Multi-split gelijkrichtertransformator

In systemen voor elektrolyse, galvaniseren en grootschalige gelijkstroomaandrijvingen kan de gelijkstroom aan de klepzijde tienduizenden ampère bereiken. Het gebruik van een enkelwegswikkeling aan de klepzijde resulteert in een buitensporig grote geleiderdoorsnede, waardoor het opwikkelen en het uitlopen van de aansluitingen moeilijk worden, terwijl ook het risico op plaatselijke oververhitting toeneemt als de stroom stijgt. Multi-split gelijkrichtertransformatoren verdelen de wikkeling aan de klepzijde in verschillende onafhankelijke takken, die elk een andere gelijkrichtbrug voeden; dit vermindert de stroom per vestiging en vergroot de operationele flexibiliteit van het systeem. Yulan Transformer produceert multi-split gelijkrichtertransformatoren met capaciteiten variërend van 630 kVA tot 80.000 kVA en spanningswaarden aan de netzijde van 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV en 35 kV.

Functie van de gesplitste structuur

Het splitsen van de wikkeling aan de klepzijde vermindert de stroom in elke tak, waardoor de vereiste geleiderdoorsnede en aansluitrailspecificaties worden verminderd, wat de productie vereenvoudigt. De gesplitste takken zijn gekoppeld via het magnetische circuit van de kern, waardoor een specifieke "gesplitste impedantie" ontstaat. Deze impedantie beperkt de impact van een kortsluiting in de ene tak op de andere en onderdrukt de circulatiestromen tussen gelijkrichterbruggen.

Bij gelijkstroomvoedingen voor elektrolyse wordt de multi-split-structuur vaak gecombineerd met een "in-phase inverse-parallel" configuratie. Aangrenzende gesplitste wikkelingen delen dezelfde spanningsfase, maar hebben tegengestelde uitlooprichtingen, waardoor magnetische velden elkaar opheffen; dit vermindert de gleuflekflux en zwerfverliezen in structurele componenten.

Algemene gesplitste configuraties

Dubbel gesplitst

De wikkeling aan de klepzijde is verdeeld in twee onafhankelijke takken, die elk kunnen worden aangesloten op een afzonderlijke gelijkrichterbrug. De dual-split-structuur is de eenvoudigste configuratie en wordt vaak gebruikt voor elektrolyse met gemiddelde capaciteit of galvanische voedingen.

Triple-split en Quadruple-split

De wikkeling aan de klepzijde is verdeeld in drie of vier takken, geschikt voor toepassingen die hogere stromen of meerdere DC-uitgangen vereisen. Elke tak kan onafhankelijk worden geschakeld, waardoor de overige takken kunnen blijven werken, zelfs als een deel van de belasting is losgekoppeld.

Axiale split en radiale split

Axiale splitsing omvat het aanbrengen van wikkelingssegmenten met hoge en lage spanning langs de hoogte van het kernlid, terwijl radiale splitsing het vormen van meerdere wikkelingslagen in de radiale richting inhoudt. Deze twee methoden resulteren in verschillende impedantie- en lekfluxverdelingen; de keuze hangt af van de gelijkrichterparameters en kortsluitvereisten. Technische specificaties

Artikelparameter

Ontwerpuitdagingen

Gesplitste impedantiecontrole

De omvang van de gesplitste impedantie heeft rechtstreeks invloed op de stroomverdeling tussen gelijkrichterbruggen en kortsluitstroomniveaus. Als de impedantie te laag is, treden er aanzienlijke stroomschommelingen op in andere takken tijdens een fout met één tak; als deze te hoog zijn, nemen de verliezen toe en verslechteren de prestaties van de DC-uitgangsspanningsregeling. Het ontwerp vereist het bereiken van doelwaarden door middel van de wikkeling en aanpassingen van de geometrische afmetingen, gebaseerd op het impedantiebereik gespecificeerd door de fabrikant van de gelijkrichter.

Uitloop met hoge stroomsterkte

De totale stroom aan de klepzijde kan tienduizenden ampère bereiken; zelfs na het splitsen blijft de stroom in een enkele tak erg hoog. Lead-outs maken doorgaans gebruik van meerdere parallelle koperen rails; uniforme afstands- en transpositiemaatregelen zijn vereist om een ​​gelijkmatige stroomverdeling over de evenwijdige staven te garanderen en plaatselijke oververhitting te voorkomen. Sommige producten zijn voorzien van klemmenborden met een groot oppervlak op de zijwand van de tank om de contactweerstand te minimaliseren.

Lekkagestroom en verwarming van structurele componenten

Windingen met een hoge stroomsterkte genereren intense lekmagnetische velden, waardoor wervelstromen in klemconstructies, verbindingsplaten en tankwanden worden geïnduceerd. Multi-split-ontwerpen vereisen vaak magnetische afscherming op de binnenwanden van de tank, evenals sleufklemmen of het gebruik van niet-magnetische materialen, om zwerfverliezen te verminderen. Selectie van koelmethode

Multi-split gelijkrichtertransformatoren met grote capaciteit maken doorgaans gebruik van geforceerde olie-waterkoeling (OFWF) of geforceerde olie-luchtkoeling (OFAF). De selectie van koelers moet rekening houden met de extra warmte die wordt gegenereerd door door harmonischen veroorzaakte verliezen; thermische berekeningen kunnen niet uitsluitend vertrouwen op schattingen die zijn gebaseerd op sinusoïdale stroomfrequenties.

Productie en testen

Wikkelingen worden gewikkeld met behulp van getransponeerde geleiders of meerdere parallelle geleiders, waarbij betrouwbare isolerende barrières tussen gespleten takken worden geplaatst. Na de montage ondergaat het actieve onderdeel een verwerking in een vacuümdroogsysteem in de kerosinedampfase om vocht en gassen grondig uit de isolatiecomponenten te verwijderen.

Naast standaard fabriekstests worden metingen uitgevoerd voor de gespleten impedantie tussen takken, isolatieweerstand tussen takken en weerstandsspanningsniveaus. Voor producten met een classificatie van 35 kV en hoger worden bliksemimpulstests en metingen van gedeeltelijke ontlading uitgevoerd. Specifieke vereisten zijn onder meer temperatuurstijgingstests voor elke gesplitste tak om de temperatuurstijging op de hotspot onder nominale harmonische stromen te verifiëren.

Testgegevens worden gearchiveerd op serienummer, waardoor traceerbaarheid tot aan de wikkel-, kernstapel- en droogprocessen wordt gegarandeerd. Het bedrijf is ISO 9001:2015, ISO 14001 en ISO 45001 gecertificeerd.

Veelgestelde vragen

Vraag: Wat is de relatie tussen "multi-split" en "multiplexing"?

"Multi-split" verwijst naar een structureel ontwerp waarbij de wikkeling aan de klepzijde is verdeeld in meerdere takken die in staat zijn tot onafhankelijke stroomvoorziening. "Multiplexing" verwijst naar het gebruik van faseverschuiving om faseverschillen tussen gelijkrichterbruggen te creëren, waardoor harmonischen aan de netzijde worden geëlimineerd. De twee concepten kunnen worden gecombineerd; Een dual-split transformator kan bijvoorbeeld afzonderlijk stroom leveren aan twee 6-pulsbruggen, waarbij faseverschuiving wordt toegepast om een ​​12-pulssysteem te vormen.

Vraag: Hoe wordt de split-impedantie doorgaans bepaald?

Gesplitste impedantiewaarden worden gespecificeerd door de gelijkrichterfabrikant of systeemontwerper, voornamelijk gebaseerd op kortsluitstroombeperkingen, circulatiestroomcontrole tussen parallelle bruggen en vereisten voor gelijkspanningsregeling. De transformatorfabrikant past de wikkelopstelling en de afmetingen van het koelkanaal aan om aan de doelimpedantie te voldoen, en verifieert vervolgens het ontwerp door middel van testen.

Vraag: Wat zijn de voordelen van een in-fase invers-parallelle verbinding? 

Door aangrenzende gesplitste wikkelingen in een antiparallelle configuratie aan te sluiten, worden de stroomrichtingen tegengesteld gemaakt, waardoor de resulterende magnetische lekvelden elkaar opheffen; dit vermindert de gleuflekflux, de verwarming van structurele componenten en de elektromagnetische krachten op de wikkelingen aanzienlijk. Dit ontwerp wordt veel gebruikt in gelijkrichttransformatoren met lage spanning en hoge stroomsterkte voor elektrolytische toepassingen.

Vraag: Kunnen de afzonderlijke takken van een multi-splittransformator onafhankelijk werken?

Ja. De aftakkingen aan de klepzijde zijn elektrisch onafhankelijk, waardoor de bijbehorende gelijkrichterbruggen afzonderlijk kunnen worden in- of uitgeschakeld. Wanneer sommige takken buiten dienst worden gesteld, blijven de wikkeling aan de netzijde en de kern operationeel; er moet echter op worden gelet dat de belasting op de overige takken de ontwerplimieten niet overschrijdt.

Vraag: Hoe moet het waterkoelsysteem met geforceerde oliecirculatie worden onderhouden?

Het waterkoelsysteem vereist regelmatige inspectie op lekkages in de koelwaterleidingen en monitoring van het drukverschil tussen de water- en oliecircuits om te voorkomen dat water in de olie binnendringt. Interne kalkaanslag in de koelers kan de warmteafvoer belemmeren; schoonmaakschema's moeten worden bepaald op basis van de waterkwaliteit. Voordat de transformator wordt bekrachtigd, moet eerst het koelsysteem worden gestart; bij uitschakeling moet het koelsysteem als laatste stoppen.

Toepassingsscenario's

Multi-split gelijkrichtertransformatoren worden voornamelijk gebruikt in industriële omgevingen die gelijkstroom met hoge stroomsterkte vereisen, zoals:

● Grootschalige elektrolytische werkplaatsen voor aluminium, koper en zink

● Elektrolytische cellen met chloor-alkali-ionenuitwisselingsmembraan

● Grafitiseringsovens en gelijkstroom-elektroboogovens

● Grootschalige geautomatiseerde galvaniseerproductielijnen

● DC-voedingssystemen voor het smelten van non-ferrometalen

Deze toepassingen vereisen een hoge betrouwbaarheid, uniforme stroomverdeling en onderhoudsgemak – gebieden waar de multi-split structuur aanzienlijke voordelen biedt.