Transformateur redresseur multi-split

Dans les systèmes d'électrolyse, de galvanoplastie et les entraînements CC à grande échelle, le courant CC côté vanne peut atteindre des dizaines de milliers d'ampères. L'utilisation d'un enroulement côté vanne à trajet unique entraîne une section de conducteur trop grande, ce qui rend le câblage et le câblage des bornes difficiles, tout en augmentant également le risque de surchauffe localisée à mesure que le courant augmente. Les transformateurs redresseurs multi-split divisent l'enroulement côté vanne en plusieurs branches indépendantes, chacune alimentant un pont redresseur différent ; cela réduit le courant par branche et améliore la flexibilité opérationnelle du système. Yulan Transformer fabrique des transformateurs redresseurs multi-split avec des capacités allant de 630 kVA à 80 000 kVA et des tensions nominales côté réseau de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV et 35 kV.

Fonction de la structure divisée

La division de l'enroulement côté vanne réduit le courant dans chaque branche, diminuant ainsi la section transversale du conducteur requise et les spécifications du jeu de barres terminal, ce qui simplifie la fabrication. Les branches divisées sont couplées via le circuit magnétique du noyau, créant une « impédance divisée » spécifique. Cette impédance limite l'impact d'un court-circuit dans une branche sur les autres et supprime les courants circulant entre les ponts redresseurs.

Dans les alimentations CC pour électrolyse, la structure multi-split est souvent combinée avec une configuration « parallèle inverse en phase ». Les enroulements divisés adjacents partagent la même phase de tension mais ont des directions de sortie opposées, provoquant l'annulation des champs magnétiques ; cela réduit le flux de fuite des fentes et les pertes parasites dans les composants structurels.

Configurations fractionnées courantes

Double division

Le bobinage côté vanne est divisé en deux branches indépendantes, chacune pouvant être connectée à un pont redresseur séparé. La structure à double division est la configuration la plus simple et est couramment utilisée pour les alimentations d'électrolyse ou de galvanoplastie de capacité moyenne.

Triple-split et quadruple-split

L'enroulement côté vanne est divisé en trois ou quatre branches, adaptées aux applications nécessitant des courants plus élevés ou plusieurs sorties CC. Chaque branche peut être commutée indépendamment, permettant aux branches restantes de continuer à fonctionner même si une partie de la charge est déconnectée.

Division axiale et division radiale

La division axiale implique la disposition de segments d'enroulement haute et basse tension le long de la hauteur de la branche centrale, tandis que la division radiale implique la formation de plusieurs couches d'enroulement dans la direction radiale. Ces deux méthodes aboutissent à des distributions d'impédance et de flux de fuite différentes ; le choix dépend des paramètres du redresseur et des exigences de court-circuit. Spécifications techniques

Paramètre d'article

Défis de conception

Contrôle d'impédance divisée

L'ampleur de l'impédance divisée affecte directement la répartition du courant entre les ponts redresseurs et les niveaux de courant de court-circuit. Si l'impédance est trop faible, des fluctuations de courant importantes se produisent dans d'autres branches lors d'un défaut sur une seule branche ; si elles sont trop élevées, les pertes augmentent et les performances de régulation de la tension de sortie CC se détériorent. La conception nécessite d'atteindre les valeurs cibles grâce à la disposition des enroulements et aux ajustements des dimensions géométriques, en fonction de la plage d'impédance spécifiée par le fabricant du redresseur.

Sortie à courant élevé

Le courant total côté vanne peut atteindre des dizaines de milliers d’ampères ; même après séparation, le courant dans une seule branche reste très élevé. Les sorties utilisent généralement plusieurs barres omnibus en cuivre parallèles ; des mesures d'espacement et de transposition uniformes sont nécessaires pour garantir une répartition uniforme du courant entre les barres parallèles et éviter une surchauffe localisée. Certains produits comportent des borniers de grande surface sur la paroi latérale du réservoir pour minimiser la résistance de contact.

Flux de fuite et chauffage des composants structurels

Les enroulements à courant élevé génèrent des champs magnétiques de fuite intenses, induisant des courants de Foucault dans les structures de serrage, les plaques de fixation et les parois des réservoirs. Les conceptions multi-split nécessitent souvent un blindage magnétique sur les parois intérieures du réservoir, ainsi que des pinces à fentes ou l'utilisation de matériaux non magnétiques, pour réduire les pertes parasites. Sélection de la méthode de refroidissement

Les transformateurs redresseurs multi-split de grande capacité utilisent généralement un refroidissement par eau à huile forcée (OFWF) ou un refroidissement par air à huile forcée (OFAF). Le choix du refroidisseur doit tenir compte de la chaleur supplémentaire générée par les pertes induites par les harmoniques ; les calculs thermiques ne peuvent pas s’appuyer uniquement sur des estimations basées sur les courants sinusoïdaux à fréquence industrielle.

Fabrication et tests

Les enroulements sont enroulés à l'aide de conducteurs transposés ou de plusieurs conducteurs parallèles, avec des barrières isolantes fiables placées entre les branches divisées. Après l'assemblage, la partie active subit un traitement dans un système de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène pour éliminer complètement l'humidité et les gaz des composants isolants.

En plus des tests standard en usine, des mesures sont effectuées pour l'impédance divisée entre les branches, la résistance d'isolation entre les branches et les niveaux de tension de tenue. Pour les produits évalués à 35 kV et plus, des tests de choc de foudre et des mesures de décharges partielles sont effectués. Les exigences spécifiques incluent des tests d'échauffement pour chaque branche divisée afin de vérifier l'augmentation de la température du point chaud sous les courants harmoniques nominaux.

Les données de test sont archivées par numéro de série, garantissant ainsi la traçabilité jusqu'aux processus de bobinage, d'empilement des noyaux et de séchage. L'entreprise est certifiée ISO 9001 :2015, ISO 14001 et ISO 45001.

FAQ

Q : Quelle est la relation entre le « multi-split » et le « multiplexage » ?

« Multi-split » fait référence à une conception structurelle dans laquelle l'enroulement côté vanne est divisé en plusieurs branches capables d'une alimentation indépendante. Le « multiplexage » fait référence à l'utilisation du déphasage pour créer des différences de phase entre les ponts redresseurs, éliminant ainsi les harmoniques côté réseau. Les deux concepts peuvent être combinés ; par exemple, un transformateur à double division peut alimenter séparément deux ponts à 6 impulsions, avec un déphasage appliqué pour former un système à 12 impulsions.

Q : Comment l’impédance divisée est-elle généralement déterminée ?

Les valeurs d'impédance divisée sont spécifiées par le fabricant du redresseur ou le concepteur du système, en fonction principalement des limitations de courant de court-circuit, du contrôle du courant de circulation entre les ponts parallèles et des exigences de régulation de la tension continue. Le fabricant du transformateur ajuste la disposition des enroulements et les dimensions du conduit de refroidissement pour répondre à l'impédance cible, vérifiant ensuite la conception par des tests.

Q : Quels sont les avantages de la connexion parallèle inverse en phase ? 

En connectant des enroulements divisés adjacents dans une configuration antiparallèle, les directions du courant sont rendues opposées, ce qui provoque l'annulation des champs magnétiques de fuite résultants ; cela réduit considérablement le flux de fuite des fentes, l'échauffement des composants structurels et les forces électromagnétiques sur les enroulements. Cette conception est largement utilisée dans les transformateurs redresseurs basse tension et courant élevé pour les applications électrolytiques.

Q : Les branches individuelles d’un transformateur multi-split peuvent-elles fonctionner indépendamment ?

Oui. Les dérivations côté vanne sont électriquement indépendantes, ce qui permet d'activer ou de désactiver séparément les ponts redresseurs correspondants. Lorsque certaines branches sont mises hors service, le bobinage côté réseau et le noyau restent opérationnels ; cependant, il faut veiller à ce que la charge sur les branches restantes ne dépasse pas les limites de conception.

Q : Comment le système de refroidissement par eau à circulation d'huile forcée doit-il être entretenu ?

Le système de refroidissement par eau nécessite une inspection régulière des fuites dans la tuyauterie d'eau de refroidissement et une surveillance de la pression différentielle entre les circuits d'eau et d'huile pour empêcher l'eau de pénétrer dans l'huile. Le tartre interne dans les refroidisseurs peut nuire à la dissipation thermique ; les horaires de nettoyage doivent être déterminés en fonction de la qualité de l’eau. Avant que le transformateur ne soit mis sous tension, le système de refroidissement doit d'abord être démarré ; lors de l'arrêt, le système de refroidissement doit être le dernier à s'arrêter.

Scénarios d'application

Les transformateurs redresseurs multi-split sont principalement utilisés dans les environnements industriels nécessitant une alimentation CC à courant élevé, tels que :

● Ateliers d'électrolyse à grande échelle pour l'aluminium, le cuivre et le zinc

● Cellules électrolytiques à membrane échangeuse d'ions chlore-alcali

● Fours de graphitisation et fours à arc électrique DC

● Lignes de production automatisées de galvanoplastie à grande échelle

● Systèmes d'alimentation CC pour la fonderie de métaux non ferreux

Ces applications exigent une fiabilité élevée, une distribution de courant uniforme et une facilité de maintenance – des domaines dans lesquels la structure multi-split offre des avantages significatifs.