Назначение и виды преобразовательных трансформаторов.
В ряде отраслей промышленности широко применяется постоянный ток: для получения алюминия, магния, цинка, меди, никеля в электролизных установках; для питания дуговых вакуумных электропечей; в химической промышленности — для получения хлора, водорода, натрия, азотистых веществ, для питания гальванических установок; для электротяги железнодорожного и городского транспорта; для электроустановок с электродвигателями постоянного тока и других промышленных целей.
Получение постоянного тока машинным методом (генераторы, мотор-генераторы) экономически не оправдывается: низкий кпд, большие затраты на монтажные и строительные работы.
В настоящее время постоянный ток получают с помощью статических преобразователей переменного тока в постоянный с применением полупроводниковых вентилей: кремниевых и германиевых диодов, в том числе управляемых тиристоров.
Небольшие по мощности выпрямительные устройства подключают непосредственно к сети переменного тока, мощные промышленного назначения — через специальный силовой преобразовательный трансформатор. Устройство, состоящее из полупроводниковых вентилей и питающего их преобразовательного трансформатора, смонтированных в одном баке, заполненном трансформаторным маслом (или совтолом), составляет преобразовательный агрегат.
До широкого применения полупроводниковых вентилей (диодов, тиристоров) в качестве статических преобразователей применялись ионные (ртутные) выпрямители, они сложны и малонадежны в эксплуатации, вредно влияют на организм человека и не экономичны.
В настоящее время они полностью вытеснены полупроводниками, лишенными этих недостатков.
Преобразовательные трансформаторы по числу фаз вторичных (вентильных) обмоток подразделяют на однофазные, трехфазные, шестифазные и многофазные, с ПБВ и РПН; по виду исполнения — на сухие, масляные и совтоловые. В условное обозначение типов таких трансформаторов входят те же буквы и цифры, что и трансформаторов общего назначения, но с добавлением букв: П — для питания полупроводниковых вентилей (преобразователей); Р — ртутных (ионных) выпрямителей. Если в трансформатор встроен уравнительный реактор, в обозначении присутствует буква У, если трансформатор предназначен для питания вакуумной электропечи постоянного тока — буква В; если для электрифицированного железнодорожного транспорта— Ж; другие буквы характеризуют вид нагрузки. Приведем для примера полное обозначение некоторых преобразовательных трансформаторов:
ТДНП-25000/10-71-УЗ— трехфазный, с дутьевой системой охлаждения, с устройством РПН, преобразователь на полупроводниках, мощность 25000 кВ-А, класс напряжения 10 кВ, год разработки 1971 г., исполнение У, категория размещения 3; ТМНП-6300/10 — трехфазный, с естественно-масляным охлаждением, с РПН, преобразователь на полупроводниках, мощность ?300 кВ-А, класс напряжения 10 кВ; ТМРУ-4000/10— трехфазный, с естественно-масляным охлаждением, ртутный преобразователь, с уравнительным реактором.
Преобразовательные агрегаты, имеющие переключающие устройства РПН с плавно-ступенчатым регулированием напряжения или с плавно-бесконтактным регулированием, в обозначениях имеют буквы НП и ППВ соответственно, например, ТМНПВ и ТМППВ.
Параметры. Мощность преобразовательных трансформаторов, как и электропечных, определяется типовой мощностью. Сухие изготовляют на типовую мощность (10—3200) кВ-А, совтоловые — (200—2000) кВ-А; масляные с переключающим устройством ПБВ—(400—20 000) кВ-А, с РПН — (1600—400 000) кВ-А и большей мощности.
Наибольшая типовая мощность преобразовательного трансформатора в настоящее время достигает 100 000 кВ-А, а ток — 300 кА и более.
В отличие от силовых трансформаторов общего назначения типовая мощность преобразовательных трансформаторов определяется в зависимости от схемы выпрямления.
Номинальные напряжения первичных (сетевых) обмоток соответствуют стандартным классам напряжений и находятся в пределах (0,4—110) кВ. Напряжение вторичных обмоток (на стороне вентилей) разное, оно определяется схемой и параметрами преобразовательной установки.
В зависимости от мощности и области применения преобразователя выпрямленное напряжение может быть от 6 до нескольких тысяч вольт, а выпрямленный ток — от 25 А до 200 кА. Напряжение короткого замыкания имеет те же значения, что и в трансформаторах общего назначения или близкое к ним.
