电除尘用高阻抗变压器若干设计问题探讨.doc

电除尘用高阻抗变压器若干设计问题探讨/?10-酣,蠢嚣筹茭压器,没每十1995年第2期电除尘用高阻抗变压器若干设计问题探讨饶水起(福建省龙岩机械电孑工业公司)7一.一,前雷电除尘器所用的电控设备,因栗用交流调压的供电方式,其负载常出现闲络以致于拉弧的特殊情况,闪络是因为施加的电流波形存在较多高次谐波(特别在导通角较小的情况下),拉弧意昧着负载出现了短路的情况,谐波分量特别是幅值较高的奇次谐波的存在,则必然加剧后者情况的出现,故此要求整个回路的阻抗电压提高.其中方式之一,就是栗用高阻抗整流变压器作为升压整流器件.本文仅就高阻抗整流变压器的若干设计问题进行探讨.二,设计原理在变压器中,当一个线圈接成短路时,在另一个线圈中为产生额定电流所施加的电压称为忸抗电压.阻抗电压是以额定电压的百分数表示的.所谓高阻抗变压器,即该变压器的输人,输出阻抗比常规变压器大得多,也就是说其阻抗电压所占额定电压的百分数大得多.阻抗电压=+(%),其中为电阻压降的百分数,在高阻抗变压器中,它所占的比侧很小,通常不予考虑,主要是电抗压降起作用.故也称电抗压降标么值:,49.6,DPk,万广,%式中,频率,Hz额定分接电压匝数T,额定电流,A考虑横向电抗的修正系数,对圆筒式线圈,=l高,低压线圈的平均有效高度,Cm岛每匝电压,v/TP洛氏系数,工程上用简化公式p:l一3./nil表示为漏磁宽度,=a+a,+也D一漏磁场的折算面积D=(目l+x,-,)/3+a【22因为q代人公式中得:,49.6fN=lTDpk.百%从上式可以看出,N,要提高,增加匝数是最有效的措施.增大D以提高,主要是增大主漏磁空道a2:其次是减少,减少.p=l一,/nH也小(对p也有影响),但P的减小不大.另外增大后,不变,岛就减少,而er=(BA/450)x10(50Hz时在相同的磁密情况下,e减少,铁心有效截面A也可减少.相应铁损会有所下降.?综上所述,高阻抗变压器提高阻抗的主要措施是增加线圈匝数,加大漏磁空道al,等.从外型上来看,高阻抗变压器一般比较矮胖.三铁心直径的选择从设计原理可知,高阻抗变压器铁心直径可以小一些,但到底取多大合适,却无现成公1995年第2期式可用.铁心直径的选择前先影响变压器铜铁损的比例,如选得过小,势必要降低线圈的匝电压,增加线圈匝数,则铜损比例偏高,变压器的效率降低,产品的性能价格比下降,这是其一;其二.用于屯除尘器的整流变屯压比较大,若铁心截面过小,致使线圈匝数增得太多,二次线圈的匝数则更多,为此线圈增升散热的问题将不好解决,这是我们多年来设计上遇到的最普遍的一个问题.另外,在高阻抗变压器中,铁心直径过小时,尽管磁密选择上留有较大余地,但仍然会出现电流波形畸变及主回蹄熔丝易爆问题.若考虑到剪边沿对铁心片的影响增大,实际的有效截面又进一步下降了.在开关分台闸等冲击电流存在的情况下,尽管较高的阻抗电压可以限制一部分电流幅度,但高次谐波电流通过部分电容支路使铁心的磁通密度激增,铁心有饱和趋向,致使电流瞬间激增而使熔丝易断.在控制特性欠佳的情况下尤其如此.如早期的设计,我们取d=0.7d则Ac=0.49Ac(d,A分别为常规铁心的直径及截面积),再加上直接缝及冲孔的影响,使高阻抗变压器性能变坏,也就是说,当出现过流失控时,铁心磁密趋于饱和,致使熔丝易断.在重新设计时,将直径提高到常规直径的0.75,并加以其它的措施,可有效地克服所存在的几个问题.四,线圈散热同题当取铁心直径为常规直径的75%时,铁心截面Ar=rid:/4=(0.75d/4O.56Ag.以50Hz为侧,岛=(BAd450)xl矿0.56,则匝数需提高到N=u/e,=,/0.56er1.79N(=3.2).加之该变压器电压比大,二次线圈的绝对匝数多得多.因此,高阻抗座压器做得比较矮胖,且线圈有效电抗高度低,每层叵数少,层数较多.在线圈温升计算中,层数校正的温升7=KIq6,其中K=0002(n一2,由此层数校正温升大幅度提高.往往该项温升超过电阻本身的温升,使得线圈散热问题不好解决.以往普通变压器高压线圈均采用整体式骨絮,从使用上来说,整体性好,强度高,加工及维修工艺性好.其端部的角环作用,也有利于绝缘结构的设计,但在高阻抗变压器设计巾,如果仍沿用整体式骨架,则只有外部一个散热面,很难满足温升的要求.尽管可以用加粗导线的办法来降低电阻,以达到降低温升的目的,但导线加粗后,层匝数更少,层数更多,仍然不能解决问题.唯一有效的办法就是增加线圈的散热面,为此我们曾选用组装式骨架,但因加工精度要求高,骨架强度也有些问题.之后我们叉作了改进,在原整体式骨架基础上.在骨架上.下端面靠内圆处打上一圈西6左右的:lqrL,井加隔条以形成油道,在上,下端面内侧加上适量垫块,也空出油道.采取这样的措施后,整体强度基本上投有减弱,而散热面积则增加了几倍,使得线圈表面单位热负荷大幅度下降,基本上解决了高阻抗变压器高压线圈的温升问题.低压线圈的温升一般不高,如有需要,可在圆筒式线圈上增加油道以加强散热,也容易解决.经过这样设计的产品,从运行情况来看,我们的高阻抗硅整流变压器基本上可靠地运行.五,使用效果高阻抗变压器结构紧凑,减少了安装空间和连接的电缆,在闪络较频繁的场合使用(无拉弧等情况).抗冲击效果好,所以得到了推广.高阻抗变压器的阻抗电压随结构而定,在偏离工作状态下