Transformador rectificador multisplit

En sistemas de electrólisis, galvanoplastia y accionamientos de CC a gran escala, la corriente CC en el lado de la válvula puede alcanzar decenas de miles de amperios. El uso de un devanado del lado de la válvula de vía única da como resultado una sección transversal del conductor excesivamente grande, lo que dificulta el devanado y la salida de terminales, al tiempo que aumenta el riesgo de sobrecalentamiento localizado a medida que aumenta la corriente. Los transformadores rectificadores multisplit dividen el devanado del lado de la válvula en varias ramas independientes, cada una de las cuales alimenta un puente rectificador diferente; esto reduce la corriente por sucursal y mejora la flexibilidad operativa del sistema. Yulan Transformer fabrica transformadores rectificadores multi-split con capacidades que van desde 630 kVA a 80.000 kVA y tensiones nominales del lado de la red de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV y 35 kV.

Función de la estructura dividida

La división del devanado del lado de la válvula reduce la corriente en cada rama, disminuyendo así la sección transversal del conductor requerida y las especificaciones de la barra colectora terminal, lo que simplifica la fabricación. Las ramas divididas se acoplan a través del circuito magnético del núcleo, creando una "impedancia dividida" específica. Esta impedancia limita el impacto de un cortocircuito en una rama sobre las demás y suprime las corrientes circulantes entre puentes rectificadores.

En las fuentes de alimentación de CC para electrólisis, la estructura de división múltiple a menudo se combina con una configuración "en fase en paralelo inverso". Los devanados divididos adyacentes comparten la misma fase de voltaje pero tienen direcciones de salida opuestas, lo que hace que los campos magnéticos se cancelen entre sí; esto reduce el flujo de fuga en las ranuras y las pérdidas perdidas en los componentes estructurales.

Configuraciones divididas comunes

doble división

El devanado del lado de la válvula está dividido en dos ramas independientes, cada una de las cuales se puede conectar a un puente rectificador independiente. La estructura de doble división es la configuración más simple y se usa comúnmente para fuentes de alimentación de electrólisis o galvanoplastia de capacidad media.

División triple y división cuádruple

El devanado del lado de la válvula está dividido en tres o cuatro ramas, adecuado para aplicaciones que requieren corrientes más altas o múltiples salidas de CC. Cada rama se puede conmutar de forma independiente, lo que permite que las ramas restantes continúen funcionando incluso si se desconecta una parte de la carga.

División axial y división radial

La división axial implica la disposición de segmentos de devanado de alto y bajo voltaje a lo largo de la altura de la rama central, mientras que la división radial implica la formación de múltiples capas de devanado en la dirección radial. Estos dos métodos dan como resultado diferentes distribuciones de impedancia y flujo de fuga; la elección depende de los parámetros del rectificador y de los requisitos de cortocircuito. Especificaciones técnicas

Parámetro del artículo

Desafíos de diseño

Control de impedancia dividida

La magnitud de la impedancia dividida afecta directamente la distribución de corriente entre los puentes rectificadores y los niveles de corriente de cortocircuito. Si la impedancia es demasiado baja, se producen fluctuaciones de corriente significativas en otras ramas durante una falla de una sola rama; si es demasiado alto, las pérdidas aumentan y el rendimiento de la regulación del voltaje de salida de CC se deteriora. El diseño requiere lograr valores objetivo mediante la disposición de los devanados y ajustes de dimensiones geométricas, según el rango de impedancia especificado por el fabricante del rectificador.

Salida de alta corriente

La corriente total del lado de la válvula puede alcanzar decenas de miles de amperios; Incluso después de la división, la corriente en una sola rama sigue siendo muy alta. Las salidas suelen utilizar múltiples barras colectoras de cobre paralelas; Se requieren medidas de transposición y espaciado uniformes para garantizar una distribución uniforme de la corriente a través de las barras paralelas y evitar el sobrecalentamiento localizado. Algunos productos cuentan con tableros de terminales de gran superficie en la pared lateral del tanque para minimizar la resistencia de contacto.

Flujo de fuga y calentamiento de componentes estructurales

Los devanados de alta corriente generan intensos campos magnéticos de fuga, induciendo corrientes parásitas en las estructuras de sujeción, placas de unión y paredes del tanque. Los diseños de división múltiple a menudo requieren blindaje magnético en las paredes internas del tanque, así como abrazaderas ranuradas o el uso de materiales no magnéticos, para reducir las pérdidas parásitas. Selección del método de enfriamiento

Los transformadores rectificadores multisplit de gran capacidad suelen emplear refrigeración por agua con aceite forzado (OFWF) o refrigeración por aire con aceite forzado (OFAF). La selección del enfriador debe tener en cuenta el calor adicional generado por las pérdidas inducidas por armónicos; Los cálculos térmicos no pueden basarse únicamente en estimaciones basadas en corrientes sinusoidales de frecuencia industrial.

Fabricación y pruebas

Los devanados se enrollan utilizando conductores transpuestos o múltiples conductores paralelos, con barreras aislantes confiables colocadas entre las ramas divididas. Después del ensamblaje, la parte activa se procesa en un sistema de secado al vacío en fase de vapor de queroseno para eliminar completamente la humedad y los gases de los componentes del aislamiento.

Además de las pruebas estándar de fábrica, se realizan mediciones de impedancia dividida entre ramas, resistencia de aislamiento entre ramas y niveles de tensión soportada. Para productos con clasificación de 35 kV y superiores, se realizan pruebas de impulso de rayo y mediciones de descarga parcial. Los requisitos específicos incluyen pruebas de aumento de temperatura para cada rama dividida para verificar el aumento de temperatura del punto caliente bajo corrientes armónicas nominales.

Los datos de las pruebas se archivan por número de serie, lo que garantiza la trazabilidad hasta los procesos de bobinado, apilamiento de núcleos y secado. La empresa cuenta con las certificaciones ISO 9001:2015, ISO 14001 e ISO 45001.

Preguntas frecuentes

P: ¿Cuál es la relación entre "multidivisión" y "multiplexación"?

"Multidivisión" se refiere a un diseño estructural en el que el devanado del lado de la válvula se divide en múltiples ramas capaces de suministrar energía de forma independiente. "Multiplexación" se refiere al uso de desplazamiento de fase para crear diferencias de fase entre puentes rectificadores, eliminando así los armónicos del lado de la red. Los dos conceptos se pueden combinar; por ejemplo, un transformador de doble división podría suministrar energía a dos puentes de 6 pulsos por separado, aplicando un cambio de fase para formar un sistema de 12 pulsos.

P: ¿Cómo se determina normalmente la impedancia dividida?

Los valores de impedancia dividida los especifica el fabricante del rectificador o el diseñador del sistema, basándose principalmente en las limitaciones de corriente de cortocircuito, el control de corriente circulante entre puentes paralelos y los requisitos de regulación de voltaje de CC. El fabricante del transformador ajusta la disposición del devanado y las dimensiones del conducto de enfriamiento para cumplir con la impedancia objetivo, verificando posteriormente el diseño mediante pruebas.

P: ¿Cuáles son los beneficios de la conexión en paralelo inverso en fase? 

Al conectar devanados divididos adyacentes en una configuración antiparalela, las direcciones de las corrientes se hacen opuestas, lo que provoca que los campos magnéticos de fuga resultantes se cancelen entre sí; esto reduce significativamente el flujo de fuga en las ranuras, el calentamiento de los componentes estructurales y las fuerzas electromagnéticas en los devanados. Este diseño se usa ampliamente en transformadores rectificadores de alta corriente y bajo voltaje para aplicaciones electrolíticas.

P: ¿Pueden las ramas individuales de un transformador multisplit funcionar de forma independiente?

Sí. Las derivaciones del lado de las válvulas son eléctricamente independientes, lo que permite conectar o desconectar por separado los puentes rectificadores correspondientes. Cuando algunos ramales quedan fuera de servicio, el devanado del lado de la red y el núcleo permanecen operativos; sin embargo, se debe tener cuidado para garantizar que la carga en las ramas restantes no exceda los límites de diseño.

P: ¿Cómo se debe mantener el sistema de refrigeración por agua con circulación forzada de aceite?

El sistema de refrigeración por agua requiere una inspección periódica para detectar fugas en las tuberías de agua de refrigeración y un control de la presión diferencial entre los circuitos de agua y aceite para evitar la entrada de agua en el aceite. Las incrustaciones internas en los refrigeradores pueden afectar la disipación de calor; Los programas de limpieza deben determinarse en función de la calidad del agua. Antes de energizar el transformador, primero se debe iniciar el sistema de enfriamiento; Al apagarse, el sistema de enfriamiento debe ser el último en detenerse.

Escenarios de aplicación

Los transformadores rectificadores multisplit se utilizan principalmente en entornos industriales que requieren energía CC de alta corriente, como:

● Talleres electrolíticos de gran escala para aluminio, cobre y zinc.

● Celdas electrolíticas de membrana de intercambio iónico cloro-álcali

● Hornos de grafitización y hornos de arco eléctrico DC

● Líneas de producción de galvanoplastia automatizadas a gran escala

● Sistemas de alimentación CC para fundición de metales no ferrosos

Estas aplicaciones exigen alta confiabilidad, distribución de corriente uniforme y facilidad de mantenimiento, áreas donde la estructura multisplit ofrece ventajas significativas.