Transformador rectificador de 12 pulsos

La mitigación de armónicos en los sistemas rectificadores generalmente comienza con el aumento del número de pulsos. Un rectificador de 6 pulsos genera armónicos de bajo orden (como el 5.º y el 7.º) en el lado de la red, lo que afecta la calidad de la energía y aumenta las pérdidas de los equipos. Al alimentar dos puentes rectificadores de 6 pulsos a través de un transformador desfasador, creando una diferencia de fase de 30 ° entre sus lados de CA, se logra una salida de 12 pulsos en el lado de CC. En teoría, los armónicos 5.º y 7.º se cancelan entre sí, dejando los armónicos 11.º y 13.º como armónicos residuales primarios, lo que reduce significativamente el contenido armónico. Los transformadores rectificadores de 12 pulsos de Yulan Transformer varían de 630 kVA a 80 000 kVA, con tensiones nominales del lado de la red que incluyen 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV y 35 kV.

Configuraciones estructurales

Hay dos formas comunes de implementar un transformador rectificador de 12 pulsos:

Método 1: dos transformadores independientes

Se diseñan dos transformadores rectificadores de 6 pulsos con desfases de +15° y -15°, respectivamente, y se conectan en paralelo para alimentar dos juegos de puentes rectificadores. Esta configuración ofrece flexibilidad de diseño, permitiendo que una unidad funcione mientras la otra recibe mantenimiento, pero requiere un espacio más grande.

Método 2: transformador único con devanados dobles

Un solo transformador está equipado con dos juegos de devanados del lado de la válvula, uno conectado en estrella y otro en triángulo, lo que crea naturalmente una diferencia de fase de 30 °. Esta configuración es compacta, aunque una falla en una sola unidad afecta a toda la carga.

Los usuarios pueden elegir la configuración según el espacio disponible en el sitio, las estrategias de mantenimiento y los requisitos de confiabilidad. Ambos métodos son equivalentes en términos de rendimiento de supresión de armónicos.

Industrias aplicables

Las soluciones de rectificador de 12 pulsos se usan comúnmente en aplicaciones con límites estrictos de armónicos de red, que incluyen:

● Sistemas de suministro de energía para la tracción del transporte ferroviario urbano.

● Electrólisis de metales no ferrosos (p. ej., aluminio y cobre)

● Electrólisis cloro-álcali en la industria química.

● Fuentes de alimentación para hornos de arco eléctrico DC

● Líneas de producción de galvanoplastia a gran escala.

Instalaciones industriales requeridas para cumplir con los límites armónicos IEEE 519 o GB/T 14549

Parámetros de datos

Diseño de devanado por cambio de fase

El ángulo de cambio de fase se logra ajustando la configuración de la conexión del devanado. Los métodos comunes de cambio de fase incluyen conexiones en triángulo extendido y conexiones en zigzag. El número de vueltas en los devanados desfasadores debe calcularse con precisión; Una desviación excesiva en el ángulo de cambio de fase puede aumentar las corrientes circulantes entre los dos puentes rectificadores, comprometiendo así el rendimiento de cancelación de armónicos. Los estándares normalmente requieren que la desviación del ángulo de cambio de fase se controle dentro de ± 0,5 °.

Para configuraciones que involucran dos transformadores separados, la impedancia de cortocircuito de ambas unidades debe coincidir estrechamente; Una desviación excesiva conduce a una distribución desigual de la carga y reduce la capacidad de supresión de armónicos del sistema de 12 pulsos. Yulan Transformer verifica el recuento de vueltas de devanado de cambio de fase para cada unidad individual durante los procesos de bobinado y ensamblaje, y mide el ángulo de cambio de fase real durante las pruebas de aceptación en fábrica, registrando los resultados en el informe de prueba.

Pérdidas y aumento de temperatura

Mientras que los transformadores rectificadores de 12 pulsos eliminan los armónicos 5.° y 7.° (lo que resulta en menores pérdidas adicionales en el devanado en comparación con los sistemas de 6 pulsos), los armónicos 11.° y 13.° persisten. En consecuencia, el diseño aún debe tener en cuenta las pérdidas por corrientes parásitas. La densidad de flujo magnético operativo del núcleo se mantiene más baja que la de los transformadores de distribución estándar para evitar la saturación causada por la polarización de CC durante los procesos transitorios del rectificador.

Las pérdidas de carga son ligeramente menores que las de los transformadores de 6 pulsos de la misma capacidad, con la diferencia específica dependiendo del método de cambio de fase y la estructura del devanado. Los clientes pueden solicitar cálculos de pérdidas y datos estimados de aumento de temperatura durante la etapa de propuesta técnica.

Fabricación y pruebas

Una vez ensamblada la parte activa, se somete a tratamiento en un sistema de secado al vacío en fase de vapor de queroseno. Para unidades de alta capacidad, los devanados del lado de la válvula utilizan conductores transpuestos o múltiples conductores paralelos, con estructuras de transposición incorporadas en los extremos del devanado. Se instala un blindaje magnético en las paredes internas del tanque, configurado de acuerdo con la capacidad de la unidad, para reducir las pérdidas parásitas causadas por campos magnéticos armónicos.

Además de los elementos estándar, las pruebas de aceptación en fábrica incluyen medición del ángulo de cambio de fase, pruebas de aislamiento entre devanados del lado de la válvula y medición de descarga parcial. Para unidades con clasificación de 35 kV y superiores, las pruebas de impulso de rayo se llevan a cabo de acuerdo con las normas pertinentes. Los datos de prueba se archivan por número de serie, lo que garantiza la trazabilidad hasta las etapas de bobinado y apilamiento del núcleo.

Preguntas frecuentes

P: ¿Un sistema de transformador rectificador de 12 pulsos requiere necesariamente dos transformadores?

No necesariamente. Un solo transformador equipado con dos juegos de devanados del lado de la válvula, uno conectado en estrella y otro en delta, puede lograr un cambio de fase de 30°, lo que permite una rectificación de 12 pulsos. Alternativamente, el uso de dos transformadores independientes distribuye la función de cambio de fase entre dos unidades, lo que facilita la operación y el mantenimiento por separado.

P: ¿Cómo afecta la precisión del ángulo de cambio de fase al sistema?

Las desviaciones en el ángulo de cambio de fase alteran la simetría entre los dos puentes rectificadores, provocando un desequilibrio en el lado de CC e impidiendo la cancelación completa de los armónicos 5.º y 7.º en el lado de la red. Cuando la desviación se controla dentro de ± 0,5°, el rendimiento de la supresión de armónicos generalmente cumple con los requisitos de ingeniería.

P: ¿Cuánto mayor es el costo de un sistema de 12 pulsos en comparación con un sistema de 6 pulsos?

El aumento de costes se debe principalmente a la complejidad del diseño y fabricación de devanados desfasadores. Una configuración de una sola unidad y doble devanado cuesta entre un 15% y un 25% más que un transformador de 6 pulsos de la misma capacidad; una configuración independiente de dos unidades también implica costos adicionales de aparamenta y espacio. Sin embargo, los ahorros en equipos de filtrado y costos de mantenimiento pueden compensar la diferencia de precio en algunos proyectos.

P: ¿Se puede adaptar un sistema de 6 pulsos existente a un sistema de 12 pulsos?

Las opciones de modernización son limitadas. Si el transformador original ya incluye devanados desfasadores o una estructura de doble devanado, la conversión podría lograrse ajustando el cableado externo. En caso contrario, será necesario sustituir el transformador, ya que durante la fase de fabricación se deberán incorporar devanados desfasadores.

P: ¿Para qué rangos de capacidad son adecuados los transformadores rectificadores de 12 pulsos?

Hay diseños disponibles para capacidades superiores a 630 kVA. Una estructura de una sola unidad y doble devanado es más económica para capacidades más bajas, mientras que a menudo se prefiere una configuración de transformador independiente de dos unidades para capacidades más altas para facilitar el transporte y el mantenimiento. La elección específica depende del diseño del proyecto y de los requisitos de confiabilidad.

Capacidades de ingeniería

Yulan Transformer fabrica transformadores para hornos eléctricos y transformadores rectificadores desde 1999, y posee la capacidad de fabricar y probar productos con clasificación de 110 kV o menos. El equipo clave incluye una capacidad de elevación de 80 toneladas, un sistema de secado al vacío en fase de vapor de queroseno de 400 kW, un equipo de prueba de impulso de 1200 kV y un transformador de prueba de frecuencia industrial libre de descarga parcial de 400 kV. Estas instalaciones permiten a la empresa cumplir con los requisitos de procesamiento de aislamiento y pruebas de aceptación en fábrica para transformadores rectificadores de 12 pulsos de alta capacidad. Comuníquese con el departamento técnico de Yulan Transformer para obtener soluciones de cambio de fase, informes de cálculo de pérdidas o esquemas específicos del proyecto.