Industriell 12-puls likriktartransformator

Varför 12-puls istället för 6-puls

En 6-puls likriktare drar betydande 5:e och 7:e övertonsströmmar från matningen. Dessa övertoner ökar lindningsförlusterna, orsakar spänningsdistorsion och kräver ofta extern filtrering. Ett 12-pulssystem använder två 6-pulsbryggor som matas av fasförskjutna spänningar. När fasförskjutningen är 30° avbryts den 5:e och 7:e övertonsströmmen på primärsidan. De återstående dominerande övertonerna är 11:e och 13:e, som är lättare att hantera och har lägre amplituder.

Detta tillvägagångssätt är vanligt i industrianläggningar där harmoniska gränser specificeras av IEEE 519 eller liknande nätkoder. Den används också när likriktarbelastningen är tillräckligt stor för att enbart övertonsfilter skulle bli kostsamma.

Systemkonfigurationer

Industriella 12-pulsars likriktartransformatorer levereras i två huvudarrangemang.

Två separata transformatorer

Två 6-pulstransformatorer är byggda med +15° och -15° fasförskjutningar. Varje matar en likriktarbrygga. Detta arrangemang tillåter att en enhet tas ur drift för underhåll medan den andra fortsätter att arbeta med reducerad belastning. Det förenklar också transporten för mycket höga betyg.

Enkel transformator med dubbla sekundärlindningar

En transformator innehåller två lindningar på ventilsidan, en ansluten i wye och en i delta. Den naturliga fasskillnaden på 30° skapar 12-pulseffekten. Denna design sparar golvyta och minskar antalet primära ställverksanslutningar, men ett enda fel påverkar hela likriktarsystemet.

Båda konfigurationerna ger jämförbar övertonsutsläckning. Valet beror på platslayout, underhållsstrategi och redundanskrav.

Typiska industriella tillämpningar

● Elektrolysanläggningar för aluminium, koppar och zink

● Klor-alkalielektrolys i kemiska anläggningar

● DC ljusbågsugnar och nedsänkta ljusbågsugnar

● Stora galvaniserings- och anodiseringslinjer

● Dragkraftförsörjning för stadsbanor

● Industriella DC-frekvensomriktare med hög effekt

Tekniska specifikationer

noggrannhet i fasskift

Fasförskjutningen produceras av utökade delta- eller sicksacklindningsanslutningar. Antalet varv i fasförskjutningslindningen måste beräknas exakt. Om fasvinkeln avviker från designvärdet uppstår cirkulerande strömmar mellan de två likriktarbryggorna. Detta minskar utsläckningen av 5:e och 7:e övertonen och ökar förlusterna.

Under produktionen verifierar Yulan Transformer varvtalet för fasskiftande lindningar och mäter den faktiska fasvinkeln under fabrikstestning. Det uppmätta värdet registreras i testrapporten. Typisk fasvinkeltolerans är inom ±0,5°.

För tvåtransformatorarrangemang måste kortslutningsimpedansen för båda enheterna hållas nära. En stor impedansskillnad orsakar ojämn belastningsfördelning och försvagar den harmoniska utsläckningseffekten.

Förluster och temperaturökning

En 12-puls likriktartransformator eliminerar de flesta 5:e och 7:e övertonsströmmarna, så ytterligare lindningsförluster är lägre än i en 6-pulskonstruktion. Däremot finns 11:e och 13:e övertoner kvar, och designen inkluderar fortfarande marginal för virvelströmsförluster.

Kärnan arbetar med en flödestäthet som är lägre än en standarddistributionstransformator. Detta undviker mättnad orsakad av möjliga DC-komponenter under transienta förhållanden. Temperaturstegring verifieras under det specificerade övertonsströmspektrumet, inte bara under sinusformad ström.

Konstruktionsfunktioner

Lindningar

Ventilsidans strömmar i industriella likriktarapplikationer når ofta flera tusen ampere. Stora enheter använder transponerade ledare eller flera parallella ledare. Transpositioner vid lindningsändarna hjälper till att utjämna strömfördelningen och minska cirkulationsförlusterna.

Ledarrangemang

Sekundära ledningar är vanligtvis gjorda av kopparstänger. Arrangemanget tar hänsyn till närhetseffekter och mekaniskt stöd. Flera sekundära bussningar eller plintkort är vanliga.

Tankavskärmning

Harmoniskt flöde inducerar virvelströmmar i tankväggarna och klämkonstruktionerna. Magnetiska skärmar eller elektromagnetiska skärmar är installerade på tankens inre yta för större värden. Detta minskar herrelösa förluster och förhindrar lokal överhettning.

Tryck på Changer

Uttagsbyte på last används ofta i likriktarservice för att justera sekundärspänningen och styra DC-utgången. Tappkopplaren ökar komplexiteten hos den aktiva delen och kräver ytterligare utrymme inuti tanken.

Fabrikstestning

Rutinmässiga tester inkluderar lindningslikströmsresistans, spänningsförhållande, isolationsresistans, effektmotståndsfrekvens, inducerad överspänning, tomgångsförlust, lastförlust och kortslutningsimpedans. Ytterligare tester för 12-puls likriktartransformatorer inkluderar fasvinkelmätning, isolationstestning mellan ventilsidans lindningar och partiell urladdningsmätning.

För primärspänningar på 35 kV eller högre utförs blixtimpulstester enligt gällande standarder. Temperaturstegringstester under harmoniska strömförhållanden kan ordnas efter önskemål från köparen. Testposter arkiveras med serienummer och kan spåras till lindnings- och kärnmonteringsprocesser.

FAQ

Vilket är bättre för en ny installation: en dubbel-sekundär transformator eller två separata transformatorer?

För mindre värden är en enkel transformator med dubbla sekundärlindningar vanligtvis mer ekonomisk och kräver mindre golvyta. För större värden eller när underhållsflexibilitet är viktigt är två separata transformatorer att föredra. Det slutliga beslutet bör också beakta transportgränser och tillgången på reservenheter.

Eliminerar ett 12-pulssystem helt övertoner?

Nej. Den 5:e och 7:e övertonen är till stor del avbruten, men den 11:e och 13:e kvarstår. I praktiken kan vissa kvarvarande 5:e och 7:e komponenter fortfarande dyka upp på grund av fasvinkelfel eller obalanserade belastningar. Ytterligare passiva eller aktiva filter kan krävas för strikta övertonsgränser.

Kan en 6-puls installation uppgraderas till 12-puls?

Generellt nej. Fasförskjutningen måste byggas in i transformatorlindningarna. Eftermontering skulle kräva utbyte av transformatorn eller lägga till en separat fasskiftande transformator. Det andra alternativet kan vara möjligt i vissa fall men kräver noggrann utvärdering av impedansmatchning och utrymme.

Hur bestäms sekundärspänningen?

Likriktartillverkaren beräknar den erforderliga spänningen på ventilsidan baserat på DC-utgångsspänningen, likriktarkretsen, kommuteringsöverlappning och transformatorimpedans. Transformatortillverkaren designar sedan sekundärlindningen för att matcha denna spänning. Ändring av sekundärspänningen efter konstruktionsgodkännande kan påverka hela lindningslayouten.

Vilket skydd rekommenderas för 12-puls likriktartransformatorer?

Standardöverströmsskydd kan fungera felaktigt på grund av harmoniska strömmar. Skyddsreläer bör inkludera harmonisk begränsning eller väljas specifikt för likriktardrift. Temperaturövervakning, gasreläer, oljenivåindikatorer och tryckavlastningsanordningar rekommenderas för själva transformatorn. För stora enheter är kontinuerlig övervakning av lindningstemperatur och oljetillstånd att rekommendera.

Tillverkningsförmåga

Yulan Transformer har producerat ugnstransformatorer och likriktartransformatorer sedan 1999. Företaget arbetar under 110 kV klass produktions- och testförhållanden, inklusive en 80-tons lyftkapacitet, ett 400 kW fotogen ångfas vakuumtorkningssystem, ett 1 200 kV impulstestsystem och en frekvensomvandlare med 400 kV urladdningsfri kraft. Dessa anläggningar stödjer isoleringsbearbetning och fabriksverifiering av stora industriella likriktartransformatorer.

För projektspecifika fasförskjutningsscheman, förlustberäkningar eller konturritningar, vänligen kontakta Yulan Transformers tekniska avdelning.