Transformador rectificador de múltiples devanados

Cuando la corriente del lado de la válvula de una instalación rectificadora alcanza decenas de miles de amperios, resulta difícil fabricar y terminar de forma segura un devanado simple convencional. Las secciones transversales de los conductores crecen más allá de los límites prácticos y los puntos calientes locales se vuelven más difíciles de controlar. Una forma de solucionar este problema es dividir el devanado del lado de la válvula en varias ramas independientes. Cada rama alimenta su propio puente rectificador, por lo que la corriente por rama se mantiene dentro de los límites de diseño. Yulan Transformer produce transformadores rectificadores de devanados múltiples desde 630 kVA hasta 80.000 kVA, con opciones de voltaje primario de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV y 35 kV.

Función de la estructura dividida

Una vez que se divide el devanado del lado de la válvula, la corriente en cada rama es menor. Los conductores y barras colectoras se vuelven más fáciles de dimensionar y encaminar. Las ramas permanecen acopladas a través del núcleo y aparece una impedancia dividida entre ellas. Esta impedancia limita en qué medida una falla en una rama perturba a las demás. También ayuda a suprimir las corrientes circulantes entre puentes rectificadores paralelos.

En tareas de electrólisis, los devanados divididos se utilizan a menudo con conexiones paralelas inversas de la misma fase. Dos ramas comparten la misma fase de voltaje pero sus conductores están dispuestos en direcciones opuestas. Los campos magnéticos resultantes se cancelan parcialmente, lo que reduce el flujo de fuga en los conductos de bobinado y reduce las pérdidas parásitas en el acero estructural.

Arreglos divididos típicos

doble división

Dos derivaciones independientes del lado de las válvulas alimentan dos puentes rectificadores. Esta es la disposición más común en suministros de electrólisis o galvanoplastia de capacidad media.

División triple y cuádruple

Se utilizan tres o cuatro ramas cuando la corriente CC total es muy alta o cuando el proceso necesita varias salidas CC controlables de forma independiente. Cada sucursal puede quedar fuera de servicio sin afectar a las demás.

División axial y radial

La división axial coloca secciones sinuosas a lo largo de la altura de la rama central. La división radial organiza los devanados en capas a través de la ventana central. Los dos métodos influyen en la impedancia y el flujo de fuga de manera diferente, por lo que la elección depende de los parámetros del rectificador y del comportamiento de cortocircuito requerido.

Datos de clasificación y conexión

Detalles de ingeniería

La impedancia dividida es uno de los parámetros más importantes en estos transformadores. Afecta el intercambio de corriente entre puentes y la corriente máxima durante una falla del lado de la válvula. Una impedancia dividida baja significa que una falla en una rama produce una gran perturbación en las demás. Un valor alto añade pérdidas y empeora la regulación de la salida de CC. El objetivo de impedancia normalmente lo proporciona el diseñador del rectificador y el fabricante del transformador lo logra ajustando las posiciones de los devanados y las dimensiones del conducto de refrigeración.

Los cables del lado de las válvulas siguen siendo un desafío incluso después de la división. Las barras de cobre paralelas son comunes, con un espaciamiento y una transposición cuidadosos para mantener uniforme la distribución de la corriente. Algunos diseños utilizan tableros de terminales grandes en la pared del tanque para reducir la resistencia de contacto y facilitar las conexiones de campo.

Los fuertes campos de fuga de los devanados de alta corriente también provocan un calentamiento por corrientes parásitas en el tanque y las estructuras de sujeción. Generalmente se agrega blindaje magnético a las paredes internas del tanque para unidades más grandes. Las placas de sujeción pueden tener ranuras o estar hechas de material no magnético para reducir las pérdidas perdidas.

La selección de refrigeración no debe basarse únicamente en la corriente sinusoidal. Las corrientes armónicas del rectificador añaden pérdidas adicionales, por lo que la clasificación del enfriador debe incluir este margen. La refrigeración forzada por agua y aceite es común en transformadores de electrólisis muy grandes, mientras que la refrigeración por aire forzado suele ser suficiente para potencias medias.

Producción y Verificación

Los devanados utilizan conductores transpuestos o múltiples conductores paralelos. Se colocan barreras aislantes entre ramas divididas. Después del ensamblaje, la unidad de núcleo y bobina pasa por un proceso de secado al vacío en fase de vapor de queroseno para eliminar la humedad y el gas.

Las pruebas de rutina incluyen resistencia del devanado, relación de voltaje, resistencia de aislamiento, resistencia a la frecuencia industrial, sobretensión inducida, pérdida sin carga, pérdida con carga e impedancia de cortocircuito. Además, se mide la impedancia dividida entre ramas y se verifica el aislamiento entre ramas. Las pruebas de impulso de rayo y descargas parciales se realizan para tensiones primarias de 35 kV y superiores. Se pueden organizar pruebas de aumento de temperatura con un espectro armónico específico cuando el comprador proporciona el perfil de carga esperado.

Los resultados de las pruebas se almacenan por número de serie y se pueden rastrear hasta los registros de bobinado, apilamiento de núcleos y secado. La empresa cuenta con las certificaciones ISO 9001:2015, ISO 14001 e ISO 45001.

Preguntas antes de realizar el pedido

¿Cuál es la relación entre devanados múltiples y pulsos múltiples?

Son conceptos separados. Devanado múltiple significa que el devanado del lado de la válvula se divide en ramas que pueden alimentar diferentes puentes. Pulso múltiple significa que esos puentes están desfasados ​​para cancelar los armónicos del lado primario. Un transformador de doble división puede alimentar dos puentes desfasados ​​30° para crear un sistema de 12 pulsos.

¿Quién determina la impedancia dividida?

El valor objetivo lo proporciona el fabricante del rectificador o el diseñador del sistema eléctrico. Luego, el fabricante del transformador diseña la disposición del devanado para cumplirlo y confirma el resultado durante las pruebas.

¿Qué hace que la conexión en paralelo inverso de la misma fase sea útil?

Reduce el campo de fuga neta dentro del transformador. Dado que las dos corrientes derivadas fluyen en direcciones opuestas, sus campos se cancelan parcialmente. Esto reduce el calentamiento estructural y reduce las fuerzas electromagnéticas en los devanados.

¿Se pueden operar sucursales individuales mientras otras están cerradas?

Sí. Cada rama del lado de la válvula es independiente, por lo que el puente rectificador correspondiente se puede conectar por separado. El devanado primario y el núcleo permanecen energizados, pero las ramas activas deben permanecer dentro de los límites de corriente de diseño.

¿Cómo se mantiene un sistema de refrigeración forzada por agua y aceite?

La presión del aceite siempre debe exceder la presión del agua para que cualquier fuga fluya del aceite al agua, y no al revés. Las tuberías de agua deben inspeccionarse periódicamente para detectar incrustaciones y fugas. El sistema de enfriamiento debe iniciarse antes de que se energice el transformador y continuar funcionando después de que se apague.

Dónde se utilizan estos transformadores

Las instalaciones típicas incluyen grandes salas de electrólisis de aluminio, cobre y zinc, plantas de electrólisis de membrana cloro-álcali, hornos de grafitización, hornos de arco CC y líneas automatizadas de galvanoplastia. Estos procesos requieren corriente CC estable a niveles muy altos, y la construcción de devanados múltiples ayuda a mantener un intercambio de corriente uniforme y tamaños de cables manejables.

Capacidad de producción

Yulan Transformer ha construido hornos y transformadores rectificadores desde 1999. La fábrica opera en condiciones de clase de 110 kV, con una capacidad de elevación de 80 toneladas, un sistema de secado al vacío de queroseno en fase de vapor de 400 kW, un sistema de prueba de impulso de 1200 kV y un transformador de prueba de frecuencia eléctrica libre de descarga parcial de 400 kV. Estas instalaciones respaldan el procesamiento de aislamiento y las pruebas en fábrica de grandes transformadores rectificadores de devanados múltiples.

Para cálculos de impedancia dividida, disposiciones de devanado específicas del proyecto o esquemas, comuníquese con el departamento técnico de Yulan Transformer.