Конструкция и параметры преобразовательных трансформаторов

Назначение и виды.
     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 желез-
 нодорожного 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 кВА, 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 6300 кВА, 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) кВА, совтоловые— (200—2000) кВА; масляные с переключающим устройством ПБВ—(400—20 000) кВА, с РПН — (1600-400000)кВА и большей мощности.
Наибольшая типовая мощность преобразовательного трансформатора в настоящее время достигает 100 000 кВА, а ток -300 кА и более.
В отличие от силовых трансформаторов общего назначения типовая мощность преобразовательных трансформаторов определяется в зависимости от схемы выпрямления по формулам:
♦ Для однофазной двухполупериодной схемы со средней точкой:
   -мощность сетевой обмотки S₁=I₁*U_1.ф= 1,11 Р_{d o}, где  Р_{d o}  — мощность нагрузки на выпрямленном напряжении, равная произведению выпрямленного напряжения на ток нагрузки ( Р_do=  U_do*I_d);
   -мощность вентильной обмотки S₂=2E_2ф*I₂= 1,57 Р_{d o} , где Е_2ф — действующее значение эдс вторичной обмотки ( E_2ф =1,11 U _do),
   -типовая (расчетная) мощность трансформатора S_T=0,5(S₁+S₂) = 1,34 P_{d o};
♦ Для однофазной мостовой схемы: S₁=S₂=I₁U_{1 ф} = 1,11 P_{d о}; S_T= 0,5(S₁+S₂) =1.11P_{d 0};
♦ Для трехфазной схемы со средней точкой: S₁ =3*I_{1 ф}*U_{1 ф} = 1,21 P_{d 0}   S₂1,7 P_{d 0} ; S_T= 0,5(S₁+S₂) =1,46P_{d 0} ;
♦ Для трехфазной мостовой схемы S_т=S₁=S₂= 1,045 P_{d 0}  ; 
♦ Для шестифазной схемы: S₁=I₁*U_1.ф = 1,045 P_{d 0} ; S₂=6E_2ф*I₂ = 1,48 P_{d 0} ; S_T=0,5(S₁+S₂) = 1,26 P_{d o};