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第二十篇 整流器及换流机 1

目录 1

第一章 整流器 1

1.1 汞弧整流器之理论及特性 1

1.1.1 汞弧整流器之理论 1

1.1.1.1 原理 1

1.1.1.2 整流波形及电压比 2

1.1.1.3 变压器二次视在功率 4

1.1.1.4 变压器一次视在功率 4

1.1.1.5 变压器电抗之影响 7

1.1.1.6 相间电抗器 10

1.1.1.7 各种变压器不同结线方式特性之比较 14

1.1.1.8 汞弧整流器之效率 15

1.1.2 格子（整流栅）之机能 17

1.1.2.1 格子之临界点弧电压特性 17

1.1.2.2 电弧起动时期之控制 17

1.1.2.3 格子电压之控制法 17

1.1.2.4 直流电流之遮断 21

1.1.2.5 电弧再起动之阻止 21

1.1.2.6 通弧及失弧 21

1.2 汞反用换流器 21

1.2.1 多相汞反用换流器 21

1.2.2 单相汞反用换流器 23

1.3.2 玻璃体汞整流器之构造 24

1.3.3 玻璃体汞整流器之动作 24

1.3 玻璃体汞整流器 24

1.3.1 玻璃体汞整流器 24

1.4 铁？汞整流器 25

1.4.1 铁柜汞整流器 25

1.4.2 铁柜汞整流器之构造 26

1.4.3 铁柜汞整流器之动作 26

1.5 单相汞整流器 27

1.5.1 单相汞整流器 27

1.5.2 Ignitron 28

1.5.3 Excitron 28

1.6.1 整流器用变压器 29

1.6.3 化成用变压器 29

1.6.2 相间电抗器 29

1.6 汞整流器之附属装置 29

1.5.4 单相整流器之利弊 29

1.6.4 真空帮浦 30

1.6.4.1 汞真空帮浦 30

1.6.4.2 回转真空帮浦 30

1.6.5 真空计 30

1.6.5.1 Mcleod式真空计 31

1.6.5.2 电阻真空计 31

1.6.6 滤波装置（过滤装置） 31

1.6.6.1 低减率 32

1.6.6.2 频率变动之影响 32

1.6.6.3 保护装置 32

1.7 汞整流器之操作要点 32

1.7.1 汞整流器之起动 32

1.7.3 冷却水 33

1.7.3.1 整流器之冷却水 33

1.7.2 真空度之观察 33

1.7.3.2 真空帮浦之冷却水 34

1.7.4 化成 34

1.7.4.1 温水化成 34

1.7.4.2 直流化成 34

1.7.4.3 低压化成 34

1.7.4.4 高压化成 35

1.7.5 逆弧 35

1.7.5.1 逆弧之原因 35

1.7.6.2 异常电压之防止 36

1.7.8.1 变压器一次侧之电压调整 36

1.7.8 电压调整 36

1.7.7 并联运转 36

1.7.6.1 电弧消灭之原因 36

1.7.6 异常电压 36

1.7.5.2 逆弧之防止 36

1.7.8.2 变压器二次侧之电压调整 37

1.7.8.3 格子控制及整流电压调整 37

1.8 整流管 37

1.8.1 真空热电子管型整流器 37

1.8.1.1 整流电压200至800V级 37

1.8.1.2 整流电压1,500至40,000V级 37

1.8.1.3 整流电压20,000至230,000V级 37

1.8.2 气体或金属蒸气填充热电子管型整流器 37

1.8.2.1 钨铔（tungar）整流管 38

1.8.2.2 热阴极汞蒸气整流管 38

1.8.2.3 气体或金属蒸气填充多极管 38

1.9.1.2 特性 40

1.9.1.1 构造 40

1.8.3 真空管型整流器 40

1.9 金属（半导体）整流器 40

1.9.1 氧化亚铜整流器 40

1.9.2 硒整流器 41

1.9.2.1 构造 42

1.9.2.2 特性 42

1.9.3 锗整流器 42

1.9.3.1 PN接合 43

1.9.3.2 构造 43

1.9.3.3 特性 44

1.9.4 矽整流器 45

1.9.4.1 构造 45

1.9.4.2 特性 45

1.9.5.2 牵引系统 46

1.9.5.3 工业上应用 46

1.9.5 整流器之应用 46

1.9.5.1 电解制造方法 46

1.9.5.4 无线电通信 47

1.9.5.5 电子变频机 47

1.9.5.6 直流电力输送 47

1.9.5.7 高频率变换 48

1.9.5.8 焊接 48

1.10 机械型整流器 48

1.10.1 同期整流子型整流器 49

1.10.2 变压整流器（transverter） 49

1.10.3 Vertoro 49

1.10.4 接触整流器 50

1.11.1 液体电刷型整流器 51

1.11.1.1 回转电刷型 51

1.11.1.2 静止电刷型 51

1.11.2 振动型整流器 51

1.11 特殊整流器 51

1.11.3 电解型整流器 52

1.11.3.1 铝整流器 52

1.11.3.2 钽（tantalum）整流器 52

1.12 整流电路 53

1.12.1 接线方式 53

1.12.1.1 单相整流 53

1.11.3.4 特性 53

1.11.3.3 化成 53

1.12.1.2 三相整流 55

1.12.2 滤波电路 55

1.12.3 超高压整流电路 55

第二章 同步换流机 57

2.1 概论 57

2.1.1 同步换流机之原理 57

2.1.1.1 换流机之定义及分类 57

2.1.1.2 与单独同步电动机及直流发电机之比较 57

2.1.1.3 激磁（excitation） 57

2.1.2 同步换流机之电压比 57

2.1.3 同步换流机之电流比 58

2.1.4.2 有效或合成电枢电流与外电路直流电流之比 60

2.1.4.3 在100％功率因数时 60

2.1.4 同步换流机之电枢电流及发热（armature currents and heating） 60

2.1.4.1 换流机之电枢电流造成 60

2.1.4.4 以直流发电机损失为基准之相对换流机损失 62

2.1.4.5 损失影响额定（losses affecting rating） 62

2.1.5 同步？之电枢反应 63

2.1.6 同步换流机之换向 63

2.1.7 直流电压之控制 65

2.1.8 交流电压之调整 65

2.1.8.1 感应式电压调整器 66

2.1.8.2 同步升压器调整 66

2.1.8.3 换向极在升压换流机之应用 67

2.1.8.4 自动复激（automatic compound excitation）之应用 69

2.1.10 直流升压机（direct-current booster） 71

2.1.11 变压器电压及连结 71

2.1.9 磁场控制式换流机（field-control converter） 71

2.2 一般设计 73

2.2.1 换流机与直流发电机之相似性 73

2.2.2 换流机之重量、速度及效率 74

2.2.3 25周与60周换流机之比较 75

2.2.4 换向器之设计（commutator design） 75

2.2.4.1 同步换流机换向器之设计 75

2.2.4.2 换向器之通风 75

2.2.4.3 电枢均压环之连接（armature equalizer connec-tions） 76

2.2.4.4 阻尼绕组（damper windings） 76

2.3 同步换流机之特性 76

2.3.1 无载饱和曲线 76

2.3.2 同步换流机之损失 76

2.3.3 同步升压式换流机之额外损失（additional losses） 76

2.4.1 同步换流机与电动发电机组（motor-generator set）之比较 77

2.4 一般应用 77

2.3.4 同步换流机之追逐现象（hunting） 77

2.3.5 能源之中断 77

2.4.1.1 效率（efficiency） 78

2.4.1.2 所需场地（floor space） 78

2.4.1.3 成本（cost） 78

2.4.1.4 可靠性（reliability） 78

2.4.1.5 电压控制（voltage control） 78

2.4.1.6 功率因数控制（power factor control） 78

2.4.2 同步换流机铁路、工业电力等供电 78

2.4.2.1 铁路供电 78

2.4.2.5 三线直流电路供电 79

2.5.1 交流自身起动（alternating current self-starting） 79

2.5 同步换流机之操作 79

2.4.2.4 化学工业用电 79

2.4.2.3 工业动力供电 79

2.4.2.2 照明及电力供电 79

2.5.2 逆极性交流自身起动（reversed polarity with A.C.self-starting） 81

2.5.3 直流自身起动 81

2.5.4 交流马达起动法 82

2.5.5 同步换流机之整步法（method of synchronizing） 82

2.5.6 同步换流机之并联操作 83

2.5.7 同步换流机直流侧负载分配 83

2.5.8 不适当负载分配之校正 83

2.5.8.1 串联——并联电阻之调整 83

2.5.8.2 在串联磁场与均压器汇流排间引线中插入电阻 83

2.5.10.1 直流发电机 84

2.5.10 同步换流机与其他设备之并联操作 84

2.5.9 负载分配研究 84

2.5.8.5 改变二换流机相关之并激磁场电流 84

2.5.8.3 改变变压器比 84

2.5.8.4 轻载换流机电路中增加电抗 84

2.5.10.2 汞弧整流器 85

2.5.11 同步换流机之保护 85

2.5.11.1 变电所内断路器引起之交流供电中断 85

2.5.11.2 变电所户外交流供电之中断 85

2.5.11.3 低交流电压，具有换向极之换流机需要更完备之保护 85

2.5.11.4 高电压换流机之保护 85

2.5.11.5 电刷之火花现象 85

2.6.1 无负载试验 86

2.6.2 负载反馈法 86

2.6 同步换流机之试验 86

2.5.11.6 降压跳动或闪火现象（bucking or flashing） 86

2.6.2.1 直流侧补偿损失之方法 87

2.6.2.2 交流侧补偿损失之方法 87

2.6.2.3 直流侧使用升压器之方法 87

2.6.3 相位特性试验 88

2.7 电动发电机（dynamotors） 88

2.7.1 一般叙述 88

2.7.2 电枢反应 88

2.7.3 换向（commutation） 89

2.7.4 电压调整 89

2.7.5 电动发电机和升压器合并 89

2.7.6 电话电铃系统用特殊型电动发电机 89

2.7.7 电动发电机之其他用途 89