Máy biến áp chỉnh lưu nhiều cuộn dây

Khi dòng điện phía van của hệ thống chỉnh lưu đạt tới hàng chục nghìn ampe, cuộn dây đơn thông thường sẽ trở nên khó sản xuất và kết thúc một cách an toàn. Mặt cắt dây dẫn phát triển vượt quá giới hạn thực tế và các điểm nóng cục bộ trở nên khó kiểm soát hơn. Việc chia cuộn dây phía van thành nhiều nhánh độc lập là một cách để giải quyết vấn đề này. Mỗi nhánh cấp nguồn cho cầu chỉnh lưu riêng của nó, do đó dòng điện trên mỗi nhánh vẫn nằm trong giới hạn thiết kế. Máy biến áp Yulan sản xuất máy biến áp chỉnh lưu nhiều cuộn dây từ 630 kVA đến 80.000 kVA, với các tùy chọn điện áp sơ cấp là 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV và 35 kV.

Chức năng của cấu trúc phân chia

Khi cuộn dây phía van được tách ra, dòng điện trong mỗi nhánh sẽ nhỏ hơn. Dây dẫn và thanh cái trở nên dễ dàng hơn trong việc xác định kích thước và tuyến đường. Các nhánh vẫn được ghép qua lõi và trở kháng phân chia xuất hiện giữa chúng. Trở kháng này giới hạn mức độ lỗi ở một nhánh sẽ ảnh hưởng đến các nhánh khác. Nó cũng giúp triệt tiêu dòng điện tuần hoàn giữa các cầu chỉnh lưu song song.

Trong nhiệm vụ điện phân, cuộn dây chia đôi thường được sử dụng với các kết nối song song ngược pha cùng pha. Hai nhánh có cùng pha điện áp nhưng các dây dẫn của chúng được bố trí ngược chiều nhau. Từ trường sinh ra sẽ triệt tiêu một phần, làm giảm dòng rò rỉ trong các ống cuộn dây và cắt giảm tổn thất tản mát trong kết cấu thép.

Sự sắp xếp phân chia điển hình

Chia đôi

Hai nhánh bên van độc lập cấp nguồn cho hai cầu chỉnh lưu. Đây là sự sắp xếp phổ biến nhất trong các nguồn cung cấp điện phân hoặc mạ điện công suất trung bình.

Chia ba và chia bốn

Ba hoặc bốn nhánh được sử dụng khi tổng dòng điện DC rất cao hoặc khi quy trình cần một số đầu ra DC có thể điều khiển độc lập. Mỗi chi nhánh có thể ngừng hoạt động mà không ảnh hưởng đến các chi nhánh khác.

Chia trục và hướng tâm

Tách trục đặt các đoạn uốn dọc theo chiều cao của chi lõi. Tách xuyên tâm sắp xếp các cuộn dây thành từng lớp thông qua cửa sổ lõi. Hai phương pháp này ảnh hưởng khác nhau đến trở kháng và dòng rò, do đó việc lựa chọn phụ thuộc vào các tham số của bộ chỉnh lưu và đặc tính ngắn mạch cần thiết.

Dữ liệu đánh giá và kết nối

Chi tiết kỹ thuật

Trở kháng phân chia là một trong những thông số quan trọng hơn trong các máy biến áp này. Nó ảnh hưởng đến việc chia sẻ dòng điện giữa các cây cầu và dòng điện cực đại khi có sự cố phía van. Trở kháng phân chia thấp có nghĩa là lỗi ở một nhánh sẽ tạo ra nhiễu loạn lớn ở các nhánh khác. Giá trị cao sẽ làm tăng thêm tổn thất và làm xấu đi quy định đầu ra DC. Mục tiêu trở kháng thường được cung cấp bởi nhà thiết kế bộ chỉnh lưu và nhà sản xuất máy biến áp đạt được mục tiêu đó bằng cách điều chỉnh vị trí cuộn dây và kích thước ống làm mát.

Các dây dẫn phía van vẫn là một thách thức ngay cả sau khi chia tách. Các thanh đồng song song là phổ biến, với khoảng cách và chuyển vị cẩn thận để giữ cho dòng điện phân bố đều. Một số thiết kế sử dụng bảng đấu nối lớn trên thành bể để giảm điện trở tiếp xúc và giúp kết nối trường dễ dàng hơn.

Trường rò rỉ mạnh từ các cuộn dây có dòng điện cao cũng gây ra hiện tượng dòng điện xoáy nóng lên trong thùng chứa và các kết cấu kẹp. Tấm chắn từ thường được thêm vào thành bể bên trong cho các thiết bị lớn hơn. Các tấm kẹp có thể có rãnh hoặc được làm từ vật liệu không có từ tính để cắt tổn thất tản mát.

Lựa chọn làm mát không nên chỉ dựa vào dòng điện hình sin. Dòng điện hài từ bộ chỉnh lưu làm tăng thêm tổn thất, vì vậy định mức bộ làm mát phải bao gồm cả biên độ này. Làm mát bằng nước cưỡng bức bằng dầu thường gặp ở các máy biến áp điện phân rất lớn, trong khi làm mát bằng không khí cưỡng bức thường đủ cho các máy biến áp có công suất trung bình.

Sản xuất và xác minh

Cuộn dây sử dụng dây dẫn chuyển vị hoặc nhiều dây dẫn song song. Rào chắn cách nhiệt được đặt giữa các nhánh bị chia cắt. Sau khi lắp ráp, bộ phận lõi và cuộn dây sẽ trải qua quá trình sấy chân không pha hơi dầu hỏa để loại bỏ độ ẩm và khí.

Các thử nghiệm định kỳ bao gồm điện trở cuộn dây, tỷ số điện áp, điện trở cách điện, khả năng chịu tần số nguồn, quá điện áp cảm ứng, tổn thất không tải, tổn thất tải và trở kháng ngắn mạch. Ngoài ra, trở kháng phân chia giữa các nhánh được đo và cách điện giữa các nhánh được xác minh. Thử nghiệm xung sét và phóng điện cục bộ được thực hiện đối với điện áp sơ cấp từ 35 kV trở lên. Các thử nghiệm độ tăng nhiệt với phổ hài quy định có thể được bố trí khi người mua cung cấp đặc tính tải dự kiến.

Kết quả kiểm tra được lưu trữ theo số sê-ri và có thể truy ngược lại hồ sơ cuộn dây, xếp chồng lõi và sấy khô. Công ty có các chứng chỉ ISO 9001:2015, ISO 14001 và ISO 45001.

Câu hỏi trước khi đặt hàng

Mối quan hệ giữa đa cuộn dây và đa xung là gì?

Chúng là những khái niệm riêng biệt. Nhiều cuộn dây có nghĩa là cuộn dây phía van được chia thành các nhánh có thể cung cấp cho các cầu khác nhau. Đa xung có nghĩa là những cây cầu đó được dịch pha để triệt tiêu sóng hài phía sơ cấp. Một máy biến áp chia đôi có thể cấp nguồn cho hai cầu được dịch pha 30° để tạo ra hệ thống 12 xung.

Ai xác định trở kháng phân chia?

Nhà sản xuất bộ chỉnh lưu hoặc nhà thiết kế hệ thống điện cung cấp giá trị mục tiêu. Sau đó, nhà sản xuất máy biến áp sẽ thiết kế sơ đồ cuộn dây để đáp ứng yêu cầu đó và xác nhận kết quả trong quá trình thử nghiệm.

Điều gì làm cho kết nối song song nghịch đảo cùng pha trở nên hữu ích?

Nó làm giảm trường rò rỉ bên trong máy biến áp. Vì hai dòng điện nhánh chạy ngược chiều nhau nên trường của chúng triệt tiêu một phần. Điều này làm giảm nhiệt độ cấu trúc và giảm lực điện từ trên cuộn dây.

Các chi nhánh riêng lẻ có thể hoạt động trong khi các chi nhánh khác bị đóng cửa không?

Đúng. Mỗi nhánh phía van độc lập nên cầu chỉnh lưu tương ứng có thể được chuyển mạch riêng. Cuộn dây sơ cấp và lõi vẫn được cấp điện nhưng các nhánh hoạt động phải nằm trong giới hạn dòng điện thiết kế của chúng.

Hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức được bảo trì như thế nào?

Áp suất dầu phải luôn cao hơn áp suất nước để mọi rò rỉ sẽ chảy từ dầu sang nước chứ không phải ngược lại. Đường ống nước phải được kiểm tra cặn và rò rỉ theo lịch trình thường xuyên. Hệ thống làm mát phải khởi động trước khi máy biến áp được cấp điện và tiếp tục chạy sau khi tắt máy.

Nơi những máy biến áp này được sử dụng

Các cơ sở lắp đặt điển hình bao gồm phòng điện phân nhôm, đồng và kẽm lớn, nhà máy điện phân màng clo-kiềm, lò than chì hóa, lò hồ quang DC và dây chuyền mạ điện tự động. Các quy trình này yêu cầu dòng điện một chiều ổn định ở mức rất cao và cấu trúc nhiều cuộn dây giúp duy trì việc chia sẻ dòng điện đồng đều và kích thước dây dẫn có thể quản lý được.

Năng lực sản xuất

Máy biến áp Yulan đã chế tạo máy biến áp lò nung và máy biến áp chỉnh lưu từ năm 1999. Nhà máy hoạt động trong điều kiện cấp 110 kV, với sức nâng 80 tấn, hệ thống sấy chân không pha hơi dầu hỏa 400 kW, hệ thống thử xung 1.200 kV và máy biến áp thử nghiệm tần số điện không phóng điện cục bộ 400 kV. Các cơ sở này hỗ trợ quá trình xử lý cách điện và thử nghiệm tại nhà máy máy biến áp chỉnh lưu nhiều cuộn dây cỡ lớn.

Để tính toán trở kháng phân chia, sắp xếp cuộn dây dành riêng cho dự án hoặc bản vẽ phác thảo, hãy liên hệ với bộ phận kỹ thuật Máy biến áp Yulan.