Transformador retificador multienrolamento

Quando a corrente do lado da válvula de uma instalação retificadora atinge dezenas de milhares de amperes, um enrolamento único convencional torna-se difícil de fabricar e terminar com segurança. As seções transversais dos condutores crescem além dos limites práticos e os pontos quentes locais tornam-se mais difíceis de controlar. Dividir o enrolamento do lado da válvula em vários ramos independentes é uma forma de gerenciar isso. Cada ramal alimenta sua própria ponte retificadora, de modo que a corrente por ramal permanece dentro dos limites do projeto. A Yulan Transformer produz transformadores retificadores multienrolamento de 630 kVA a 80.000 kVA, com opções de tensão primária de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV e 35 kV.

Função da Estrutura Dividida

Uma vez dividido o enrolamento do lado da válvula, a corrente em cada ramo é menor. Condutores e barramentos tornam-se mais fáceis de dimensionar e rotear. Os ramos permanecem acoplados através do núcleo e uma impedância dividida aparece entre eles. Esta impedância limita o quanto uma falta em um ramo perturba os outros. Também ajuda a suprimir as correntes circulantes entre pontes retificadoras paralelas.

No serviço de eletrólise, os enrolamentos divididos são frequentemente usados ​​com conexões paralelas inversas da mesma fase. Dois ramos compartilham a mesma fase de tensão, mas seus condutores estão dispostos em direções opostas. Os campos magnéticos resultantes são parcialmente cancelados, o que reduz o fluxo de fuga nos dutos de enrolamento e reduz as perdas parasitas no aço estrutural.

Arranjos de divisão típicos

Divisão dupla

Dois ramos independentes do lado da válvula alimentam duas pontes retificadoras. Este é o arranjo mais comum em suprimentos de eletrólise ou galvanoplastia de média capacidade.

Divisão tripla e quádrupla

Três ou quatro ramificações são usadas quando a corrente CC total é muito alta ou quando o processo precisa de diversas saídas CC controláveis ​​de forma independente. Cada filial pode ser retirada de serviço sem afetar as outras.

Divisão axial e radial

A divisão axial coloca seções sinuosas ao longo da altura do membro central. A divisão radial organiza os enrolamentos em camadas através da janela central. Os dois métodos influenciam a impedância e o fluxo de fuga de maneira diferente, portanto a escolha depende dos parâmetros do retificador e do comportamento de curto-circuito necessário.

Dados de classificação e conexão

Detalhes de engenharia

A impedância dividida é um dos parâmetros mais importantes nesses transformadores. Afeta o compartilhamento de corrente entre pontes e a corrente de pico durante uma falta no lado da válvula. Uma impedância dividida baixa significa que uma falta em um ramo produz um grande distúrbio nos outros. Um valor alto adiciona perdas e piora a regulação da saída DC. O alvo de impedância é normalmente fornecido pelo projetista do retificador, e o fabricante do transformador o atinge ajustando as posições dos enrolamentos e as dimensões do duto de resfriamento.

Os cabos do lado da válvula continuam a ser um desafio mesmo após a divisão. Barras de cobre paralelas são comuns, com espaçamento e transposição cuidadosos para manter a distribuição da corrente uniforme. Alguns projetos utilizam placas terminais grandes na parede do tanque para reduzir a resistência de contato e facilitar as conexões em campo.

Fortes campos de vazamento de enrolamentos de alta corrente também causam aquecimento por correntes parasitas no tanque e nas estruturas de fixação. A blindagem magnética é geralmente adicionada às paredes internas do tanque para unidades maiores. As placas de fixação podem ser ranhuradas ou feitas de material não magnético para reduzir perdas parasitas.

A seleção do resfriamento não deve ser baseada apenas na corrente senoidal. As correntes harmônicas do retificador adicionam perdas extras, portanto a classificação do resfriador deve incluir esta margem. O resfriamento forçado a óleo-água é comum em transformadores de eletrólise muito grandes, enquanto o resfriamento forçado a ar costuma ser suficiente para classificações médias.

Produção e Verificação

Os enrolamentos usam condutores transpostos ou múltiplos condutores paralelos. Barreiras de isolamento são colocadas entre ramos divididos. Após a montagem, a unidade de núcleo e bobina passa por um processo de secagem a vácuo em fase de vapor de querosene para remover umidade e gás.

Os testes de rotina incluem resistência do enrolamento, relação de tensão, resistência de isolamento, resistência à frequência de energia, sobretensão induzida, perda sem carga, perda de carga e impedância de curto-circuito. Além disso, a impedância dividida entre as ramificações é medida e o isolamento entre as ramificações é verificado. Os testes de impulso atmosférico e descarga parcial são realizados para tensões primárias de 35 kV e superiores. Testes de aumento de temperatura com um espectro harmônico especificado podem ser organizados quando o comprador fornece o perfil de carga esperado.

Os resultados dos testes são armazenados por número de série e podem ser rastreados até os registros de enrolamento, empilhamento do núcleo e secagem. A empresa possui certificações ISO 9001:2015, ISO 14001 e ISO 45001.

Perguntas antes de fazer o pedido

Qual é a relação entre multienrolamento e multipulso?

São conceitos separados. Multienrolamento significa que o enrolamento do lado da válvula é dividido em ramificações que podem alimentar diferentes pontes. Multipulso significa que essas pontes são deslocadas de fase para cancelar os harmônicos do lado primário. Um transformador duplo dividido pode alimentar duas pontes com mudança de fase de 30° para criar um sistema de 12 pulsos.

Quem determina a impedância dividida?

O fabricante do retificador ou o projetista do sistema elétrico fornece o valor alvo. O fabricante do transformador então projeta o layout do enrolamento para atendê-lo e confirma o resultado durante o teste.

O que torna útil a conexão paralela inversa da mesma fase?

Reduz o campo de vazamento líquido dentro do transformador. Como as correntes dos dois ramos fluem em direções opostas, seus campos se cancelam parcialmente. Isto reduz o aquecimento estrutural e reduz as forças eletromagnéticas nos enrolamentos.

As filiais individuais podem funcionar enquanto outras estão fechadas?

Sim. Cada ramal do lado da válvula é independente, portanto a ponte retificadora correspondente pode ser comutada separadamente. O enrolamento primário e o núcleo permanecem energizados, mas as ramificações ativas devem permanecer dentro dos limites de corrente de projeto.

Como é mantido um sistema de resfriamento forçado de água e óleo?

A pressão do óleo deve sempre exceder a pressão da água para que qualquer vazamento flua do óleo para a água, e não o contrário. A tubulação de água deve ser inspecionada regularmente quanto a incrustações e vazamentos. O sistema de refrigeração deve iniciar antes de o transformador ser energizado e continuar funcionando após ser desligado.

Onde esses transformadores são usados

As instalações típicas incluem grandes salas de eletrólise de alumínio, cobre e zinco, plantas de eletrólise de membrana de cloro-álcali, fornos de grafitização, fornos de arco CC e linhas de galvanoplastia automatizadas. Esses processos exigem corrente CC estável em níveis muito altos, e a construção com vários enrolamentos ajuda a manter o compartilhamento uniforme de corrente e tamanhos de condutores gerenciáveis.

Capacidade de produção

A Yulan Transformer constrói transformadores de fornos e retificadores desde 1999. A fábrica opera em condições de classe de 110 kV, com capacidade de elevação de 80 toneladas, um sistema de secagem a vácuo de fase de vapor de querosene de 400 kW, um sistema de teste de impulso de 1.200 kV e um transformador de teste de frequência de energia livre de descarga parcial de 400 kV. Essas instalações suportam o processamento de isolamento e testes de fábrica de grandes transformadores retificadores com múltiplos enrolamentos.

Para cálculos de impedância dividida, arranjos de enrolamentos específicos do projeto ou desenhos gerais, entre em contato com o departamento técnico do Yulan Transformer.