Le guide définitif des transformateurs du redresseur: des principes de conception aux applications industrielles

Introduction

Le transformateur de redresseur est une forme spécialisée de Transformateur d'alimentation conçu pour fournir un courant direct (DC) aux circuits de redresseur en décomposant ou en décomposant les niveaux de tension de courant alternatif (AC). Contrairement aux transformateurs conventionnels, les transformateurs de redresseur doivent résister aux charges non linéaires, des courants harmoniques élevés et des contraintes thermiques rigoureuses. Ce guide explore les caractéristiques de conception de base, les méthodes de construction, les zones d'application et les considérations de performance des transformateurs de redresseur, fournissant une ressource complète aux ingénieurs, aux techniciens et aux spécialistes des achats.

1. Principes de conception de base

1.1 Transformation et isolement de tension

• Adaptation de tension: convertit l'utilitaire AC Tension (par exemple, 11 kV, 33 kV) au niveau précis nécessaire par le redresseur - souvent dans la plage basse à moyenne tension (par exemple, 400 V à 2 kV).

• Isolement électrique: fournit une séparation galvanique entre la grille et la charge DC, améliorant la sécurité du système et atténuant la propagation des défauts.

1.2 Gestion harmonique

• Enroulements de décalage de phase: met en œuvre des configurations delta-wye ou en zigzag pour introduire des phase de phase (par exemple, 30 °) qui annulent des harmoniques spécifiques, réduisant la distorsion harmonique totale (THD).

• Conceptions multiples: utilise des enroulements tertiaires ou des enroulements secondaires multiples organisés pour neutraliser les harmoniques triplentes, assurant la conformité de la qualité de l'énergie.

1.3 Robustesse thermique et mécanique

• Capacité de surcharge: conçue pour les courants CC soutenus avec une faible impédance court-circuit et une inertie thermique élevée, empêchant la saturation sous charge non sinusoïdale.

• Amortissement des vibrations: intègre le contreventement et l'enroulement imprégné de résine pour résister aux forces électromagnétiques et aux contraintes mécaniques pendant les conditions de déroutage et de défaut.

2. Construction et matériaux

2.1 Assemblage de base

• ACTEUR CORE: Les laminations en acier en silicium orienté vers le grain minimisent les pertes de noyau et les courants de Foucault.

• Boundage magnétique: les boucliers laminés ou en aluminium réduisent le flux de fuite et les pertes errantes, améliorant l'efficacité.

2.2 Enroulement et isolation

• Sélection du conducteur: Conducteurs de cuivre de haute pureté, parfois en aluminium pour les conceptions sensibles aux coûts, de taille pour les courants CC continus.

• Systèmes d'isolation: l'isolation de classe F ou H (par exemple, nomex, résine époxy) résiste aux températures élevées du chauffage harmonique.

• Changeurs de robinet: les changeurs de robinet à chargement (OLTC) permettent une régulation de tension fine (± 2,5% à ± 10%) sous charge complète.

2.3 Arrangements de refroidissement

• Refroidissement par immersion à l'huile: onan (huile naturelle naturel naturel) ou onaf (huile naturelle forcée) conceptions pour les unités de grande capacité.

• Coldage de type sec: encapsulation à air forcé ou à vide pour les installations intérieures et sensibles à l'environnement.

3. Types de transformateurs de redresseur

4. Applications clés

4.1 Traitement électrochimique

• Extraction des métaux: fournit des courants CC précis pour l'électrowinning en aluminium, le cuivre et le zinc, où l'ondulation de tension affecte directement la qualité du produit.

• Électroples et anodisation: assure une épaisseur de dépôt uniforme en maintenant une sortie CC stable.

4.2 Industries en acier et en métal

• Fours à arc électrique (EAF): fournit une alimentation en courant continu pour les électrodes de fournaise, permettant un contrôle lisse à l'arc et un scintillement réduit.

• Rolling Mills & Galvanising Lignes: Powers Motors CC et banques de résistances pour le nivellement de la charge et le contrôle des tensions.

4.3 Transport et traction

• Souins de chemin de fer: alimente les systèmes de traction DC pour les métros urbains et les rails à grande vitesse, souvent sous forme de configurations à 12 impulsions pour minimiser les harmoniques sur la grille AC.

• Propulsion du navire: fournit des entraînements CC pour des moteurs marins efficaces.

4.4 Courant direct à haute tension (HVDC)

• Liens à longue distance: convertit CA en CC pour la transmission sur des centaines de kilomètres avec des pertes minimales; Installé aux extrémités d'envoi et de réception.

• Interconnexion et stabilisation du réseau: permet l'échange de puissance entre les réseaux asynchrones.

4.5 Charge de batterie et intégration renouvelable

• Systèmes de stockage d'énergie de la batterie (BESS): fournit des CD contrôlés pour charger des batteries à grand format dans les micro-réseaux et les fermes renouvelables.

• Onduleurs photovoltaïques: interfaces avec des liens CC bidirectionnels pour les fonctions de support de grille.

5. Considérations de performance et de maintenance

5.1 Efficacité et pertes

• Pertes de base: maintenue faible grâce à des stratifications de haute qualité; critique aux charges partielles.

• Pertes en cuivre: augmentation du biais DC; Optimisé en sélectionnant une bonne taille de conducteur et une disposition d'enroulement.

5.2 Surveillance et protection

• Capteurs de température: sondes PT100 / RTD intégrées dans les enroulements et l'huile pour une surveillance thermique en temps réel.

• Relais de Buchholz et soulagement de la pression: détecte l'accumulation de gaz et la surpression dans les réservoirs d'huile, le déclenchement d'alarmes ou les isolats.

5.3 cycle de vie et fiabilité

• Test de routine: rapport de virage, indice de polarisation et analyse des gaz dissous (DGA) pour évaluer l'intégrité de l'enroulement et la santé du pétrole.

• Rénovation: Le rembobinage et le remplacement de l'huile prolongent la durée de vie de 10 à 15 ans lorsqu'ils sont effectués de manière proactive.

Conclusion

Les transformateurs de redresseur sont indispensables dans les systèmes d'alimentation modernes où l'alimentation en courant continu et la qualité de l'énergie sont primordiales. Grâce à des configurations avancées d'enroulement, à une isolation robuste et à des méthodes de refroidissement sur mesure, ces transformateurs répondent aux exigences strictes des processus électrochimiques industriels, de la transmission CC à haute capacité et des systèmes de traction critique. En comprenant leurs nuances de conception et leurs besoins de maintenance, les ingénieurs peuvent garantir des performances, une longévité et une efficacité énergétiques optimales dans n'importe quelle application de courant continu.