คู่มือที่ชัดเจนเกี่ยวกับหม้อแปลงเครื่องตัดกระแสไฟฟ้า: จากหลักการออกแบบไปจนถึงแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรม

การแนะนำ

หม้อแปลงผ้าวงจรเรียงกระแส เป็นรูปแบบเฉพาะของ หม้อแปลงไฟฟ้า ที่ออกแบบมาเพื่อจัดหากระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) ไปยังวงจรวงจรเรียงกระแสโดยการก้าวลงหรือเพิ่มระดับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ซึ่งแตกต่างจากหม้อแปลงทั่วไปหม้อแปลงไฟฟ้าวงจรต้องทนต่อโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้นกระแสฮาร์มอนิกสูงและความเครียดจากความร้อนที่เข้มงวด คู่มือนี้สำรวจคุณสมบัติการออกแบบหลักวิธีการก่อสร้างพื้นที่แอปพลิเคชันและการพิจารณาประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้าเรียงกระแสซึ่งจัดหาทรัพยากรที่ครอบคลุมสำหรับวิศวกรช่างเทคนิคและผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อ

1. หลักการออกแบบหลัก

1.1 การแปลงแรงดันไฟฟ้าและการแยก

• การปรับแรงดันไฟฟ้า: แปลงแรงดันไฟฟ้า AC ยูทิลิตี้ (เช่น 11 kV, 33 kV) เป็นระดับที่แม่นยำที่ต้องการโดยวงจรเรียงกระแส- มักจะอยู่ในช่วงต่ำถึงกลางแรงดันไฟฟ้า (เช่น 400 V ถึง 2 kV)

• การแยกด้วยไฟฟ้า: ให้การแยกกัลวานิกระหว่างโหลดกริดและ DC เพิ่มความปลอดภัยของระบบและบรรเทาการแพร่กระจายความผิดพลาด

1.2 การจัดการฮาร์มอนิก

• ขดลวดเฟส-กะ: ใช้การกำหนดค่า Delta-wye หรือ zigzag เพื่อแนะนำการเลื่อนเฟส (เช่น 30 °) ที่ยกเลิกฮาร์โมนิกเฉพาะลดการบิดเบือนฮาร์มอนิกทั้งหมด (THD)

• การออกแบบหลายไขมัน: ใช้ขดลวดตติยภูมิหรือขดลวดทุติยภูมิหลายตัวที่จัดขึ้นเพื่อทำให้เป็นกลางฮาร์โมนิกส์สามัญเพื่อให้มั่นใจว่ามีการปฏิบัติตามคุณภาพพลังงาน

1.3 ความทนทานต่อความร้อนและเครื่องกล

• ความสามารถในการโอเวอร์โหลด: ออกแบบมาสำหรับกระแส DC ที่ยั่งยืนซึ่งมีอิมพีแดนซ์ลัดวงจรต่ำและความเฉื่อยทางความร้อนสูงทำให้เกิดความอิ่มตัวภายใต้การโหลดที่ไม่ใช่ sinusoidal

• การสั่นสะเทือนการสั่นสะเทือน: รวมเอาการคดเคี้ยวที่คดเคี้ยวและเรซินที่มีการขดลวดเพื่อทนต่อแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและความเครียดเชิงกลในระหว่างการไหลเข้าและเงื่อนไขความผิดพลาด

2. การก่อสร้างและวัสดุ

2.1 ชุดประกอบหลัก

• Core Steel: แผ่นเหล็กซิลิกอนที่มุ่งเน้นธัญพืชลดการสูญเสียหลักและกระแสวน

• การป้องกันแม่เหล็ก: โล่ลามิเนตหรือฟอยล์ช่วยลดการรั่วไหลของฟลักซ์และการสูญเสียการหลงทางทำให้ประสิทธิภาพดีขึ้น

2.2 ม้วนและฉนวนกันความร้อน

• การเลือกตัวนำ: ตัวนำทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูงบางครั้งอลูมิเนียมสำหรับการออกแบบที่ไวต่อต้นทุนขนาดสำหรับกระแส DC ต่อเนื่อง

• ระบบฉนวน: ฉนวนคลาส F หรือ H (เช่น Nomex, อีพอกซีเรซิน) ทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นจากการให้ความร้อนฮาร์มอนิก

• Tap Changers: Tap Changers On-Load (OLTC) เปิดใช้งานการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ดี (± 2.5 % ถึง± 10 %) ภายใต้โหลดเต็ม

2.3 การเตรียมการระบายความร้อน

• การระบายความร้อนด้วยน้ำมัน: ONAN (ธรรมชาติของน้ำมันธรรมชาติ) หรือ ONAF (การบังคับใช้อากาศตามธรรมชาติของน้ำมัน) สำหรับหน่วยความจุสูง

• การระบายความร้อนแบบแห้ง: การห่อหุ้มแรงดันอากาศแบบบังคับหรือสูญญากาศสำหรับการติดตั้งในร่มและมีความอ่อนไหวต่อสิ่งแวดล้อม

3. ประเภทของหม้อแปลงไฟฟ้า

4. แอปพลิเคชันหลัก

4.1 การประมวลผลทางเคมีไฟฟ้า

• การสกัดด้วยโลหะ: จัดหากระแส DC ที่แม่นยำสำหรับอลูมิเนียมอิเลคโตรไลน์ทองแดงและสังกะสีซึ่งระลอกคลื่นแรงดันไฟฟ้าส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์

• Electroplating & Anodizing: ทำให้มั่นใจได้ถึงความหนาของการสะสมอย่างสม่ำเสมอโดยการรักษาเอาต์พุต DC ที่มั่นคง

4.2 อุตสาหกรรมเหล็กและโลหะ

• เตาไฟอาร์คไฟฟ้า (EAF): จัดหา DC สำหรับอิเล็กโทรดเตาเผาทำให้การควบคุมส่วนโค้งที่ราบรื่นและการสั่นไหวลดลง

• โรงงานกลิ้งและสายชุบสังกะสี: พลัง DC มอเตอร์และธนาคารตัวต้านทานสำหรับการปรับระดับโหลดและการควบคุมความตึง

4.3 การขนส่งและการลาก

• สถานีย่อยทางรถไฟ: ฟีดระบบการลาก DC สำหรับเมืองเมโทรและรางความเร็วสูงซึ่งมักจะเป็นการกำหนดค่า 12 พัลส์เพื่อลดฮาร์มอนิกบนกริด AC

• เรือขับเคลื่อน: จัดหาไดรฟ์ DC สำหรับมอเตอร์ทางทะเลที่มีประสิทธิภาพ

4.4 กระแสไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าสูง (HVDC)

• การเชื่อมโยงทางไกล: แปลง AC เป็น DC สำหรับการส่งผ่านหลายร้อยกิโลเมตรด้วยการสูญเสียน้อยที่สุด ติดตั้งทั้งการส่งและการรับสิ้นสุด

• Interconnects & Grid Stabilization: ช่วยให้การแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างเครือข่ายแบบอะซิงโครนัส

4.5 การชาร์จแบตเตอรี่และการรวมทดแทน

• ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS): จัดหา DC ที่ควบคุมได้สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ในไมโครกริดและฟาร์มทดแทน

• อินเวอร์เตอร์เซลล์แสงอาทิตย์: อินเทอร์เฟซกับลิงก์ DC แบบสองทิศทางสำหรับฟังก์ชั่นการสนับสนุนกริด

5. ข้อควรพิจารณาด้านประสิทธิภาพและการบำรุงรักษา

5.1 ประสิทธิภาพและการสูญเสีย

• การสูญเสียหลัก: รักษาระดับต่ำผ่านการเคลือบระดับสูง สำคัญที่โหลดบางส่วน

• การสูญเสียทองแดง: เพิ่มขึ้นภายใต้อคติ DC; ปรับให้เหมาะสมโดยการเลือกขนาดตัวนำที่เหมาะสมและเค้าโครงที่คดเคี้ยว

5.2 การตรวจสอบและการป้องกัน

• เซ็นเซอร์อุณหภูมิ: โพรบ PT100/RTD ที่ฝังอยู่ในขดลวดและน้ำมันสำหรับการตรวจสอบความร้อนแบบเรียลไทม์

• Buchholz Relay & Pressure Relief: ตรวจจับการสะสมของก๊าซและแรงดันเกินในถังน้ำมัน, การเตือนภัยหรือไอโซเลต

5.3 วงจรชีวิตและความน่าเชื่อถือ

• การทดสอบตามปกติ: อัตราส่วนการเปลี่ยนดัชนีโพลาไรเซชันและการวิเคราะห์ก๊าซละลาย (DGA) เพื่อประเมินความสมบูรณ์ของการคดเคี้ยวและสุขภาพน้ำมัน

• การตกแต่งใหม่: การกรอกข้อมูลย้อนกลับและการเปลี่ยนน้ำมันช่วยยืดอายุการใช้งาน 10-15 ปีเมื่อดำเนินการเชิงรุก

บทสรุป

หม้อแปลงวงจรเรียงกระแส เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในระบบพลังงานที่ทันสมัยซึ่งการจัดหา DC ที่เสถียรและคุณภาพพลังงานเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ผ่านการกำหนดค่าขั้นสูงการสร้างฉนวนที่แข็งแกร่งและวิธีการระบายความร้อนที่ปรับให้เหมาะสมหม้อแปลงเหล่านี้ตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าอุตสาหกรรมการส่ง DC ความจุสูงและระบบลากวิกฤต ด้วยการทำความเข้าใจความแตกต่างของการออกแบบและความต้องการการบำรุงรักษาวิศวกรสามารถมั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่เหมาะสมอายุยืนและประสิทธิภาพการใช้พลังงานในแอปพลิเคชันพลังงาน DC ใด ๆ