Transformador retificador de 12 pulsos

A mitigação harmônica em sistemas retificadores normalmente começa com o aumento do número de pulsos. Um retificador de 6 pulsos gera harmônicos de baixa ordem (como o 5º e o 7º) no lado da rede, afetando a qualidade da energia e aumentando as perdas do equipamento. Ao alimentar duas pontes retificadoras de 6 pulsos por meio de um transformador de mudança de fase – criando uma diferença de fase de 30° entre seus lados CA – uma saída de 12 pulsos é alcançada no lado CC. Teoricamente, o 5º e o 7º harmônicos se cancelam, deixando o 11º e o 13º como os harmônicos residuais primários, reduzindo significativamente o conteúdo harmônico. Os transformadores retificadores de 12 pulsos da Yulan Transformer variam de 630 kVA a 80.000 kVA, com classificações de tensão no lado da rede incluindo 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV e 35 kV.

Configurações Estruturais

Existem duas maneiras comuns de implementar um transformador retificador de 12 pulsos:

Método 1: Dois Transformadores Independentes

Dois transformadores retificadores de 6 pulsos são projetados com mudanças de fase de +15° e -15°, respectivamente, e conectados em paralelo para alimentar dois conjuntos de pontes retificadoras. Esta configuração oferece flexibilidade de layout – permitindo que uma unidade opere enquanto a outra passa por manutenção – mas requer um espaço maior.

Método 2: Transformador Único com Enrolamentos Duplos

Um único transformador é equipado com dois conjuntos de enrolamentos do lado da válvula - um conectado em estrela e outro conectado em delta - criando naturalmente uma diferença de fase de 30°. Esta configuração é compacta, embora uma falha na unidade única afete toda a carga.

Os usuários podem escolher a configuração com base no espaço disponível no local, estratégias de manutenção e requisitos de confiabilidade. Ambos os métodos são equivalentes em termos de desempenho de supressão de harmônicos.

Indústrias Aplicáveis

Soluções retificadoras de 12 pulsos são comumente usadas em aplicações com limites rígidos de harmônicos de rede, incluindo:

● Sistemas de fornecimento de energia para tração em trânsito ferroviário urbano

● Eletrólise de metais não ferrosos (por exemplo, alumínio e cobre)

● Eletrólise cloro-álcali na indústria química

● Fontes de alimentação para fornos elétricos a arco CC

● Linhas de produção de galvanoplastia em grande escala

Instalações industriais necessárias para atender aos limites harmônicos IEEE 519 ou GB/T 14549

Parâmetros de dados

Projeto de enrolamento de mudança de fase

O ângulo de mudança de fase é obtido ajustando a configuração da conexão do enrolamento. Os métodos comuns de mudança de fase incluem conexões delta estendidas e conexões em zigue-zague. O número de voltas nos enrolamentos de mudança de fase deve ser calculado com precisão; desvio excessivo no ângulo de mudança de fase pode aumentar as correntes circulantes entre as duas pontes retificadoras, comprometendo assim o desempenho do cancelamento harmônico. Os padrões normalmente exigem que o desvio do ângulo de mudança de fase seja controlado dentro de ± 0,5°.

Para configurações que envolvem dois transformadores separados, a impedância de curto-circuito de ambas as unidades deve ser rigorosamente igualada; desvio excessivo leva à distribuição desigual da carga e reduz a capacidade de supressão de harmônicas do sistema de 12 pulsos. O Yulan Transformer verifica as contagens de voltas do enrolamento de mudança de fase para cada unidade individual durante os processos de enrolamento e montagem e mede o ângulo real de mudança de fase durante os testes de aceitação de fábrica, registrando os resultados no relatório de teste.

Perdas e aumento de temperatura

Embora os transformadores retificadores de 12 pulsos eliminem o 5º e o 7º harmônicos – resultando em menores perdas adicionais no enrolamento em comparação com os sistemas de 6 pulsos – os 11º e 13º harmônicos persistem. Consequentemente, o projeto ainda deve levar em conta as perdas por correntes parasitas. A densidade de fluxo magnético operacional do núcleo é mantida inferior à dos transformadores de distribuição padrão para evitar a saturação causada pela polarização CC durante os processos transitórios do retificador.

As perdas de carga são ligeiramente inferiores às dos transformadores de 6 pulsos da mesma capacidade, com a diferença específica dependendo do método de mudança de fase e da estrutura do enrolamento. Os clientes podem solicitar cálculos de perdas e dados estimados de aumento de temperatura durante a fase de proposta técnica.

Fabricação e testes

Após a montagem da parte ativa, ela passa por tratamento em sistema de secagem a vácuo em fase vapor de querosene. Para unidades de alta capacidade, os enrolamentos do lado da válvula utilizam condutores transpostos ou múltiplos condutores paralelos, com estruturas de transposição incorporadas nas extremidades do enrolamento. A blindagem magnética é instalada nas paredes internas do tanque — configurada de acordo com a capacidade da unidade — para reduzir perdas parasitas causadas por campos magnéticos harmônicos.

Além dos itens padrão, os testes de aceitação de fábrica incluem medição de ângulo de mudança de fase, testes de isolamento entre enrolamentos do lado da válvula e medição de descarga parcial. Para unidades classificadas em 35 kV e acima, os testes de impulso atmosférico são realizados de acordo com as normas relevantes. Os dados de teste são arquivados por número de série, garantindo a rastreabilidade até os estágios de enrolamento e empilhamento do núcleo.

Perguntas frequentes

P: Um sistema de transformador retificador de 12 pulsos requer necessariamente dois transformadores?

Não necessariamente. Um único transformador equipado com dois conjuntos de enrolamentos do lado da válvula - um conectado em estrela e outro conectado em delta - pode atingir uma mudança de fase de 30°, permitindo a retificação de 12 pulsos. Alternativamente, o uso de dois transformadores independentes distribui a função de mudança de fase entre duas unidades, facilitando a operação e manutenção separadas.

P: Como a precisão do ângulo de mudança de fase afeta o sistema?

Desvios no ângulo de mudança de fase perturbam a simetria entre as duas pontes retificadoras, causando desequilíbrio no lado CC e impedindo o cancelamento completo dos 5º e 7º harmônicos no lado da rede. Quando o desvio é controlado dentro de ± 0,5°, o desempenho da supressão de harmônicos geralmente atende aos requisitos de engenharia.

P: Quanto maior é o custo de um sistema de 12 pulsos em comparação com um sistema de 6 pulsos?

O aumento de custos decorre principalmente da complexidade de projetar e fabricar enrolamentos de mudança de fase. Uma configuração de unidade única e enrolamento duplo custa de 15% a 25% mais do que um transformador de 6 pulsos com a mesma capacidade; uma configuração independente de duas unidades também acarreta custos adicionais para equipamentos de manobra e espaço físico. No entanto, a economia em equipamentos de filtragem e custos de manutenção pode compensar a diferença de preço em alguns projetos.

P: Um sistema existente de 6 pulsos pode ser adaptado em um sistema de 12 pulsos?

As opções de retrofit são limitadas. Se o transformador original já incluir enrolamentos de mudança de fase ou uma estrutura de enrolamento duplo, a conversão poderá ser obtida ajustando a fiação externa. Caso contrário, o transformador deverá ser substituído, pois os enrolamentos desfasadores deverão ser incorporados durante a fase de fabricação.

P: Para quais faixas de capacidade os transformadores retificadores de 12 pulsos são adequados?

Os projetos estão disponíveis para capacidades acima de 630 kVA. Uma estrutura de unidade única e enrolamento duplo é mais econômica para capacidades mais baixas, enquanto uma configuração de transformador independente de duas unidades é frequentemente preferida para capacidades mais altas para facilitar o transporte e a manutenção. A escolha específica depende do layout do projeto e dos requisitos de confiabilidade.

Capacidades de engenharia

A Yulan Transformer fabrica transformadores para fornos elétricos e transformadores retificadores desde 1999, possuindo capacidade para fabricar e testar produtos classificados em 110 kV e abaixo. Os principais equipamentos incluem uma capacidade de elevação de 80 toneladas, um sistema de secagem a vácuo de fase de vapor de querosene de 400 kW, equipamento de teste de impulso de 1.200 kV e um transformador de teste de frequência de potência sem descarga parcial de 400 kV. Essas instalações permitem que a empresa atenda aos requisitos de processamento de isolamento e testes de aceitação de fábrica para transformadores retificadores de 12 pulsos de alta capacidade. Entre em contato com o departamento técnico do Yulan Transformer para obter soluções de mudança de fase específicas do projeto, relatórios de cálculo de perdas ou desenhos gerais.