Usmerniški transformatorji
V tokokrogu sekundarnih navitij transformatorjev, ki delujejo na usmerniških napravah, so priključeni električni ventili, ki prehajajo tok samo v eno smer.
Delovanje transformatorja skupaj z ventilskimi napravami ima svoje značilnosti:
1) oblika tokov v tuljavah ni sinusna,
2) v nekaterih usmerjevalnih vezjih se izvede dodatna magnetizacija jedra transformatorja,
Pojav višjih harmonskih tokov v krivuljah se pojavi zaradi naslednjih razlogov:
1) ventili, vključeni v tokokroge posameznih faz toka sekundarnega navitja, prehajajo le del obdobja,
2) na enosmerni strani pretvornika je običajno vključena gladilna dušilka s pomembno induktivnostjo, v kateri imajo tokovi v navitjih transformatorja obliko, ki je blizu pravokotne.
Višji harmonski tokovi povzročajo dodatne izgube v navitjih in magnetnem vezju, zato so v izogib pregrevanju prisiljeni povečati gabarite in težo transformatorjev v usmerniških vezjih.
Dodatno magnetiziranje transformatorskega jedra se doseže z uporabo polvalovnih usmerjevalnih vezij.
V enofaznem polvalovnem usmerniškem vezju sekundarni tok i2 pulzira in ima dve komponenti: konstantni iq in spremenljivi iband:
i2 = id + ipay
DC komponenta je odvisna od vrednosti popravljene napetosti Ud in obremenitve Zn.
Njegova efektivna vrednost je določena z izrazom:
Azd = √2Ud / πZn
Tako lahko enačbo za ravnovesje magnetomotornih sil zapišemo v naslednji obliki:
i1W1 + iW2 + iW2 = i0W1
V tem izrazu so vse komponente spremenljive količine, razen iW2. To pomeni, da slednjega ni mogoče transformirati v primarno navitje (DC transformator ne deluje) in ga zato ni mogoče uravnotežiti. Zato MDS idW2 ustvarja dodaten magnetni tok v magnetnem krogu, ki ga imenujemo prisilni magnetizacijski tok... Da ta tok ne povzroči nesprejemljive nasičenosti magnetnega sistema, se poveča velikost magnetnega kroga.
Za kompenzacijo prisilne magnetizacije v polvalovnih usmerniških vezjih se uporablja povezovalna shema tuljave Y/Zn ali kompenzacijske tuljave. Načelo prisilne kompenzacije pretoka magnetizacije je podobno kompenzaciji pretoka ničelnega zaporedja.
Upoštevati je treba, da v polnovalnih usmerniških vezjih, ko se tok v sekundarnem vezju ustvari med obema pol-cikloma, ni dodatnega prisilnega magnetizirajočega toka.
Zato so zaradi prisotnosti višjih harmonskih tokov in prisilnega magnetnega toka transformatorji v usmerniških inštalacijah večji od običajnih transformatorjev in zato dražji. Ker primarni in sekundarni tokovi transformatorja niso enaki, tudi računska moč navitij ni enaka. Zato je predstavljen koncept tipične moči Stip:
Stip = (S1n + S2n) / 2,
kjer S1n in S2n - nazivna moč primarnega in sekundarnega navitja, kV -A.
Ker izhodna moč Pd: Pd = UdAzd ni enaka tipični, je za uporabo transformatorja značilen tudi tipični faktor moči Ktyp:
Ktyp = Styp / Rd.
Značilna moč transformatorja je vedno večja od njegove moči Az2 > Azq in U2 > Ud
Obnašanje U2/ Ud = K tako imenovani korekcijski faktor. Pri izbiri korekcijske sheme je treba poznati vrednosti Ki in Ktyp. Tabela prikazuje njihove vrednosti za najpogostejše korekcijske sheme.
Usmerniška vezja Ku Ktyp Enofazni polvalovni 2,22 3,09 Enofazni polvalovni most 1,11 1,23 Enofazni polvalovni z ničelno sponko 1,11 1,48 Trifazni polvalovni 0,855 1,345 Trifazni polvalovni 0,427 1,05