整流柜培训教材.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑整流柜培训教材 新疆神火 铝业公司动力分厂6月份 培训资料 审核: 初审： 编制: 2022年06月05日 培训内容：整流装置相关根基学识 说 明：本培训资料系分厂内部汇总整理，仅供分厂职工培训学习之用， 其中难免展现错误漏洞，如有异议请与分厂办公室勾通联系，以便实时更正，如需电子版本请与李磊联系 目次 第一章.整流学识简介 ................................................................. 3 第1节.整流电路概述 ............................................................. 3 第2节.分类 ..................................................................... 3 第3节.二极管电路 ............................................................... 4 其次章.我单位整流装置 .............................................................. 11 试题库 ........................................................................ 15 整流装置 前言 整流装置作为电解铝厂供电的核心设备，其重要性可想而知，一旦发生严重故障不仅直接影响电 解系列的正常生产，而且产生的直接和间接损失更是无法估计的,目前新疆神火铝业年产80万吨铝合金工程一系列电解设槽设计电流400KA、二系列为500KA，因此作为供电车间的动力分厂要求每位员工掌管整流装置相关的专业学识分外重要。

第一章 整流学识简介 第一节：整流电路概述 整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成它在直流电动机的调速、发电机的励磁调理、电解、电镀等领域得到广泛应用整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成20世纪70年头以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离 其次节:分类 一、按电路原理分类 可分为零式电路和桥式电路 1、零式电路指带零点或中性点的电路，又称半波电路它的特点全体整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点﹐向直流负载供电﹐负载的另一根线接到交流电源的零点 2、桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成，故又称全波电路 二、按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路 1、对于小功率整流器常采用单相供电；单相整流电路分为半波整流，全波整流，桥式整流及倍压整流电路等 2、三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小，轻易滤波三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。

由于三相整流装置三相是平衡的﹐输出的直流电压和电流脉动小，对电网影响小，且操纵滞后时间短，采用三相全控桥式整流电路时，输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍，交流分量与直流分量之比也较小，因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多另外，晶闸管的额定电压值也较低因此，这种电路适用于大功率变流装置 3、多相整流电路 随著整流电路的功率进一步增大(如轧钢电动机，功率达数兆瓦)，为了减轻对电网的干扰﹐更加是减轻整流电路高次谐波对电网的影响，可采用十二相﹑十八相﹑二十四相，乃至三十六相的多相整流电路采用多相整流电路能改善功率因数，提高脉动频率，使变压器初级电流的波形更接近正弦波，从而显著裁减谐波的影响理论上，随着相数的增加，可进一步削减谐波的影响多相整流常用在大功率整流领域，最常用的有双反星中性点带平衡电抗器接法和三相桥式接法 第三节：二极管电路 一、二极管的参数 1、最大整流电流IF 是指二极管长期连续工作时，允许通过的最大正向平均电流值，其值与PN结面积及外部散热条件等有关由于电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为141左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。

所以在规定散热条件下，二极管使用中不要超过二极管最大整流电流值例如，常用的IN4001－4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A 2、最高反向工作电压Udrm 加在二极管两端的反向电压高到确定值时，会将管子击穿，失去单向导电才能为了保证使用安好，规定了最高反向工作电压值例如，IN4001二极管反向耐压为50V，IN4007反向耐压为1000V 3、反向电流Idrm 反向电流是指二极管在常温（25℃）和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流反向电流越小，管子的单方向导电性能越好值得留神的是反向电流与温度有着紧密的关系，大约温度每升高10℃，反向电流增大一倍例如2AP1型锗二极管，在25℃时反向电流若为250uA，温度升高到35℃，反向电流将上升到500uA，依此类推，在75℃时，它的反向电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏又如，2CP10型硅二极管，25℃时反向电流仅为5uA，温度升高到75℃时，反向电流也不过160uA故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性 4.动态电阻Rd 二极管特性曲线静态工作点Q邻近电压的变化与相应电流的变化量之比 5最高工作频率Fm Fm是二极管工作的上限频率。

因二极管与PN结一样，其结电容由势垒电容组成所以Fm的值主要取决于PN结结电容的大小若是超过此值那么单向导电性将受影响 6，电压温度系数αuz αuz指温度每升高一摄氏度时的稳定电压的相对变化量uz为6v左右的稳压二极管的温度稳定性较好 二、半波整流电路 半波整流电路是一种最简朴的整流电路它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电 半波整流电路1-1（a）图片 不难看出，半波整说是以牺牲一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算说明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用 1、单相半波整流电路 单相半波整流电路接线图及波形图见图一 转换为直流电最根本的方法由于二极管的单向导电性，变压器二次电压只有正方向电流才能够通过二极管而施加到负载上，而负方向由于二极管的阻断作用而不能施加到负载上，因此，负载上获得的平均电压仅为变压器二次电压的一半。

由于存在二极管导通压降和变压器二次绕组的压降，故电路中： Ud 0.45U2 由于在电路的输出侧装有滤波电容器，负载上的最高电压将可以达成变压器二次电压的峰值电压，即ud 2u2；同时，由于电容器的放电作用，在变压器二次电压下降时，负载上的电压并不随二次电压下降而下降，而是由电容器的放电曲线所抉择单相半波整流电路的波形图见图一（b）图中：兰 色曲线为变压器二次电压，红色曲线为无滤波电容器时的整流输出电压，棕色曲线为有滤波电容器时负载上的电压 当整流二极管换为可控硅，电路变化为可控单相整流电路时，负载上的平均整流电压由： 1 1 cos Ud 2Usin td( t) 0.45U22 2 2 抉择 式中：U2——变压器二次绕组电压的有效值； α——移相角 由式可以看出，当α变更时，负载上获得的平均整流电压会有不同的值 三、全波整流电路 假设把整流电路的布局作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路图5-3 是 全波整流电路的电原理图 全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a 、e2b ，构成e2a 、D1、Rfz与e2b 、D2、Rfz ，两个通电回路。

1、单相全波整流 在变压器副边电压的正半周，二极管D1处于正向偏置而D2处于反向偏置状态，D1在正向电压的作用下导通，D2在反向电压的作用下截止，负载上获得e21电压；在变压器副边电压的负半周，二极管D1处于反向偏置状态，而D2处于正向偏置状态，D2在正向电压的作用下导通，D1在反向电压的作用下截止，负载上获得e22电压负载上的电压波形如图2b中棕色曲线 与单相半波整流电路相比，全波整流的输出要多一个波，因此，输出电压也较半波要高一倍，故： Ud=0.9U2 与单相半波一样，在有滤波电容器时，负载上的最高电压为变压器二次电压的峰值，使用中应当更加留神 三、桥式整流电路 桥式整流电路是使用最多的一种整流电路这种电路，只要增加两只二极管口连接成“桥”式布局，便具有全波整流电路的优点，而同时在确定程度上抑制了它的缺点 整流电路 桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止电路中构成e2、Dl、Rfz 、D3通电回路，在Rfz ，上形成上正下负的半波整洗电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。

电路中构成e2、D2Rfz 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压 1、单相桥式整流 单相桥式整流是实际应用最多的单相整流电路电路接线见图3在电路中，四只整流管组成桥式整流在变压器二次电压的正半周，电流通过D1→Rfz→D2→W2形成通路，而在负半周，电流通过D3→Rfz→D4→W2形成通路，负载上电压波形见图3（b）棕色曲线与全波整流一样，桥式整流电路的平均输出电压： Ud=0.9U2 当有滤波电容器时，负载上的最高电压为变压器二次电压的峰值 1 cos Ud 0.9U2 2压由： 抉择 当可控整流桥接入感性负载时，由于电感电流不能突变，在可控硅关断期内，务必在负载两端接入 续流二极管以保持电感电流的通路，以防止可控硅关断时在电感负载两端产生危害的过电压和可控硅能够换相导通 2、三相桥式整流 三相桥式整流是电力系统更加是发电机励磁系统应用最多的方式在三相桥式整流方式下，他充分利用了变压器的二次线电压，不仅提高了整流装置的输出电压水平，还大大降低了整流变压器的二次电流和损耗 三相桥式整流的电路图和波形图见图5 与三相零式整流电路不同的是，三相桥式整流是以线电压为根基举行分析的。

如下图，在ωt1~ωt2区间，D1、D6承受的电压最高，电流通过a→D1→Rfz→D6→b→变压器a、b相副绕组形成闭环通路；在ωt2~ωt3区间，D1、D2承受的电压最高，电流通过a→D1→Rfz→D2→c→变压器a、c相绕组形成闭环通路，整流元件D6、D2在ωt2点换相；。