Multi-split likriktartransformator

I system för elektrolys, elektroplätering och storskaliga DC-drivenheter kan likströmmen på ventilsidan nå tiotusentals ampere. Användning av en envägslindning på ventilsidan resulterar i ett alltför stort ledartvärsnitt, vilket försvårar lindning och terminalavledning, samtidigt som risken för lokal överhettning ökar när strömmen stiger. Multi-split likriktartransformatorer delar upp ventilsidans lindning i flera oberoende grenar, som var och en förser en annan likriktarbrygga; detta minskar strömmen per gren och ökar systemets driftsflexibilitet. Yulan Transformer tillverkar multi-split likriktartransformatorer med kapaciteter från 630 kVA till 80 000 kVA och nätspänningsmärken på 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV och 35 kV.

Funktionen hos den delade strukturen

Att dela upp ventilsidans lindning minskar strömmen i varje gren, vilket minskar det erforderliga ledartvärsnittet och anslutningsskenas specifikationer, vilket förenklar tillverkningen. De delade grenarna är kopplade via kärnans magnetiska krets, vilket skapar en specifik "delad impedans". Denna impedans begränsar effekten av en kortslutning i en gren på de andra och undertrycker cirkulerande strömmar mellan likriktarbryggor.

I DC-strömförsörjningar för elektrolys kombineras den multi-delade strukturen ofta med en "in-fas invers-parallell"-konfiguration. Intilliggande delade lindningar delar samma spänningsfas men har motsatta utledningsriktningar, vilket gör att magnetfält tar ut varandra; detta minskar slitsläckageflödet och ströförluster i strukturella komponenter.

Vanliga delade konfigurationer

Dual-split

Ventilsidans lindning är uppdelad i två oberoende grenar som var och en kan anslutas till en separat likriktarbrygga. Dual-split-strukturen är den enklaste konfigurationen och används vanligtvis för medelstora elektrolys- eller galvaniseringsströmförsörjningar.

Triple-split och Quadruple-split

Ventilsidans lindning är uppdelad i tre eller fyra grenar, lämpliga för tillämpningar som kräver högre strömmar eller flera DC-utgångar. Varje gren kan växlas oberoende, vilket gör att de återstående grenarna kan fortsätta att fungera även om en del av lasten är bortkopplad.

Axial Split och Radial Split

Axiell delning innebär att lindningssegment med hög och låg spänning anordnas längs höjden av kärnbenet, medan radiell delning innebär att flera lindningsskikt bildas i radiell riktning. Dessa två metoder resulterar i olika impedans- och läckflödesfördelningar; valet beror på likriktarparametrar och kortslutningskrav. Tekniska specifikationer

Artikelparameter

Designutmaningar

Delad impedanskontroll

Storleken på delad impedans påverkar direkt strömfördelningen mellan likriktarbryggor och kortslutningsströmnivåer. Om impedansen är för låg uppstår betydande strömfluktuationer i andra grenar under ett engrenat fel; om alltför högt ökar förlusterna och utgångsspänningsregleringens prestanda försämras. Konstruktion kräver att målvärden uppnås genom lindningsarrangemang och geometriska dimensionsjusteringar, baserat på impedansområdet som specificerats av likriktartillverkaren.

Högström Lead-out

Den totala strömmen på ventilsidan kan nå tiotusentals ampere; även efter delning förblir strömmen i en enda gren mycket hög. Lead-outs använder vanligtvis flera parallella kopparskenor; enhetliga avstånds- och transponeringsåtgärder krävs för att säkerställa jämn strömfördelning över de parallella stängerna och förhindra lokal överhettning. Vissa produkter har anslutningskort med stora ytor på tankens sidovägg för att minimera kontaktmotståndet.

Läckageflöde och uppvärmning av strukturkomponenter

Högströmslindningar genererar intensiva magnetiska läckagefält, vilket inducerar virvelströmmar i klämkonstruktioner, fästplattor och tankväggar. Multi-split design kräver ofta magnetisk skärmning på tankens innerväggar, såväl som slitsade klämmor eller användning av icke-magnetiska material, för att minska ströförluster. Val av kylmetod

Multi-split likriktartransformatorer med stor kapacitet använder vanligtvis forcerad olje-vattenkylning (OFWF) eller forcerad oljeluftkylning (OFAF). Val av kylare måste ta hänsyn till den extra värme som genereras av harmoniskt inducerade förluster; termiska beräkningar kan inte förlita sig enbart på uppskattningar baserade på sinusformade effekt-frekvensströmmar.

Tillverkning och testning

Lindningar lindas med hjälp av transponerade ledare eller flera parallella ledare, med pålitliga isoleringsbarriärer placerade mellan delade grenar. Efter montering genomgår den aktiva delen bearbetning i ett vakuumtorkningssystem för fotogenångfas för att grundligt avlägsna fukt och gaser från isoleringskomponenterna.

Utöver standardtester från fabrik utförs mätningar för delad impedans mellan grenar, isolationsresistans mellan grenarna och motstå spänningsnivåer. För produkter klassade 35 kV och högre utförs blixtimpulstester och partiella urladdningsmätningar. Specifika krav inkluderar temperaturökningstester för varje delad gren för att verifiera temperaturökningen på hotspot under märkta övertonsströmmar.

Testdata arkiveras efter serienummer, vilket säkerställer spårbarhet tillbaka till lindnings-, kärnstaplings- och torkprocesser. Företaget är certifierat enligt ISO 9001:2015, ISO 14001 och ISO 45001.

FAQ

F: Vad är förhållandet mellan "multi-split" och "multiplexing"?

"Multi-split" hänvisar till en strukturell design där ventilsidans lindning är uppdelad i flera grenar med möjlighet till oberoende strömförsörjning. "Multiplexing" hänvisar till användningen av fasförskjutning för att skapa fasskillnader mellan likriktarbryggor, och därigenom eliminera övertoner på nätet. De två begreppen kan kombineras; t.ex. kan en dubbeldelad transformator leverera ström till två 6-pulsbryggor separat, med fasförskjutning tillämpad för att bilda ett 12-pulssystem.

F: Hur bestäms vanligtvis delad impedans?

Delade impedansvärden specificeras av likriktartillverkaren eller systemdesignern, främst baserade på kortslutningsströmbegränsningar, cirkulationsströmkontroll mellan parallella bryggor och krav på DC-spänningsreglering. Transformatortillverkaren justerar lindningsarrangemanget och kylkanalens dimensioner för att möta målimpedansen och verifierar sedan konstruktionen genom testning.

F: Vilka är fördelarna med in-fas invers-parallell anslutning? 

Genom att ansluta intilliggande delade lindningar i en antiparallell konfiguration, görs strömriktningarna motsatta, vilket får de resulterande magnetiska läckfälten att eliminera varandra; detta minskar avsevärt slitsläckageflöde, uppvärmning i strukturella komponenter och elektromagnetiska krafter på lindningarna. Denna design används ofta i lågspännings- och högströmslikriktartransformatorer för elektrolytiska tillämpningar.

F: Kan de enskilda grenarna av en multi-split transformator arbeta oberoende?

Ja. Ventilsidans grenar är elektriskt oberoende, vilket gör att motsvarande likriktarbryggor kan kopplas till eller från separat. När vissa grenar tas ur drift förblir lindningen på nätet och kärnan i drift; dock måste man se till att belastningen på de återstående grenarna inte överskrider designgränserna.

F: Hur ska det forcerade vattenkylningssystemet med oljecirkulation upprätthållas?

Vattenkylningssystemet kräver regelbunden inspektion för läckor i kylvattenrören och övervakning av differenstrycket mellan vatten- och oljekretsarna för att förhindra att vatten tränger in i oljan. Intern avlagring i kylarna kan försämra värmeavledning; rengöringsscheman bör fastställas baserat på vattenkvaliteten. Innan transformatorn spänningssätts måste kylsystemet startas först; vid avstängning bör kylsystemet vara det sista att stanna.

Applikationsscenarier

Multi-split likriktartransformatorer används främst i industriella miljöer som kräver högströms likström, såsom:

● Storskaliga elektrolytiska verkstäder för aluminium, koppar och zink

● Klor-alkalijonbytarmembranelektrolytiska celler

● Grafitiseringsugnar och likströmsljusbågsugnar

● Storskaliga produktionslinjer för automatiserad galvanisering

● DC-strömförsörjningssystem för smältning av icke-järnmetaller

Dessa applikationer kräver hög tillförlitlighet, enhetlig strömfördelning och lätt underhåll – områden där multi-split-strukturen erbjuder betydande fördelar.