Transformateur redresseur à 12 impulsions

L'atténuation des harmoniques dans les systèmes redresseurs commence généralement par l'augmentation du nombre d'impulsions. Un redresseur à 6 impulsions génère des harmoniques de rang inférieur (telles que les 5ème et 7ème) côté réseau, affectant la qualité de l'énergie et augmentant les pertes d'équipement. En alimentant deux ponts redresseurs à 6 impulsions via un transformateur déphaseur — créant une différence de phase de 30 ° entre leurs côtés CA — une sortie à 12 impulsions est obtenue du côté CC. Théoriquement, les 5ème et 7ème harmoniques s'annulent, laissant les 11ème et 13ème harmoniques résiduelles primaires, réduisant ainsi considérablement le contenu harmonique. Les transformateurs redresseurs à 12 impulsions de Yulan Transformer vont de 630 kVA à 80 000 kVA, avec des tensions nominales côté réseau comprenant 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV et 35 kV.

Configurations structurelles

Il existe deux manières courantes de mettre en œuvre un transformateur redresseur à 12 impulsions :

Méthode 1 : deux transformateurs indépendants

Deux transformateurs redresseurs à 6 impulsions sont conçus avec des déphasages de +15° et -15°, respectivement, et connectés en parallèle pour alimenter deux ensembles de ponts redresseurs. Cette configuration offre une flexibilité d'aménagement — permettant à une unité de fonctionner pendant que l'autre subit une maintenance — mais nécessite un encombrement plus important.

Méthode 2 : Transformateur unique avec deux enroulements

Un seul transformateur est équipé de deux ensembles d’enroulements côté vanne – un connecté en étoile et un connecté en triangle – créant naturellement une différence de phase de 30°. Cette configuration est compacte, même si une panne dans une seule unité affecte l'ensemble de la charge.

Les utilisateurs peuvent choisir la configuration en fonction de l'espace disponible sur le site, des stratégies de maintenance et des exigences de fiabilité. Les deux méthodes sont équivalentes en termes de performances de suppression des harmoniques.

Industries applicables

Les solutions de redressement à 12 impulsions sont couramment utilisées dans les applications avec des limites strictes sur les harmoniques du réseau, notamment :

● Systèmes d'alimentation électrique de traction pour le transport ferroviaire urbain

● Électrolyse des métaux non ferreux (par exemple, aluminium et cuivre)

● Électrolyse chlore-alcali dans l'industrie chimique

● Alimentations pour fours à arc électrique DC

● Lignes de production de galvanoplastie à grande échelle

Les installations industrielles doivent respecter les limites d'harmoniques IEEE 519 ou GB/T 14549

Paramètres de données

Conception d'enroulement à déphasage

L'angle de déphasage est obtenu en ajustant la configuration de connexion des enroulements. Les méthodes courantes de déphasage incluent les connexions en triangle étendu et les connexions en zigzag. Le nombre de tours dans les enroulements déphaseurs doit être calculé avec précision ; un écart excessif dans l'angle de déphasage peut augmenter les courants de circulation entre les deux ponts redresseurs, compromettant ainsi les performances d'annulation des harmoniques. Les normes exigent généralement que l'écart d'angle de déphasage soit contrôlé à ± 0,5 °.

Pour les configurations impliquant deux transformateurs séparés, l'impédance de court-circuit des deux unités doit être étroitement adaptée ; un écart excessif entraîne une répartition inégale de la charge et réduit la capacité de suppression des harmoniques du système à 12 impulsions. Yulan Transformer vérifie le nombre de tours d'enroulement de déphasage pour chaque unité individuelle pendant les processus de bobinage et d'assemblage, et mesure l'angle de déphasage réel pendant les tests d'acceptation en usine, en enregistrant les résultats dans le rapport de test.

Pertes et augmentation de température

Alors que les transformateurs redresseurs à 12 impulsions éliminent les 5e et 7e harmoniques, ce qui entraîne des pertes d'enroulement supplémentaires inférieures par rapport aux systèmes à 6 impulsions, les 11e et 13e harmoniques persistent. Par conséquent, la conception doit toujours tenir compte des pertes par courants de Foucault. La densité de flux magnétique de fonctionnement du noyau est maintenue inférieure à celle des transformateurs de distribution standard pour éviter la saturation provoquée par la polarisation CC pendant les processus transitoires du redresseur.

Les pertes de charge sont légèrement inférieures à celles des transformateurs à 6 impulsions de même capacité, la différence spécifique dépendant de la méthode de déphasage et de la structure de l'enroulement. Les clients peuvent demander des calculs de pertes et des données estimées sur l’augmentation de la température au cours de la phase de proposition technique.

Fabrication et tests

Une fois la partie active assemblée, elle subit un traitement dans un système de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène. Pour les unités haute capacité, les enroulements côté vanne utilisent des conducteurs transposés ou plusieurs conducteurs parallèles, avec des structures de transposition incorporées aux extrémités des enroulements. Un blindage magnétique est installé sur les parois intérieures du réservoir – configuré en fonction de la capacité de l'unité – pour réduire les pertes parasites causées par les champs magnétiques harmoniques.

En plus des éléments standard, les tests d'acceptation en usine comprennent la mesure de l'angle de déphasage, les tests d'isolation entre les enroulements côté vanne et la mesure des décharges partielles. Pour les unités évaluées à 35 kV et plus, les tests de choc de foudre sont effectués conformément aux normes en vigueur. Les données de test sont archivées par numéro de série, garantissant la traçabilité jusqu'aux étapes de bobinage et d'empilage du noyau.

FAQ

Q : Un système de transformateur redresseur à 12 impulsions nécessite-t-il nécessairement deux transformateurs ?

Pas nécessairement. Un seul transformateur équipé de deux ensembles d'enroulements côté vanne – un connecté en étoile et un connecté en triangle – peut atteindre un déphasage de 30 °, permettant un redressement à 12 impulsions. Alternativement, l'utilisation de deux transformateurs indépendants répartit la fonction de déphasage sur deux unités, facilitant ainsi un fonctionnement et une maintenance séparés.

Q : Comment la précision de l’angle de déphasage affecte-t-elle le système ?

Les écarts dans l'angle de déphasage perturbent la symétrie entre les deux ponts redresseurs, provoquant un déséquilibre côté courant continu et empêchant l'annulation complète des 5ème et 7ème harmoniques côté réseau. Lorsque l'écart est contrôlé à ± 0,5 °, les performances de suppression des harmoniques répondent généralement aux exigences techniques.

Q : Dans quelle mesure le coût d’un système à 12 impulsions est-il plus élevé que celui d’un système à 6 impulsions ?

L'augmentation des coûts provient principalement de la complexité de conception et de fabrication des bobinages déphaseurs. Une configuration à une seule unité et à double enroulement coûte 15 à 25 % de plus qu'un transformateur à 6 impulsions de même capacité ; une configuration indépendante à deux unités entraîne également des coûts supplémentaires pour l'appareillage et l'espace au sol. Cependant, les économies réalisées sur les équipements de filtrage et les coûts de maintenance peuvent compenser la différence de prix dans certains projets.

Q : Un système à 6 impulsions existant peut-il être transformé en un système à 12 impulsions ?

Les options de modernisation sont limitées. Si le transformateur d'origine comprend déjà des enroulements déphaseurs ou une structure à double enroulement, la conversion peut être réalisée en ajustant le câblage externe. Dans le cas contraire, le transformateur doit être remplacé, car des enroulements déphaseurs doivent être incorporés lors de la phase de fabrication.

Q : Pour quelles plages de capacité les transformateurs redresseurs à 12 impulsions sont-ils adaptés ?

Des conceptions sont disponibles pour des capacités supérieures à 630 kVA. Une structure à une seule unité et à double enroulement est plus économique pour les capacités inférieures, tandis qu'une configuration de transformateur indépendant à deux unités est souvent préférée pour les capacités plus élevées afin de faciliter le transport et la maintenance. Le choix spécifique dépend de la configuration du projet et des exigences de fiabilité.

Capacités d'ingénierie

Yulan Transformer fabrique des transformateurs de four électrique et des transformateurs redresseurs depuis 1999, possédant les capacités nécessaires pour fabriquer et tester des produits évalués à 110 kV et moins. L'équipement clé comprend une capacité de levage de 80 tonnes, un système de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène de 400 kW, un équipement de test par impulsions de 1 200 kV et un transformateur de test à fréquence industrielle sans décharge partielle de 400 kV. Ces installations permettent à l'entreprise de répondre aux exigences en matière de traitement d'isolation et de tests d'acceptation en usine pour les transformateurs redresseurs à 12 impulsions de grande capacité. Veuillez contacter le service technique de Yulan Transformer pour obtenir des solutions de déphasage spécifiques au projet, des rapports de calcul des pertes ou des dessins d'encombrement.