Trasformatore raddrizzatore a 12 impulsi

La mitigazione armonica nei sistemi di raddrizzamento inizia generalmente con l'aumento del numero di impulsi. Un raddrizzatore a 6 impulsi genera armoniche di ordine basso (come la 5a e la 7a) sul lato rete, influenzando la qualità dell'energia e aumentando le perdite delle apparecchiature. Alimentando due ponti raddrizzatori a 6 impulsi tramite un trasformatore sfasatore, creando una differenza di fase di 30° tra i loro lati CA, si ottiene un'uscita a 12 impulsi sul lato CC. Teoricamente, la 5a e la 7a armonica si annullano a vicenda, lasciando l'11a e la 13a come armoniche residue primarie, riducendo così significativamente il contenuto armonico. I trasformatori raddrizzatori a 12 impulsi di Yulan Transformer vanno da 630 kVA a 80.000 kVA, con valori di tensione lato rete compresi 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV e 35 kV.

Configurazioni strutturali

Esistono due modi comuni per implementare un trasformatore raddrizzatore a 12 impulsi:

Metodo 1: due trasformatori indipendenti

Due trasformatori raddrizzatori a 6 impulsi sono progettati con sfasamenti rispettivamente di +15° e -15° e collegati in parallelo per alimentare due serie di ponti raddrizzatori. Questa configurazione offre flessibilità di layout, consentendo a un'unità di funzionare mentre l'altra è sottoposta a manutenzione, ma richiede un ingombro maggiore.

Metodo 2: trasformatore singolo con doppi avvolgimenti

Un singolo trasformatore è dotato di due serie di avvolgimenti lato valvola, uno collegato a stella e uno collegato a triangolo, creando naturalmente una differenza di fase di 30°. Questa configurazione è compatta, anche se un guasto nella singola unità influisce sull'intero carico.

Gli utenti possono scegliere la configurazione in base allo spazio disponibile sul sito, alle strategie di manutenzione e ai requisiti di affidabilità. Entrambi i metodi sono equivalenti in termini di prestazioni di soppressione delle armoniche.

Industrie applicabili

Le soluzioni con raddrizzatore a 12 impulsi sono comunemente utilizzate in applicazioni con limiti rigorosi sulle armoniche di rete, tra cui:

● Sistemi di alimentazione elettrica per la trazione del transito ferroviario urbano

● Elettrolisi di metalli non ferrosi (ad es. alluminio e rame)

● Elettrolisi cloro-alcalina nell'industria chimica

● Alimentatori per forni elettrici ad arco CC

● Linee di produzione galvanica su larga scala

Gli impianti industriali devono soddisfare i limiti armonici IEEE 519 o GB/T 14549

Parametri dei dati

Design dell'avvolgimento a sfasamento

L'angolo di sfasamento si ottiene regolando la configurazione della connessione dell'avvolgimento. I metodi comuni di sfasamento includono connessioni a delta esteso e connessioni a zigzag. Il numero di spire degli avvolgimenti sfasati deve essere calcolato con precisione; un'eccessiva deviazione dell'angolo di sfasamento può aumentare le correnti circolanti tra i due ponti raddrizzatori, compromettendo le prestazioni di cancellazione armonica. Gli standard in genere richiedono che la deviazione dell'angolo di sfasamento sia controllata entro ± 0,5 °.

Per le configurazioni che coinvolgono due trasformatori separati, l'impedenza di cortocircuito di entrambe le unità deve essere perfettamente adattata; una deviazione eccessiva porta ad una distribuzione non uniforme del carico e riduce la capacità di soppressione delle armoniche del sistema a 12 impulsi. Yulan Transformer verifica il conteggio dei giri di avvolgimento con sfasamento per ogni singola unità durante i processi di avvolgimento e assemblaggio e misura l'effettivo angolo di sfasamento durante i test di accettazione in fabbrica, registrando i risultati nel rapporto di prova.

Perdite e aumento della temperatura

Mentre i trasformatori raddrizzatori a 12 impulsi eliminano la 5a e la 7a armonica, con conseguenti minori perdite aggiuntive nell'avvolgimento rispetto ai sistemi a 6 impulsi, l'11a e la 13a armonica persistono. Di conseguenza, il progetto deve comunque tenere conto delle perdite per correnti parassite. La densità del flusso magnetico operativo del nucleo viene mantenuta inferiore a quella dei trasformatori di distribuzione standard per prevenire la saturazione causata dalla polarizzazione CC durante i processi transitori del raddrizzatore.

Le perdite di carico sono leggermente inferiori a quelle dei trasformatori a 6 impulsi della stessa capacità, con la differenza specifica che dipende dal metodo di sfasamento e dalla struttura dell'avvolgimento. I clienti possono richiedere calcoli delle perdite e dati stimati sull'aumento della temperatura durante la fase di proposta tecnica.

Produzione e test

Dopo che la parte attiva è stata assemblata, viene sottoposta a trattamento in un sistema di essiccazione sotto vuoto in fase di vapore di cherosene. Per le unità ad alta capacità, gli avvolgimenti lato valvola utilizzano conduttori trasposti o più conduttori paralleli, con strutture di trasposizione incorporate alle estremità dell'avvolgimento. Sulle pareti interne del serbatoio è installata una schermatura magnetica, configurata in base alla capacità dell'unità, per ridurre le perdite disperse causate dai campi magnetici armonici.

Oltre agli articoli standard, i test di accettazione in fabbrica comprendono la misurazione dell'angolo di sfasamento, i test di isolamento tra gli avvolgimenti lato valvola e la misurazione della scarica parziale. Per le unità con tensione nominale pari o superiore a 35 kV, le prove sull'impulso dei fulmini vengono condotte in conformità con gli standard pertinenti. I dati dei test vengono archiviati per numero di serie, garantendo la tracciabilità fino alle fasi di avvolgimento e impilamento delle anime.

Domande frequenti

D: Un sistema di trasformatori raddrizzatore a 12 impulsi richiede necessariamente due trasformatori?

Non necessariamente. Un singolo trasformatore dotato di due serie di avvolgimenti lato valvola, uno collegato a stella e uno collegato a triangolo, può ottenere uno sfasamento di 30°, consentendo una rettifica a 12 impulsi. In alternativa, l'utilizzo di due trasformatori indipendenti distribuisce la funzione di sfasamento su due unità, facilitando il funzionamento e la manutenzione separati.

D: In che modo la precisione dell'angolo di sfasamento influisce sul sistema?

Le deviazioni nell'angolo di sfasamento interrompono la simmetria tra i due ponti raddrizzatori, causando uno squilibrio sul lato CC e impedendo la completa cancellazione della 5a e 7a armonica sul lato della rete. Quando la deviazione è controllata entro ± 0,5°, le prestazioni di soppressione delle armoniche generalmente soddisfano i requisiti tecnici.

D: Quanto è più alto il costo di un sistema a 12 impulsi rispetto ad un sistema a 6 impulsi?

L'aumento dei costi deriva principalmente dalla complessità della progettazione e della produzione degli avvolgimenti a sfasamento. Una configurazione a unità singola e doppio avvolgimento costa dal 15% al ​​25% in più rispetto a un trasformatore a 6 impulsi della stessa capacità; una configurazione indipendente a due unità comporta anche costi aggiuntivi per i quadri e l'ingombro. Tuttavia, i risparmi sulle apparecchiature di filtraggio e sui costi di manutenzione possono compensare la differenza di prezzo in alcuni progetti.

D: È possibile trasformare un sistema esistente a 6 impulsi in un sistema a 12 impulsi?

Le opzioni di retrofitting sono limitate. Se il trasformatore originale include già avvolgimenti sfasati o una struttura a doppio avvolgimento, la conversione potrebbe essere ottenuta regolando il cablaggio esterno. In caso contrario è necessario sostituire il trasformatore, poiché in fase di produzione devono essere incorporati avvolgimenti sfasati.

D: Per quali gamme di capacità sono adatti i trasformatori raddrizzatori a 12 impulsi?

Sono disponibili modelli per capacità superiori a 630 kVA. Una struttura a unità singola e doppio avvolgimento è più economica per capacità inferiori, mentre una configurazione con trasformatore indipendente a due unità è spesso preferita per capacità più elevate per facilitare il trasporto e la manutenzione. La scelta specifica dipende dal layout del progetto e dai requisiti di affidabilità.

Capacità ingegneristiche

Yulan Transformer produce trasformatori per forni elettrici e trasformatori raddrizzatori dal 1999, possedendo le capacità per produrre e testare prodotti con tensione nominale di 110 kV e inferiore. Le attrezzature principali includono una capacità di sollevamento di 80 tonnellate, un sistema di essiccazione sotto vuoto in fase di vapore di cherosene da 400 kW, apparecchiature per test a impulsi da 1200 kV e un trasformatore di prova a frequenza industriale senza scarica parziale da 400 kV. Queste strutture consentono all'azienda di soddisfare i requisiti relativi al processo di isolamento e ai test di accettazione in fabbrica per i trasformatori raddrizzatori a 12 impulsi ad alta capacità. Si prega di contattare l'ufficio tecnico di Yulan Transformer per soluzioni di sfasamento specifiche del progetto, rapporti di calcolo delle perdite o disegni di massima.