有关整流变压器的几个问题

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，所以这种散热方式目前在大功率变压器上还是主流。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。

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