Der endgültige Leitfaden für Gleichrichtertransformatoren: Von Designprinzipien zu industriellen Anwendungen

Einführung

Gleichrichtertransformator ist eine spezielle Form von Stromtransformator, das zur Lieferung von Gleichstrom (DC) an Gleichrichterschaltungen entwickelt wurde, indem es den Wechselstrom (AC) -Spannungswerte (Wechselstrom (Wechselstrom) verlegt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Transformatoren müssen Gleichrichtertransformatoren nichtlinearen Lasten, hohen harmonischen Strömen und strengen thermischen Belastungen standhalten. Dieser Leitfaden untersucht die Kernfunktionen, Baumethoden, Anwendungsbereiche und Leistungsüberlegungen von Gleichrichtertransformatoren und bietet eine umfassende Ressource für Ingenieure, Techniker und Beschaffungsspezialisten.

1. Prinzipien der Kerndesign

1,1 Spannungsumwandlung und Isolation

• Spannungsanpassung: Konvertiert die Wechselspannung der Nutzung (z. B. 11 kV, 33 kV) in das genaue Niveau, das vom Gleichrichter benötigt wird- häufig im niedrigen bis mittelspannenden Bereich (z. B. 400 V bis 2 kV).

• Elektrische Isolierung: Bietet eine galvanische Trennung zwischen dem Gitter und der DC -Last, Verbesserung der Systemsicherheit und der Minderung der Fehlerausbreitung.

1.2 Harmonisches Management

• Phasenverschiebungswicklungen: Implementiert Delta-Wye- oder Zick-Zack-Konfigurationen zur Einführung von Phasenverschiebungen (z. B. 30 °), die spezifische Harmonische abbrechen und die gesamte harmonische Verzerrung (THD) verringern.

• Multi-Winding-Designs: Verwendet tertiäre Wicklungen oder mehrere sekundäre Wicklungen, die zur Neutralisierung von Dreifachharmonischen angeordnet sind und die Einhaltung der Stromqualität sicherstellen.

1.3 Wärme und mechanische Robustheit

• Überlastkapazität: Ausgelegt für anhaltende Gleichstromströme mit geringer Kurzschlussimpedanz und hoher thermischer Trägheit, wodurch die Sättigung unter nicht-sinusoider Belastung verhindert wird.

• Vibrationsdämpfung: Integriert Verspannungen und Harz imprägnierte Wicklung, um elektromagnetischen Kräften und mechanischen Spannungen während der Eindring- und Verwerfungsbedingungen standzuhalten.

2. Konstruktion & Materialien

2.1 Kernbaugruppe

• Kernstahl: Kornorientierte Siliziumstahllaminationen minimieren Kernverluste und Wirbelströme.

• Magnetische Abschirmung: Laminierte oder Folienschilde reduzieren Leckflusse und Streunerverluste und verbessern die Effizienz.

2.2 Wickeln und Isolierung

• Leiterauswahl: Kupferleiter mit hoher Purity, manchmal Aluminium für kostengünstige Konstruktionen, Größe für kontinuierliche Gleichstromströme.

• Isolationssysteme: Klasse -F- oder H -Isolierung (z. B. Nomex, Epoxidharz) stand erhöhten Temperaturen durch harmonische Erwärmung.

• TAP Changer: On-Load-Tap-Wechsler (OLTC) ermöglichen die Feinspannungsregelung (± 2,5 % bis ± 10 %) unter Volllast.

2.3 Abkühlanordnungen

• Ölverkühlte Kühlung: Onan (Öl natürliche Luft natürliche) oder auf AF (Öl Natural Air Forced) für Einheiten mit hoher Kapazität.

• Trockenkühlung: Erzwungene oder Vakuumdruckverkapselung für in Innenräume, umweltfreundliche Installationen.

3. Arten von Gleichrichtertransformatoren

4. Wichtige Anwendungen

4.1 Elektrochemische Verarbeitung

• Metallextraktion: Präzise DC -Ströme für elektrowinndes Aluminium, Kupfer und Zink, bei denen die Spannungsripple die Produktqualität direkt beeinflusst.

• Elektroplatten & Anodisierung: Gewährleistet eine gleichmäßige Ablagerungsdicke, indem die stabile Gleichstromleistung aufrechterhalten wird.

4.2 Stahl- und Metallindustrie

• Electric -Bogenöfen (EAF): Bietet die DC -Versorgung für Ofenelektroden, die eine reibungslose Lichtbogenregelung ermöglichen und das Flackern reduziert haben.

• Rolling Mills & Galvanizing -Linien: Macht DC -Motoren und Widerstandsbanken für Lastniveau und Spannungskontrolle.

4.3 Transport & Traktion

• Eisenbahnumspannungen: Füttert DC-Traktionssysteme für städtische Metros und Hochgeschwindigkeitsschienen, häufig als 12-Puls-Konfigurationen, um die Harmonischen im Wechselstromnetz zu minimieren.

• Schiffsantrieb: Versorgt DC -Laufwerke für effiziente Meeresmotoren.

4.4 Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC)

• Langstreckenverbindungen: Konvertiert Wechselstrom in DC für die Übertragung über Hunderte von Kilometern mit minimalen Verlusten; Installiert am Senden- und Empfangsenden.

• Interconnects & Grid Stabilisierung: Ermöglicht den Stromaustausch zwischen asynchronen Netzwerken.

4.5 Batterieladung und erneuerbare Integration

• Batterieenergiespeichersysteme (Bess): Versorgt kontrolliertes DC zum Laden großformatiger Batterien in Mikrogrids und erneuerbaren Farmen.

• Photovoltaik-Wechselrichter: Schnittstellen mit bidirektionalen Gleichstromverbindungen für Netzunterhaltungsfunktionen.

5. Leistung und Wartungsüberlegungen

5.1 Effizienz und Verluste

• Kernverluste: Niedrig durch hochgradige Laminationen erhalten; kritisch bei Teilbelastungen.

• Kupferverluste: Erhöhung unter Gleichstrombias; Optimiert durch Auswahl der richtigen Leitergröße und des Wicklungslayouts.

5.2 Überwachung und Schutz

• Temperatursensoren: PT100/RTD-Sonden, die in Wicklungen und Öl zur Wärmeüberwachung in Echtzeit eingebettet sind.

• Buchholz Relais & Druckentlastung: Erkennen Sie die Gasakkumulation und Überdruck in Öltanks und lösen Alarme oder Isolate aus.

5.3 Lebenszyklus & Zuverlässigkeit

• Routinetests: Kurvenverhältnis, Polarisationsindex und gelöste Gasanalyse (DGA) zur Beurteilung der Wickelintegrität und der Ölgesundheit.

• Renovierung: Rückspulen und Ölersatz verlängern die Lebensdauer um 10 bis 15 Jahre, wenn sie proaktiv durchgeführt werden.

Abschluss

Gleichrichtertransformatoren sind in modernen Stromversorgungssystemen unverzichtbar, bei denen die stabile DC -Versorgung und -stromqualität von größter Bedeutung sind. Durch fortschrittliche Wickelkonfigurationen, robuste Isolierung und maßgeschneiderte Kühlmethoden erfüllen diese Transformatoren die strengen Anforderungen von industriellen elektrochemischen Prozessen, DC-Übertragung mit hoher Kapazität und kritischen Traktionssystemen. Durch das Verständnis der Nuancen und des Wartungsbedarfs des Designs können die Ingenieure eine optimale Leistung, Langlebigkeit und Energieeffizienz in jeder DC -Stromanwendung gewährleisten.