Transformador retificador multi-split

Em sistemas de eletrólise, galvanoplastia e acionamentos CC de grande escala, a corrente CC no lado da válvula pode atingir dezenas de milhares de amperes. O uso de um enrolamento do lado da válvula de caminho único resulta em uma seção transversal do condutor excessivamente grande, dificultando a saída do enrolamento e do terminal, ao mesmo tempo que aumenta o risco de superaquecimento localizado à medida que a corrente aumenta. Os transformadores retificadores multi-split dividem o enrolamento do lado da válvula em vários ramos independentes, cada um alimentando uma ponte retificadora diferente; isso reduz a corrente por filial e aumenta a flexibilidade operacional do sistema. A Yulan Transformer fabrica transformadores retificadores multi-split com capacidades que variam de 630 kVA a 80.000 kVA e tensões nominais de rede de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV e 35 kV.

Função da Estrutura Dividida

A divisão do enrolamento do lado da válvula reduz a corrente em cada ramificação, diminuindo assim a seção transversal do condutor necessária e as especificações do barramento terminal, o que simplifica a fabricação. Os ramos divididos são acoplados através do circuito magnético do núcleo, criando uma “impedância dividida” específica. Esta impedância limita o impacto de um curto-circuito em um ramo sobre os outros e suprime as correntes circulantes entre as pontes retificadoras.

Em fontes de alimentação CC para eletrólise, a estrutura multi-split é frequentemente combinada com uma configuração "em fase paralela inversa". Os enrolamentos divididos adjacentes compartilham a mesma fase de tensão, mas têm direções de saída opostas, fazendo com que os campos magnéticos se cancelem; isso reduz o fluxo de vazamento nas ranhuras e as perdas parasitas em componentes estruturais.

Configurações comuns de divisão

Divisão dupla

O enrolamento do lado da válvula é dividido em dois ramos independentes, cada um conectável a uma ponte retificadora separada. A estrutura de divisão dupla é a configuração mais simples e é comumente usada para eletrólise de média capacidade ou fontes de alimentação de galvanoplastia.

Divisão tripla e divisão quádrupla

O enrolamento do lado da válvula é dividido em três ou quatro ramos, adequado para aplicações que exigem correntes mais altas ou múltiplas saídas CC. Cada ramificação pode ser comutada de forma independente, permitindo que as ramificações restantes continuem operando mesmo se uma parte da carga for desconectada.

Divisão Axial e Divisão Radial

A divisão axial envolve a disposição de segmentos de enrolamento de alta e baixa tensão ao longo da altura do membro central, enquanto a divisão radial envolve a formação de múltiplas camadas de enrolamento na direção radial. Esses dois métodos resultam em diferentes impedâncias e distribuições de fluxo de fuga; a escolha depende dos parâmetros do retificador e dos requisitos de curto-circuito. Especificações Técnicas

Parâmetro do item

Desafios de projeto

Controle de impedância dividida

A magnitude da impedância dividida afeta diretamente a distribuição de corrente entre as pontes retificadoras e os níveis de corrente de curto-circuito. Se a impedância for muito baixa, ocorrerão flutuações significativas de corrente em outras ramificações durante uma falta de ramificação única; se for muito alto, as perdas aumentam e o desempenho da regulação da tensão de saída CC se deteriora. O projeto exige atingir valores alvo por meio de arranjo de enrolamentos e ajustes de dimensões geométricas, com base na faixa de impedância especificada pelo fabricante do retificador.

Saída de alta corrente

A corrente total do lado da válvula pode atingir dezenas de milhares de amperes; mesmo após a divisão, a corrente em um único ramo permanece muito alta. As saídas normalmente utilizam vários barramentos de cobre paralelos; são necessárias medidas uniformes de espaçamento e transposição para garantir uma distribuição uniforme da corrente através das barras paralelas e evitar o superaquecimento localizado. Alguns produtos apresentam placas terminais de grandes áreas na parede lateral do tanque para minimizar a resistência de contato.

Fluxo de Vazamento e Aquecimento de Componentes Estruturais

Enrolamentos de alta corrente geram intensos campos magnéticos de vazamento, induzindo correntes parasitas em estruturas de fixação, placas de amarração e paredes de tanques. Projetos multi-split geralmente exigem blindagem magnética nas paredes internas do tanque, bem como braçadeiras com fenda ou o uso de materiais não magnéticos, para reduzir perdas parasitas. Seleção do método de resfriamento

Os transformadores retificadores multi-split de grande capacidade normalmente empregam resfriamento forçado a água com óleo (OFWF) ou resfriamento forçado a ar com óleo (OFAF). A seleção do refrigerador deve levar em conta o calor adicional gerado pelas perdas induzidas por harmônicos; os cálculos térmicos não podem confiar apenas em estimativas baseadas em correntes senoidais de frequência industrial.

Fabricação e testes

Os enrolamentos são enrolados usando condutores transpostos ou múltiplos condutores paralelos, com barreiras isolantes confiáveis ​​colocadas entre os ramos divididos. Após a montagem, a parte ativa passa por processamento em um sistema de secagem a vácuo em fase de vapor de querosene para remover completamente a umidade e os gases dos componentes de isolamento.

Além dos testes padrão de fábrica, são realizadas medições de impedância dividida entre ramais, resistência de isolamento entre ramais e níveis de tensão suportável. Para produtos com classificação de 35 kV e acima, são realizados testes de impulso atmosférico e medições de descarga parcial. Os requisitos específicos incluem testes de aumento de temperatura para cada ramificação dividida para verificar o aumento de temperatura do ponto quente sob correntes harmônicas nominais.

Os dados de teste são arquivados por número de série, garantindo a rastreabilidade até os processos de enrolamento, empilhamento de núcleos e secagem. A empresa possui certificações ISO 9001:2015, ISO 14001 e ISO 45001.

Perguntas frequentes

P: Qual é a relação entre “multi-split” e “multiplexação”?

"Multi-split" refere-se a um projeto estrutural onde o enrolamento do lado da válvula é dividido em múltiplas ramificações capazes de fornecer energia independente. "Multiplexação" refere-se ao uso de mudança de fase para criar diferenças de fase entre pontes retificadoras, eliminando assim harmônicos do lado da rede. Os dois conceitos podem ser combinados; por exemplo, um transformador dual-split pode fornecer energia para duas pontes de 6 pulsos separadamente, com mudança de fase aplicada para formar um sistema de 12 pulsos.

P: Como a impedância dividida normalmente é determinada?

Os valores de impedância dividida são especificados pelo fabricante do retificador ou projetista do sistema, com base principalmente nas limitações de corrente de curto-circuito, controle de corrente circulante entre pontes paralelas e requisitos de regulação de tensão CC. O fabricante do transformador ajusta o arranjo do enrolamento e as dimensões do duto de resfriamento para atender à impedância alvo, verificando posteriormente o projeto por meio de testes.

P: Quais são os benefícios da conexão paralelo inverso em fase? 

Ao conectar enrolamentos divididos adjacentes em uma configuração antiparalela, as direções da corrente são opostas, fazendo com que os campos magnéticos de vazamento resultantes se anulem; isso reduz significativamente o fluxo de fuga nas ranhuras, o aquecimento nos componentes estruturais e as forças eletromagnéticas nos enrolamentos. Este projeto é amplamente utilizado em transformadores retificadores de baixa tensão e alta corrente para aplicações eletrolíticas.

P: As ramificações individuais de um transformador multi-split podem operar de forma independente?

Sim. As ramificações laterais das válvulas são eletricamente independentes, permitindo que as pontes retificadoras correspondentes sejam ligadas ou desligadas separadamente. Quando alguns ramais são retirados de serviço, o enrolamento da rede e o núcleo permanecem operacionais; no entanto, deve-se tomar cuidado para garantir que a carga nos ramos restantes não exceda os limites do projeto.

P: Como deve ser mantido o sistema de resfriamento de água com circulação forçada de óleo?

O sistema de resfriamento a água exige inspeção regular quanto a vazamentos na tubulação de água de resfriamento e monitoramento da pressão diferencial entre os circuitos de água e óleo para evitar a entrada de água no óleo. A incrustação interna nos refrigeradores pode prejudicar a dissipação de calor; os horários de limpeza devem ser determinados com base na qualidade da água. Antes de o transformador ser energizado, o sistema de refrigeração deve ser iniciado primeiro; após o desligamento, o sistema de refrigeração deve ser o último a parar.

Cenários de aplicação

Os transformadores retificadores multi-split são usados ​​principalmente em ambientes industriais que exigem energia CC de alta corrente, como:

● Oficinas eletrolíticas em grande escala para alumínio, cobre e zinco

● Células eletrolíticas de membrana de troca iônica de cloro-álcali

● Fornos de grafitização e fornos elétricos de arco CC

● Linhas de produção de galvanoplastia automatizadas em larga escala

● Sistemas de alimentação CC para fundição de metais não ferrosos

Essas aplicações exigem alta confiabilidade, distribuição uniforme de corrente e facilidade de manutenção – áreas onde a estrutura multi-split oferece vantagens significativas.