高頻變壓器的電路工作基本原理和基本特征
1.分布電容:在實(shí)際變壓器的繞組中存在著分布電容,尤其存在于線圈導(dǎo)線和變壓器磁心之間以及各繞組之間。電容量的大小取決于繞組的幾何形狀、磁心材料的介電常數(shù)和它的封裝材料等。在等效電路中,在每一理想線圈兩端并聯(lián)一個(gè)集中的電容。
2.漏感:在實(shí)際變壓器中,如果初級(jí)與次級(jí)之間、匝與匝之間、層與層之間磁通沒有完全耦合,就會(huì)產(chǎn)生漏感。漏感能量表示線圈間不耦合磁通經(jīng)過的空間存儲(chǔ)的能量。在等效電路中,漏感與理想變壓器激勵(lì)線圈串聯(lián),其存儲(chǔ)的能量與激勵(lì)線圈電流的平方成正比。
3.勵(lì)磁電感:由于磁導(dǎo)率是有限的,則在原邊繞組中就有勵(lì)磁電流存在。這一增加的電流可以在等效電路中增加一個(gè)和原邊線圈并聯(lián)的勵(lì)磁電感Lm來表示。勵(lì)磁電感能量表示有限磁導(dǎo)率的磁芯中和兩半磁芯結(jié)合處氣隙存儲(chǔ)的能量。存儲(chǔ)的能量與加到線圈上每匝伏特有關(guān),與負(fù)載電流無關(guān)。
高頻變壓器選型的時(shí)候需注意的幾點(diǎn)事項(xiàng)
1.選擇過高電壓等級(jí)的弊端
選擇過高的電壓等級(jí)造成投資過高,回收期長(zhǎng)。電壓等級(jí)的提高,電機(jī)的絕緣必須提高,使電機(jī)價(jià)格增加。電壓等級(jí)的提高,使變頻器中電力半導(dǎo)體器件的串聯(lián)數(shù)量加大,成本上升??梢?,對(duì)于200~2000kW的電機(jī)系統(tǒng)采用6kV、10kV電壓等級(jí)是極不經(jīng)濟(jì)、很不合理的。
2.變頻器容量與整流裝置相數(shù)關(guān)系
變頻器裝置投入6kV電網(wǎng)必須符合國(guó)家有關(guān)諧波抑制的規(guī)定。這和電網(wǎng)容量和裝置的額定功率有關(guān)。短路容量在1000MVA以裝相(變壓器副邊雙繞組)即可,如果24相功率就可達(dá)2000kW,12相基本上消除了幅值較大的5次和7次諧波。整流相數(shù)超過36相后,諧波電流幅值降低不顯著,而制造成本過高。如果電網(wǎng)短路容量2000MVA,則裝置容許容量更大。
3.把zui高電壓降到3kV以下可節(jié)約大量投資
從電力電子器件特性及安全系數(shù)考慮電壓等級(jí)的必要性,受電力電子器件電壓及電機(jī)允許的dv/dt限制,6kV變頻器必須采用多電平或多器件串聯(lián),造成線路復(fù)雜,價(jià)格昂貴,可靠性差。
4.隔離變壓器問題
為了隔離、改善輸入電流及減小諧波,現(xiàn)在所有的中壓"直接變頻"器都不是真正的直接變頻,其輸入側(cè)都裝有輸入變壓器,這種配置短時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。既然輸入側(cè)有變壓器,變頻器和電機(jī)的電壓就沒有必要和電網(wǎng)一樣,非用10kV和6kV不可,功率2500kW以下電壓可以不超過3kV,因此就有了變頻器和電機(jī)的合理電壓等級(jí)問題。