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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 Ignitron28

1.5.3 Excitron28

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 Vertoro49

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