I. 기초이론의 설명
정류기 변압기의 용량은 DC 전력 정격에 따라 직접 결정될 수 없습니다. 정류기 회로 고유의 고조파, DC 자기 바이어스 및 정류 전압 강하와 같은 요인으로 인해 AC 측 피상 전력이 DC 출력 전력을 초과합니다. 다양한 정류기 토폴로지(예: 6-펄스, 12-펄스, 단상 정류)에는 다양한 변환 계수가 필요합니다. 이러한 비선형 부하 특성으로 인해 추가 무효 전력 및 열 손실이 발생하므로 용량 설계에서 이를 보상해야 합니다. 기호 정의:
Ud: 정격 DC 출력 전압(V)
Id: 정격 DC 출력 전류(A)
Pd=Ud · Id: DC 출력 유효전력(W)
ST : 정류변압기(VA) 2차측 피상전력
k: 정류기 토폴로지 변환 계수
II. 핵심 계산 공식
모든 변환 계수는 실제 정류기 부하 특성과 일치하도록 장기간의 산업 설계 경험을 바탕으로 요약되었습니다.-
1. 단-전상-파정류(소형-규모 전기도금, 소형-규모 전기분해) 역률이 낮은 저전력 소형 DC 장비에 적합
ST=1.11 · Ud · Id
2.3-3상 6펄스 브리지 정류(업계에서 가장 일반적이며 전기도금, 먼지 제거, 기존 전기분해에 사용됨)
ST=1.05 · Ud · Id
3. 3상-12-펄스 정류(고-전력 전기분해, 저조파 제련 장비)
ST=1.03 · Ud · Id
4. 손실 및 운영 조건 마진 계산(엔지니어링 설계에 필수)
실제 선택된 용량(고조파, 온도 상승 및 단기-과부하 여유도 포함):
S_선택됨=ST × K_margin
간헐적인 생산, 안정적인 로드: K_margin=1.1 – 1.2
24-시간 연속 완전 부하 작동, 잦은 단락 서지: K_margin=1.25 – 1.35
5. 변압기 용량 단위 환산
kVA=S_선택됨 / 1000
III. 실제 선택 계산 예
프로젝트 조건
3상 6펄스 정류기를 사용하는 전기도금 생산라인- DC 출력 Ud=240V, 정격 DC 전류 Id=1000A; 작업장은 잦은 서지 부하로 인해 24시간 연속 운영됩니다.
1. DC 전력 계산
Pd=240 × 1000=24,000W=240kW
2. 2차 피상전력 계산(6펄스 환산)
ST=1.05 × 240,000=252,000VA
3. 지속적인 과중한 작업을 위한 여유율 적용- 1.3
선택한 용량(S)=252,000 × 1.3=327,600VA=327.6kVA
4. 모델 선정
327.6kVA의 표준 용량 등급이 없으므로 다음으로 높은 표준 등급인 350kVA가 선택됩니다. 선택한 유닛은허난 신타이롱350kVA, 10kV/0.6kV 정류 변압기(단락{3}}회로 임피던스 6%, 전기도금 작동 조건에 적합)
IV. 추가 검증 포인트
1. 용량 계산 후 단락-회로 임피던스를 확인합니다. 고-전력 정류기의 경우 단락-회로 임피던스 전압(\\(U_k\\))은 사이리스터 단락-회로 전류를 제한하고 정류기 장치를 보호하기 위해 6%~8%여야 합니다.
2. 추가 열 손실을 상쇄하기 위해 지속적으로 높은 온도와 심한 먼지가 발생하는 환경의 경우 용량 마진을 5% 더 늘립니다.
3. 여러 정류기 장치가 병렬로 연결된 경우 총 용량은 선택한 개별 장치 용량의 합입니다. 이는 각 장치의 일관되지 않은 고조파 손실로 인해 DC 전력 출력을 단순히 합산하여 계산할 수 없습니다.
