。在初次级绕组之间也就形成了一个容抗XC，其数值的大小为：　　(1)(a)变压器原理图 (b)变压器结构剖面图图9 变压器结构原理图式中：Xc是等效电容的容抗，单位是欧姆()C是等效电容的容量，单位是法拉(F)f是干扰信号频率，单位是赫兹(Hz)从式(1)中可以看出，电容的容抗和干扰信号的频率成反比，而一般干扰信号的频率很高，可以从几千赫兹到几十兆赫兹，尤其是各种形式的噪声、尖峰等。但 这些干扰到来时可以很顺利地由初级通过电容C传到次级。但浪涌到来时，由于其能量很大且频率很低(可以到数个工频周波)，这时候变压器就可以按照固有的变 比将其传导过去。有人说这个变压器可以缓冲负载的短路，这也是没有根据的。因为变压器不是智能环节，根本无法判断负载是短路还是短期的大负荷工作。图10给出了 IEC发布的PC机典型工作电流波形，从图10(a)中可以看出，当机房中所有设备正常工作时，它们向UPS索取的最大电流值是分散的，所以从电源的电表 上看负载不大，比如平时的负载也就是60%左右，但有时也会切换到旁路上去，有时是几秒钟，有时是几分钟。UPS所以会转旁路，在正常情况下是因为过载， 但过载时间超过设定值时就会转旁路，过载消失后又切换回来。这是什么原因呢?从图10(b)可以看出，但机房中所有或大部分计算机正巧在某一刻都工作在最 大电流值时，负载量会变得很大。比如原来每台负载的最大电流峰值是100A，正常时由于分散，负载变得很平和;一旦同步取最大值时比如500A，如果时间 超过UPS允许的界限就会转旁路。假如变压器可以抗干扰和缓冲负载的突然变化，试问此时应当认为是干扰给抗掉呢还是当成短路给缓冲呢?要知道低于单机电流 峰值的的干扰由于被负载淹没是不需要抑制的，只有抑制那些高于峰值电流的干扰才有意义。现在图10(b)的电流峰值数倍于平时，不论是被变压器缓冲还是抑制都会造成用电系统的停机!这样的电源还有人敢用吗!实际上变压器一不能分辨干扰，也不能分辨短路，更没有所谓&缓冲&和&抑制&的功能。图10 设备系统不同工作状况下的UPS的负载情况例：北京某电子公司机房采用了150kVAX5台带有输出变压器的工频机UPS，构成了4+1冗余系统。一天外电网停电，UPS工作在电池模式，此时突 然有人合上了输出端300kVA的变压器，负载变压器瞬间的短路启动电流竟导致了一场灾难：70多节100Ah电池被烧毁，如果UPS的输出变压器若能 &缓冲&一下，负载变压器的瞬间短路也就顶过去了!认为变压器具有上述功能的误区在于把变压器当成了电感，当成了扼流圈，当成了惯性器件。3.UPS输出变压器没有隔直流的能力从前面讨论中已经知道在工频机UPS全桥逆变器的结构中必须要变压器，不仅是单相机，三相机更是这样：因为三相桥逆变器输出的是三条火线而没有零线，只 有通过?-Y型变换才能有三相四线制的电源。所以变压器是工频UPS不可分割的部分，考察变压器假如的历史就可知道他不具备其他功能，隔直流之说更没根 据，下面来进行具体分析。隔直流之说的精髓是说当逆变器功率管故障后又有可能使直流电压加到用户机器的输入端，而输出变压器的初级和次 级绕组是分开的，直流电压只能停留在初级绕组上，于是就产生了隔离效果。是的，但这是其一，其二却不知会带来严重后果。事情完全不是想象中的那样，图11 示出了一般变压器的工作情况。首先承认这种变压器是变换交流电的，如图中正弦波。假如不用来变换交流电而是施加直流，如图11中将电池组开关S闭合，由于 变压器绕组内阻相当小(近似于短路)就会在电池组和变压器初级绕组之间形成相当大的短路电流，一直到将电池组或导线或绕组烧断为止。换言之，这种电源变压 器根本不能加直流。这是电工上人人皆知的常识。图11 全桥逆变器UPS输出变压器原理图下面再来讨论逆变器功率管损坏情况下的变压器状态。逆变器功率管的损坏有两种情况：断开或穿通(短路)。图12示出了UPS全桥逆变器一个功率管(比如VT2) 开路(断开)的情况。从图中可以看出，在此情况下的电流路径只能是一个方向的，就是说只能输出一个极性的半波，如图中所示。一个极性就意味着逆变器此时只 能输出半波电压，而半波饱含直流成分，直流电流分量在变压器初级绕组中的积累会使绕组达到饱和状态，就类似于绕组短路，形成很大的电流，以致将变压器和电 池这个回路烧断为结束。这个直流电流倒是没有进到负载端，但UPS本身烧了。图12 全桥逆变器UPS一个功率管开路情况原理图再看逆变器一支功率管(比如VT2)穿通(短路)的情况。只要VT3和VT4一工作就形成引发出巨大的隐患：管子截止时原来有两个串联功率管承受的高压现在都加在了一个管子上，压力增加了一倍，一旦它们承受不了这种高压就会被击穿而形成短路，如图13所示。强大的电流可将VT3或VT4瞬 间炸毁，否则就会导致全系统跳闸保护。某石油公司的兆瓦级机房就是因为这个原因而造成3+1并联冗余的4X300kVA供电系统跳闸停机。在这里的变压器 根本没有任何作为。当然如果不是断路器及时跳闸就会导致变压器起火。在这种情况下虽然也是隔断了直流，但同样是把自己烧毁了，这样的隔直流功能没给用户带 来任何好处。以上两种情况都是用烧毁UPS本身的代价而保护了IT设备，这对IT设备用户是不是就算是一种福音呢?当然不是，因为不论是烧毁UPS还是IT设备都会使系统崩溃而无法继续工作。如果UPS供电设备在逆变器功率管损坏的情况下不但保护了IT设备，同时也保证了本身的安然无恙，这样的隔直流功能才有实际意义，这才是用户真正需要的。图13 全桥逆变器UPS一个功率管穿通情况原理图持此种说法的误区在于没有搞清楚变压器不能加直流电压和电流的道理。4.UPS变压器能提高UPS系统的可靠性和稳定性吗?包括UPS在内的电子设备最容易出故障的主要因素是高温。在高温下，器件的漏电流增大、耐压降低。据有阿累纽斯定律介绍，当环境温度在25?C的基础 上，每上升10?C，元器件或设备的寿命就减半。当温度按照10?C的算术梯度上升时，元器件或设备的寿命就会按照1/2n (n=1，2，3&)的几何级数规律递减。而机内的温升来自机内各个电路环节的功耗，变压器是其中之一，如果没有变压器就可以少去这部分功耗。所以从这个意义上说，由于变压器的存在，在一定程度上降低了系统的可靠性。这里的误区在于将变压器的机械稳定性和电气性能混为一谈。这里的稳定性指的是电性能的稳定性，既然由于变压器的存在降低了系统的可靠性，当然也相应地降 低了稳定性。陷入误区的人们误把电的稳定性当作机械稳定性来理解：变压器重量大，重心稳定，所以也就保证了系统的可靠性和稳定性。再者，变压器只是UPS 的一个组成部分，它不给整体添麻烦也算提高了设备的可靠性，若从这个角度上说看问题，任何一个组成部分都可以这么说。5. UPS变压器能使系统适应大范围的电网变化吗?有人说：由于目前的电网供电质量不高，电压波动很大，不得不采用带变压器的工频机UPS，并说工频机变压器就可以使UPS系统适应电网电压的大幅度变化，这也正是用户所关心的问题，难怪可以打动用户的心。事实如何呢?可从图14看得明白。从图中可以看出，图14 工频机UPS输出变压器这个变压器就是前面所介绍的输出电压变压器。这个变压器是接在逆变器的后面，它所承受的输入电压变化仅仅是?1%，可说吃的是&小灶&，不论输入电压如 何变化都和这个变压器无关。就是说，这个变压器的加入和输入端是否能承受电网的如何变化是风、马、牛毫不相关。所以那种&变压器能使系统适应大范围电网变 化&的说法也就没人相信了。一个附带的问题：在大功率变压器中由于三角形变星形可消除三次谐波，所以这也是抗干扰。实际上在数据中心的 IT设备大部分用的是相电压220V，在这个电压上三次谐波依然存在，只是在线电压380V上由于相移的关系才消除了三次谐波，所以不用这个电压的用户享 受不到这个好处。
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解决方案2：
摩托车电瓶几伏几安
答：直接先加上整流电路（不要滤波）后再加一个用你的摩托车的灯泡（根据你充电的电瓶不同再选 用不同瓦数的摩托车的灯泡）串在中间做限流用就行了。只是在充大电瓶时充电时间会很长的，因它只可输出一安左右的电流。答：根据电瓶容量大小，串联一个电阻，这是最简单的方法，没有电池电压监测电路，必须控制充电时间，防止过充。答：能充电不过要加足够功率的限流电阻 也可以先加二极管再降点电压答：这是充电电流过大，已超出变压器承受功率。16V交流电经桥式整流滤波后，空载电压约22V，而不是14??5V。由于与电瓶电压差过大，电流必然也大。可在电源与电瓶充电回路中串入一只几十欧姆20W电阻，使这个电压差落在电阻上，变压器就不会发烫了；也...答：你好，你这么弄有点复杂，想把变压器降压最好的办法，是把次级线圈拆掉几圈，改成你想要的电压，再加上全波整流就可以了，不需要其他的滤波和稳压就可以。接电阻电压不变是因为在电路中没有负载，有一定的负载电压就降了，但这种办法不能用在充...答：如果会自制那就百度一下“摩托车充电器电路图”，要不简单地在直流18V的正极上串联一个20W左右的摩托车灯泡，再接电瓶的正极来充电。这样做也许改不了14V，但是给电瓶充电没问题，等到电瓶水冒泡了就可以认为充满电量。答： 简单的电路，如果输出15V可以充饱电池，但会过充使电池坏掉，因为电池充满只有14.8V。可以串一个二极管降压到14.3v差不多充饱。把7815换成7812输出12V，不会充坏电池，但充不饱。一般充电电路都有一个过充保护电路，但比较复杂。 答：不安全。电瓶充电要脉冲直流电，而且你的输出电流恐怕不够。另外自己改装的也没有过压保护答：交流20V整流后用LM317可调稳压串连电流表给电瓶充电,调整电压使充电电流为2.8A. LM317稳压电流不够要用大攻率管放大电流.答：我给你一个可以调节电压的电路图。 为您准备的相关内容:
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广泛用于照明、机床电器、机械电子设备、医疗设备、整流装置等。产品性能均能满足用户各种特殊要求。一、电化学工业这是应用整流变最多的行业，电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜及其它金属；电解食盐以制取氯碱；电解水以制取氢和氧。二、牵引用直流电源用于矿山或城市电力机车的直流电网。由于阀侧接架空线，短路故障较多，直流负载变化辐度大，电机车经常起动，造成不同程度的短时过载。为此这类变压器的温升限值和电流密度均取得较低。阻抗比相应的电力变压器大30%左右。三、传动用直流电源主要用来为电力传动中的直流电机供电，如轧钢机的电枢和励磁。四、直流输电用这类整流变压器的电压一般在110kV以上，容量在数万千伏安。需特别注意对地绝缘的交、直流叠加问题。此外还有电镀用或电加工用直流电源，励磁用直流电源，充电用及静电除尘用直流电源等。
工作原理/整流变压器
整流变压器应用整流变最多的化学行业中，大功率整流装置也是二次电压低，电流很大，因此它们在很多方面与电炉变是类似的，即前所述的结构特征点，整流变压器也同样具备。整流变压器最大的特点是二次电流不是正弦交流了，由于后续整流元件的单向导通特征，各相线不再同时，流有负载电流而是软流导电，单方向的脉动电流经滤波装置变为直流电，整流变压器的二次电压，电流不仅与容量连接组有关，如常用的三相桥式整流线路，双反量带平衡电抗器的整流线路，对于同样的直流输出电压、电流所需的整流变压器的二次电压和电流却不相同，因此整流变压器的参数计算是以整流线路为前提的，一般参数计算都是从二次侧开始向一次侧推算的。由于整流变绕组电流是非正弦的含有很多高次谐波，为了减小对电网的谐波污染，为了提高功率因数，必须提高整流设备的脉波数，这可以通过移相的方法来解决。移相的目的是使整流变压器二次绕组的同名端线电压之间有一个相位移。移相方法移相方法就是二次侧采用量、角联结的两个绕组，可以使整流电炉的脉波数提高一倍。10kv干式整流变压器对于大功率整流设备，需要脉波数也较多，脉波数为18、24、36等应用的日益增多，这就必须在整流变压器一次侧设置移相绕组来进行移相。移相绕组与主绕组联结方式有三种，即曲折线、六边形和延边三角形。用于电化学行业的整流变压器的调压范围比电炉变压器要大的多，对于化工食盐电解，整流变压器调压范围通常是56%--105%，对于铝电解来说，调压范围通常是5%--105%。常用的调压方式如电炉变压器一样有变磁通调压，串联变压器调压和自耦调压器调压。另外，由于整流元件的特性，可以在整流电炉的阀侧直接控制硅整流元件导通的相位角度，可以平滑的调整整流电压的平均值，这种调压方式称为相控调压。实现相控调压，一是采用晶阀管，二是采用自饱和电抗器，自饱和电抗器基本上是由一个铁芯和两个绕组组成的，一个是工作绕组，它串联联结在整流变压器二次绕组与整流器之间，流过负载电流；另一个是直流控制绕组，是由另外的直流电源提供直流电流，其主要原理就是利用铁磁材料的非线性变化，使工作绕组电抗值有很大的变化。调节直流控制电流，即可调节相控角α，从而调节整流电压平均值。变压器生产的ZSS、ZS系列整流变压器用作整流装置的电源变压器，其作用是向整流器提供交流电源，整流器再将交流电变换为直流电，从而进行直流供电。主要应用于冶金、化工、机车牵引与传动等行业。产品节能、低损耗、低噪声、抗冲击和抗短路能力强。过载能力强、结构紧凑、体积小、供电可靠等优点。性能特点（1）电气性能稳定：产品结合负载特点和电网电压波动、大气过电压情况，根据整流变压器的负载状况，确定合理、可靠的绝缘水平和绝缘模型，充分保证产品的电气性能可靠和稳定。产品环境安全系数≥1.67。（2）动稳定程度高：产品绕组有较高的机械强度，具有较强的抗突发能力，以满足极恶劣的负载环境。在设计、制造过程中较好地消除了变压器漏磁引起的或非正常运输可能造成的动不稳定源。产品具有较高的动稳定性。高抗阻，比同容量的电力变压器的阻抗高30%，以抑制di/dt，有效保护整流元件。（3）热稳定性好：先进的产品设计，严格控制产品的发热部位及最热点温升，并留有充分的温升裕度，如需要可在线圈内加添轴向油道，根据线圈负载损耗值选择冷却方式并合理分配油流量，达到最佳冷却效果，主要温升指标均比国标至少低5℃。线圈、引线采用铜导线，电流密度选取较低。（4）过载能力强：产品具有较强的过负载能力和过电压能力，可在额定负载情况下长期安全运行，可在110%过电压情况下满负载长期安全运行（环境温度40℃）；变压器与电机相联的端子上能承受1.5倍额定电流，历时5S。产品设计、制造充分考虑负载特性，从温升、绝缘性能及附件选择等各方面满足过载要求。（5）性能指标优越：空载电流设计、制造值低于同容量S9系列变压器的国标规定值为依据，充分用户使用的经济性和可靠性。（6）节电效果明显，噪声低（<65dB）。（7）结构简化，外形美观；油箱采取防渗漏设计工艺，可杜绝油箱渗漏。结构特点（1）铁芯：采用30Q130高导磁硅钢片，同时采用选进的3～6级step-lap core stacking步进多级叠片方式，有较降低了空载损耗、空载电流和噪声。（2）绕组：电磁线采用了高导电率的无氧铜导线，绕组采用园筒式、双饼式和新型螺旋式等结构的整体套装新工艺，使产品结构更紧凑，主绝缘能等到有效保证，对首尾层进行加强，提高了绝缘性能。绕组外表面缠绕高强度的紧缩带，提高了绕组的机械强度，使产品的抗冲击能力和抗短路能力大提高。（3）器身：器身绝缘垫块均采用高强度的层压木和层压纸板支撑，使绕组的端部的支撑面积达到95%以上，进一步提高了产品抗短路能力，提高产品的运行可靠性。器身与箱盖的连接采用了呆板带缓冲结构，克服了器身“悬空”和“顶盖”现象。绝缘材料均采用高强度、高密度电缆纸包绕，其允许的压力应为45Mpa。（4）油箱：油箱采用散热油管（双排和三排油管采用插片方式），或采用阶梯片式散热器，在同样的箱壁面积下增加了散热能力；测算也可根据用户要求安装片式散热器或采用波纹油箱，及强油风冷或强油水冷散热器。油箱表面处理：变压器外壳油漆采用“三防漆”（防盐雾、防湿热、防霉菌），此漆与底漆附着力强，装饰性好，薄膜耐油性，耐腐蚀性、保光性、保色性较好，有良好的流平性和遮盖力。保护装置整流变压器微机保护装置是由高集成度、总线不出芯片单片机、高精度电流电压互感器、高绝缘强度出口中间继电器、高可靠开关电源模块等部件组成。是用于测量、控制、保护、通讯为一体化的一种经济型保护。整流变压器微机保护装置的优点1、可以满足库存配制有二十几种保护，满足用户对不同电气设备或线路保护要求。2、用于可根椐实际运行的需要配制相应保护，真正实现用户“量身定制”。3、自定义保护功能，可实现标准保护库中未提供的特殊保护，最大限度满足用户要求。4、各种保护功能相对独立，保护定值、实现、闭锁条件和保护投退可独立整定和配制。5、保护功能实现不依赖于通讯网络，满足电力系统保护的可靠性。整流变压器微机保护装置具备进线保护、出现保护，分段保护、配变保护、电动机保护、电容器保护、主变后备保护、发电机后备保护、PT监控保护等保护功能。
与电磁参数的计算方法/整流变压器
变压器绕组电磁参数的确定已知条件：直流电压Ud及直流电流Id（1）三相整流变压器容量的确定变压器一、二次绕组的容量及变压器的等值容量S均为：1. 047UdId×10-3 KVA（2）二次绕组交流相电压U20.4275Ud V（3）二次绕组交流相电流I20.8165Id A（4）二次绕组相电压与直流电压的换算2.34U2（5）一次绕组交流相电流I10.8165Id(U2/U1)式中：U1一次绕组相电压。值得提及的是（2）中所得出的相电压仅是理论上的视在计算值，在实际负载运行中由于电压降的存在，故该电压还应在视在计算值的基础上增加相桥臂上整流元件的压降，负载线路的损耗及连接压降，变压器本身的阻抗压降等。同时还要考虑到网侧电压的波动因素，为满足负载条件下额定直流电压的输出，可在变压器一次绕组中增加无激磁±5%的调压分接。对增加后的二次相电压U2，可依据（4）核算成直流电压Ud进行直观比较。
操作方法/整流变压器
技术参数额定功率：50/60(KVA)效 率(η)：98%电 压 比：400/220(V)外形结构：立式冷却方式：自然冷式防潮方式：开放式绕组数目：双绕组铁心结构：心式冷却形式：干式铁心形状：U型电源相数：单相频率特性：低频型 号：Satons-ZDG-30/0.4应用范围：整流整流电路常用整流电路为单相半波、单相全波、三相半波、三相全波（Y或△）桥式、三相曲折式（Zo形）、六相Y形（中点接线）、六相叉形（又曲折形）、六相Y形并联桥式（带平衡电抗器）、六相△Y形串联桥式、十二相四曲折形带平衡电抗器、六相Y形或△形式、六相（十二、二十四相）双反星形带平衡电抗器，或多套并联桥式、双反星电路。直流电流可达25KA，直流电压从几十伏至几百伏，阀侧常采用同相逆并联方法出线。适用标准（1）通用标准：GB－1996；GB－1985《电力变压器》；JB2530－79《电力变流变压器》(本标准已废止，用《JB-T
电力变流变压器》替换)；（2）专业标准：JB/DQ2113－84《电化学用整流变压器》。
修理维护/整流变压器
常见问题：1．整流变压器的冷却介质有哪几种？要把热量从变频器中带出来，可以借助的介质一般有三种：空气、水、油。高压变频器的发热部件主要是两部分：一是整流变压器，二是功率元件。变压器在早期主要采用油冷却方式，即把变压器浸泡在油箱中，由于油比空气的比热大、绝缘强度高，这种散热方式是大功率变压器的主流散热。但是，由于油品需要维护，引出线处的密封不好解决，随着绝缘材料的进步，在中小功率等级，干式变压器已经占主导地位。干式变压器借助于空气进行冷却。变压器还可以采用水冷的方式，即将变压器的线圈做成中空的，内部通纯净水，利用纯净水带走热量。2．变压器设计的基本问题是什么？变压器设计的基本问题是磁通和电流密度。变压器的电流与容量成正比，电流密度的大小（即导线的粗细）按照导体的发热量来考虑。对于磁通，电磁学的基本关系式为u=4.44fwΦ，其中u为电压；f为频率，在这里为50Hz，定值；w为线圈的匝数；Φ是磁通量。由于硅钢片的磁通密度B受到材料的限制，一般仅能设计到1.4-1.8特斯拉，而Φ=BS,所以，要增大Φ，一般只能增大铁芯的截面积。变压器的铁芯一般为三相柱式，铁芯的截面积按照上述公式可以确定，铁芯窗口的大小则要考虑把线圈放进去为原则。容量越大的变压器，导线越粗，铁芯的窗口就需要越大。在变压器的设计中，铜和铁的用量可以均衡考虑。因为一旦变压器的容量确定了，电流就确定了，导线的粗细也就确定了，增大匝数W，磁通Φ就可以小一些，铁芯的截面积就可以小一些，但是要把这些匝数绕进去，铁芯的窗口要大一些；相反，减小匝数W，磁通Φ就要大一些，铁芯的截面积要大一些，但是铁芯的窗口可以小一些。3．变压器的容量和什么有关？由上述第二个问题的分析可以看出，铁芯的选择与电压有关，而导线的选择与电流有关，即导线的粗细直接与发热量有关。也就是说，变压器的容量只与发热量有关。对于一个设计好的变压器，如果在散热不好环境中工作，假如为1000KVA，如果增强散热能力，则有可能工作在1250KVA。另外，变压器的标称容量还与允许的温升有关，例如，如果一台1000KVA的变压器，允许温升为100K，如果在特殊的情况下，可以允许其工作到120K，则其容量就不止1000KVA。由此也可以看出，如果改善变压器的散热条件，则可以增大其标称容量，反过来说，对于相同容量的变频器，可以减小变压器柜的体积。所以在有些投标过程中，竞争对手故意标称较大的变压器容量，给用户设计裕量较大的假象，实际上是没有意义的，关键还要看变压器的体积和散热方式。4．为什么电流源型变频器需要较大的变压器容量？变压器的设计一般只看额定容量，而不看额定功率，因为其电流只与额定容量有关。对于电压源型变频器，由于其输入功率因数接近于1，所以额定容量与额定功率几乎相等。电流源型变频器则不然，其输入侧变压器功率因数最多等于负载异步电机的功率因数，所以对于相同的负载电机，其额定容量要比电压源型变频器的变压器大一些。5．什么是干式变压器的绝缘等级？干式变压器的绝缘等级，并不是绝缘强度的概念，而是允许的温升的标准。比如，B级绝缘允许工作到130℃，H级绝缘允许工作到180℃，所以，H级绝缘允许导线选得细一些。6．什么叫“H级绝缘，用B级考核温升”？就是说，变压器采用H级绝缘材料，但是各个点的工作温度不允许超过B级绝缘所允许的工作温度。这实际上是对绝缘材料的一种浪费，但是，变压器的过载能力会很强.
安装条件/整流变压器
1、施工应具备的条件(1) 图纸会审和根据厂家资料编制详细的作业指导书并审批完。(2) 安装箱式变压器有关的建筑工程质量，符合国家现行的建筑工程施工及验收。(3) 预埋件及电缆预埋管等位置符合设计要求，预埋件牢固。2、施工准备2.1 变压器基础检查(1) 会同业主及监理对变压器基础的建筑施工质量进行检查，并填写记录单，由各方签字确认，对发现的问题及时上报，及时处理。(2) 认真核对变压器基础横、纵轴线尺寸及预埋管位置，并与图纸所给尺寸核对，无误后方可进行下一步工作。2.2 变压器开箱检查(1) 变压器到货后开箱检查时，应会同业主、监理及厂家的有关人员一同检查。(2) 在卸车前测量和记录冲击记录器的冲击值，这个数值应小于3G。(3) 检查变压器外观无损伤，漆面完好，并记录。(4) 检查变压器内部各器件无移位、污染等情况。3、变压器安装就位(1) 将变压器槽钢基础安装在预埋件上，注意找平、找正，槽钢基础与埋件焊接牢固，焊接部位打掉药皮后涂刷防腐油漆。(2) 在风机吊装完后，吊装变压器直接就位于基础上，利用千斤顶进行找平、找正。(3) 按厂家规定的固定方式（螺接或焊接）进行变压器与基础之间的连接。(4) 若为分体到货，在变压器安装找正后，进行外壳的安装。(5) 悬挂标志牌，清扫变压器箱体内部。(6) 在下一道工序前要作好成品保护工作。4、箱变至风机之间电缆线路5、线路复测工序由于工程的需要，为此采用全站仪、GPS定位系统相结合的方式进行复测。仪器观测和记录应分别由二人完成，并做到当天作业当天检查核对。线路复测宜朝一个方向进行，如从两头往中间进行，则交接处至少应超过（一基杆塔）两个C桩。要检查塔位中心桩是否稳固，有无松动现象。如有松动现象，应先钉稳固，而后再测量。对复测校准的塔位桩，必须设置明显稳固的标识，对两施工单位施工分界处，一定要复测到转角处并超过两基以上，与对方取得联系确认无误后，方可分坑开挖。复测施工时及时填写记录，记录要真实、准确。如在复测时遇到与设计不符时立即上报不得自行处理。6、跨越电力线路跨越施工前应由技术负责人按线路施工图中交叉跨越点断面图，对跨越点交叉角度、被跨越不停电电力线路架空地线在交叉点的对地高度、下导线在交叉点的对地高度、导线边线间宽度、地形情况进行复测。根据复测结果，选择跨越施工方案。(1) 跨越不停电电力线，在架线施工前，施工单位应向运行单位书面申请该带电线路“退出重合闸”，待落实后方可进行不停电跨越施工。施工期间发生故障跳闸时，在未取得现场指挥同意前，严禁强行送电。(2) 跨越架搭设过程中，起重工具和临锚地锚应将安全系数提高20%～40%。(3) 在跨越档相邻两侧杆塔上的放线滑车均应采取接地保护措施。在跨越施工前，所有接地装置必须安装完毕且与铁塔可靠连接。(4) 跨越不停电线路架线施工应在良好天气下进行，遇雷电、雨、雪、霜、雾，相对湿度大于85%或5级以上大风时，应停止作业。如施工中遇到上述情况，则应将己展放好的网、绳加以安全保护。(5) 越线绳使用前均需经烘干处理，还需用5000V摇表测量其单位电阻。(6) 如当天未完成全部索道绳的及绝缘杆固定绳的过线，应将过线绳及引绳收回并妥善保管，不得在露天过夜。(7) 铺放过线引绳及绝缘绳未完全脱离带电线路的过程中，拉绳、绑扎等操作人员必须穿绝缘靴子，戴绝缘手套进行操作。
常见故障/整流变压器
变压器的渗漏是变压器故障的常见问题，特别是一些运行年限已久的变压器更为普遍，轻者污染设备外表影响美观，重者威胁设备安全运行甚至人员生命，变压器的渗漏包括进出空气(正常经吸湿器进入的空气除外和渗漏油。渗漏原因造成渗漏的原因主要有两个方面：一方面是在变压器设计及制造工艺过程中潜伏下来的；另一方面是由于变压器的安装和维护不当引起的。变压器主要渗漏部位经常出现在散热器接口、平面碟阀帽子、套管、瓷瓶、焊缝、砂眼、法兰等部位。1、进出空气进出空气是一种看不见的渗漏形式。例如套管头部、储油柜的隔膜、安全气道的玻璃、焊缝砂眼以及钢材夹砂等部位的进出空气都是看不见的。多年来，电力系统的主要恶性事故大多是绕组的烧伤事故和因变压器低压出口短路对器身的严重损坏。2、渗漏油的分类变压器的渗漏油可分为内漏和外漏两种，而外漏又可分为焊缝渗漏和密封面渗漏两种。1）内漏：内漏最普遍的就是充油套管中的油以及有载调压装置切换开关油室的油向变压器本体渗漏。2）外漏：外漏分为焊缝渗漏和密封面渗漏两种：焊缝渗漏：焊缝渗漏是由于钢板焊接部位存在砂眼所造成的。密封面渗漏：密封面渗漏情况比较复杂，要具体问题具体分析。在变压器大修或安装过程中应把防止密封面渗漏作为一项重要工作。解决方案1、焊接处渗漏油主要是焊接质量不良，存在虚焊，脱焊，焊缝中存在针孔，砂眼等缺陷，变压器出厂时因有焊药和油漆复盖，运行后隐患便暴露出来，另外由于电磁振动会使焊接振裂，造成渗漏。对于已经出现渗漏现象的，首先找出渗漏点，不可遗漏。针对渗漏严重部位可采用扁铲或尖冲子等金属工具将渗漏点铆死，控制渗漏量后将治理表面清理干净，多采用高分子复合材料进行固化，固化后即可达到长期治理渗漏的目的。2、密封件渗漏油密封不良原因，通常箱沿与箱盖的密封是采用耐油橡胶棒或橡胶垫密封的，如果其接头处处理不好会造成渗漏油故障，有的是用塑料带绑扎，有的直接将两个端头压在一起，由于安装时滚动，接口不能被压牢，起不到密封作用，仍是渗漏油。可用福世蓝材料进行粘接，使接头形成整体，渗漏油现象得到很大的控制；若操作方便，也可以同时将金属壳体进行粘接，达到渗漏治理目的。3、法兰连接处渗漏油法兰表面不平，紧固螺栓松动，安装工艺不正确，使螺栓紧固不好，而造成渗漏油。先将松动的螺栓进行紧固后，对法兰实施密封处理，并针对可能渗漏的螺栓也进行处理，达到完全治理目的。对松动的螺栓进行紧固，必须严格按照操作工艺进行操作。4、铸铁件渗漏油渗漏油主要原因是铸铁件有砂眼及裂纹所致。针对裂纹渗漏，钻止裂孔是消除应力避免延伸的最佳方法。治理时可根据裂纹的情况，在漏点上打入铅丝或用手锤铆死。然后用丙酮将渗漏点清洗干净，用材料进行密封。铸造砂眼可直接用材料进行密封。5、螺栓或管子螺纹渗漏油出厂时加工粗糙，密封不良，变压器密封一段时间后便产生渗漏油故障。采用高分子材料将螺栓进行密封处理，达到治理渗漏的目的。另一种办法是将螺栓（螺母）旋出，表面涂抹福世蓝脱模剂后，再在表面涂抹材料后进行紧固，固化后即可达到治理目的。6、散热器渗漏油散热器的散热管通常是用有缝钢管压扁后经冲压制成在散热管弯曲部分和焊接部分常产生渗漏油，这是因为冲压散热管时，管的外壁受张力，其内壁受压力，存在残馀应力所致。将散热器上下平板阀门（蝶阀）关闭，使散热器中油与箱体内油隔断，降低压力及渗漏量。确定渗漏部位后进行适当的表面处理，然后采用福世蓝材料进行密封治理。7、瓷瓶及玻璃油标渗漏油通常是因为安装不当或密封失效所制。高分子复合材料可以很好的将金属、陶瓷、玻璃等材质进行粘接，从而达到渗漏油的根本治理。
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