Окончательное руководство по трансформаторам выпрямителя: от принципов проектирования до промышленных применений

Введение

Выпрямитель трансформатор - это специализированная форма Силовая трансформатор , спроектированный для подачи постоянного тока (DC) в схемы выпрямителя путем ухода в отставку или повышения уровня напряжения переменного тока (AC). В отличие от обычных трансформаторов, выпрямительные трансформаторы должны выдерживать нелинейные нагрузки, высокие гармонические токи и строгие тепловые напряжения. В этом руководстве рассматриваются основные функции проектирования, методы строительства, области применения и соображения производительности трансформаторов выпрямителя, предоставляя комплексный ресурс для инженеров, техников и специалистов по закупкам.

1. Принципы основного дизайна

1.1 Преобразование и изоляция напряжения

• Адаптация напряжения: преобразование утилита переменного напряжения (например, 11 кВ, 33 кВ) в точный уровень, необходимый выпрямителем- часто в диапазоне низкого и среднего напряжения (например, от 400 В до 2 кВ).

• Электрическая изоляция: обеспечивает гальваническое разделение между сеткой и нагрузкой постоянного тока, повышая безопасность системы и смягчающие распространение неисправностей.

1.2 Управление гармоникой

• Фазовые обмотки: внедряет конфигурации Delta-Wye или Zigzag для введения фазовых сдвигов (например, 30 °), которые отменяют специфические гармоники, уменьшая общее гармоническое искажение (THD).

• Многообразные конструкции: использует третичные обмотки или несколько вторичных обмоток, организованных для нейтрализации Triplen Harmonics, обеспечивая соответствие качества электроэнергии.

1.3 Термическая и механическая надежность

• Емкость перегрузки: предназначена для устойчивых токов постоянного тока с низким импедансом короткого замыкания и высокой тепловой инерцией, предотвращая насыщение при несинусоидальной нагрузке.

• Демонстрирование вибрации: включает в себя крепление и пропитанную смолой обмотки, чтобы противостоять электромагнитным силам и механическим напряжениям во время условий зажигания и разлома.

2. Строительство и материалы

2.1 Основная сборка

• Основная сталь: зерно-ориентированная кремниевая стальная лампа минимизирует потери ядра и вихревые токи.

• Магнитное экранирование: ламинированные или фольгированные щиты уменьшают поток утечки и растерянные потери, повышая эффективность.

2.2 Обмотка и изоляция

• Выбор дирижера: проводники меди на высокую чистоту, иногда алюминий для чувствительных к стоимости конструкций, размером для непрерывных токов постоянного тока.

• Системы изоляции: изоляция класса F или H (например, Nomex, эпоксидная смола) выдерживает повышенные температуры от гармонического нагрева.

• Нажавшие на правила: нагрузки на нагрузку (OLTC) Включите регуляцию тонкого напряжения (± от 2,5 % до ± 10 %) при полной нагрузке.

2.3 Охлаждение

• Охлаждение с нефтью: Onan (натуральный нефть натуральный воздух) или Onaf (нефть натуральный воздух) проекты для единиц высокой емкости.

• Охлаждение сухого типа: инкапсуляция принудительного воздуха или вакуумного давления для помещений, экологически чувствительных установок.

3. Типы выпрямительных трансформаторов

4. Ключевые приложения

4.1 Электрохимическая обработка

• Извлечение металлов: поставляются точные токи постоянного тока для электрофизинного алюминия, меди и цинка, где волновая пульсация напрямую напрямую влияет на качество продукта.

• Объем и анодирование: обеспечивает однородную толщину отложения, поддерживая стабильную выход постоянного тока.

4.2 Steel & Metal Industries

• Электрические дуговые печи (EAF): обеспечивает подачу постоянного тока для электродов печи, обеспечивая гладкое управление дугой и уменьшенное мерцание.

• Прокатные мельницы и гальванизирующие линии: Powers DC Motors и банки резисторов для выравнивания нагрузки и контроля натяжения.

4.3 Транспорт и тяга

• Железнодорожные подстанции: кормит синхронизационные системы постоянного тока для городских метро и высокоскоростных рельсов, часто как 12-импульсные конфигурации, чтобы минимизировать гармоники в сетке переменного тока.

• Движение корабля: поставки DC Drive для эффективных морских двигателей.

4.4 Высокий постоянный ток (HVDC)

• Ссылки на дальние расстояния: преобразование переменного тока в DC для передачи в сотни километров с минимальными потери; Установлено как на отправке, так и получении концов.

• Взаимодействие и стабилизация сетки: обеспечивает обмен мощностью между асинхронными сетями.

4.5 Зарядка батареи и интеграция возобновляемой доступности

• Системы хранения энергии аккумулятора (BESS): поставки контролируются DC для зарядки крупных аккумуляторов в микрограммах и возобновляемых фермах.

• Фотоэлектрические инверторы: интерфейсы с двунаправленными ссылками постоянного тока для функций поддержки сетки.

5. Соображения производительности и обслуживания

5.1 Эффективность и потери

• Основные потери: сохраняются низкими за счет высококлассных ламинаций; критическое при частичных нагрузках.

• Потери меди: увеличение при смещении постоянного тока; Оптимизируется путем выбора правильного размера проводника и обмотки.

5.2 Мониторинг и защита

• Датчики температуры: датчики PT100/RTD, встроенные в обмотки и масла для теплового мониторинга в реальном времени.

• Реле и снятие давления Буххольца: обнаружение накопления газа и избыточное давление в нефтяных резервуарах, запускающие сигналы или изоляты.

5.3 жизненный цикл и надежность

• Рутинное тестирование: соотношение поворотов, индекс поляризации и анализ растворенного газа (DGA) для оценки целостности намотки и здоровья нефти.

• Реконструкция: переработка и замена нефти продлевает срок службы на 10–15 лет, когда выполняется активно.

Заключение

Перекрывающие трансформаторы являются незаменимыми в современных энергосистемах, где стабильное питание постоянного тока и качество питания имеют первостепенное значение. Благодаря расширенным конфигурациям обмотки, устойчивой изоляции и адаптированным методам охлаждения эти трансформаторы отвечают строгим требованиям промышленных электрохимических процессов, передачи постоянного тока с высокой пропускной способностью и критическими системами тяги. Понимая их дизайнерские нюансы и потребности в техническом обслуживании, инженеры могут обеспечить оптимальную производительность, долговечность и энергоэффективность в любом применении питания DC.