Transformateur de puissance pour four à arc submergé

Les transformateurs de puissance des fours à arc submergé sont utilisés pour produire des ferroalliages, du carbure de calcium, du silicium industriel et des matériaux similaires. Les électrodes restent enfouies dans la charge pendant le fonctionnement, de sorte que la charge électrique est plus stable que dans un four à arc ouvert, mais le courant secondaire est extrêmement élevé et le facteur de puissance est généralement faible. Yulan Transformer fournit des transformateurs pour fours à arc submergé de 1 000 kVA à 80 000 kVA, avec des tensions primaires de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV ou 110 kV. La tension secondaire et les dispositions des prises sont adaptées au type de four et au matériau en cours de fusion.

Ce qui distingue ce devoir

● Tension secondaire : généralement 100 V à 300 V, selon la taille du four et le produit

● Courant secondaire : peut dépasser 30 000 A sur les gros fours

● Modèle de charge : relativement stable, mais de longues périodes à pleine charge créent un stress thermique

● Facteur de puissance : souvent compris entre 0,7 et 0,8, nécessitant une compensation au niveau du système

● Service de changeur de prises : ajustements de tension fréquents pendant les différentes étapes de fusion

● Impédance : supérieure à celle d'un transformateur de puissance standard pour limiter les oscillations de courant et protéger les enroulements

Gamme de spécifications

Modèles de référence

Les données ci-dessous proviennent de livraisons précédentes. Les valeurs finales sont confirmées dans les documents d'usine.

La tension primaire peut être adaptée de 6 kV jusqu'à 110 kV. Une tension plus élevée réduit le courant primaire et les pertes de ligne, mais augmente les exigences d'isolation et l'espace du site.

Considérations de conception

Arrangement de bobinage et de plomb

Les enroulements secondaires utilisent des conducteurs transposés avec plusieurs branches parallèles. Les conducteurs sont formés de barres de cuivre empilées avec des directions de courant opposées pour réduire les champs magnétiques externes. De grands borniers sont montés sur la paroi du réservoir pour gérer la résistance de contact et simplifier les connexions sur le terrain.

Sélection d'impédance

L'impédance n'est pas une valeur standard fixe. Il est spécifié par le concepteur électrique du four en fonction du niveau de court-circuit du réseau et du processus de fusion. Une impédance plus élevée limite les pics de courant et stabilise la charge, mais réduit également la puissance absorbée effective. Les valeurs typiques pour les fours à arc submergé se situent entre 6 % et 15 %.

Changeur de prises en charge

La plupart des grandes unités utilisent un changement de prise en charge car la tension du four doit être ajustée à mesure que la charge fond et que la résistance change. Le changeur de prises est utilisé fréquemment et doit être sélectionné pour un usage intensif. Certaines installations utilisent une disposition grossière-fine pour réduire l'usure des contacts.

Refroidissement

La densité de perte est élevée, c'est pourquoi le refroidissement forcé par eau d'huile ou le refroidissement forcé par air d'huile est courant sur les unités plus grandes. Les systèmes refroidis par eau doivent maintenir la pression de l’huile au-dessus de la pression de l’eau pour empêcher la pénétration d’eau. La valeur nominale du refroidisseur doit inclure les pertes supplémentaires dues aux courants harmoniques, et pas seulement au courant fondamental.

Harmoniques et pertes parasites

La charge contient un contenu harmonique qui augmente les pertes turbulentes dans les enroulements et l’échauffement structurel. Un blindage magnétique est installé sur la surface intérieure du réservoir et les sections transversales des conducteurs incluent une marge pour le chauffage harmonique. Ces mesures évitent les points chauds lors de longs trajets à pleine charge.

Questions courantes

Un transformateur de four à arc immergé peut-il remplacer un transformateur de four à arc ouvert ?

Généralement non. Les deux types de fours ont un comportement de charge différent. Les fours à arc ouvert produisent de violentes oscillations de courant qui nécessitent un renforcement spécial contre les courts-circuits. Les fours à arc submergé ont un courant plus stable mais une contrainte thermique plus élevée. Leur échange nécessiterait un examen complet de l’impédance, de la plage de prise et de la résistance mécanique.

Pourquoi la gamme de robinetterie est-elle si large ?

La résistance de la charge change à mesure qu'elle fond et réagit. L'opérateur ajuste la tension pour contrôler la température du four et la vitesse de réaction. Une gamme de tarauds plus large permet un contrôle plus précis du processus, ce qui est particulièrement important pour des produits comme le carbure de calcium ou le silicium métallique.

Quel est le facteur de puissance typique ?

La plupart des fours à arc submergé fonctionnent avec un facteur de puissance compris entre 0,7 et 0,8. Des condensateurs de compensation sont généralement installés au niveau de la sous-station ou du bus du four pour améliorer le facteur de puissance global de l'usine et réduire les frais de demande.

Comment la tension primaire affecte-t-elle la conception ?

Une tension primaire plus élevée, telle que 110 kV, réduit le courant primaire pour une puissance nominale donnée. Cela permet de réduire la taille des câbles et des appareillages de commutation du côté primaire et de réduire les pertes en ligne. Cependant, les niveaux d’isolation augmentent et le transformateur devient physiquement plus grand et plus coûteux.

Quel entretien le système de refroidissement nécessite-t-il ?

Pour le refroidissement forcé de l'huile et de l'eau, la pression de l'huile doit toujours dépasser la pression de l'eau. Les tubes du refroidisseur doivent être nettoyés selon un calendrier basé sur la qualité de l’eau. Le système de refroidissement doit démarrer avant la mise sous tension du transformateur et continuer à fonctionner après l'arrêt jusqu'à ce que la température de l'enroulement baisse.

Production et vérification

Yulan Transformer produit des transformateurs de four depuis 1999, avec des unités de four à arc submergé fournies aux producteurs de ferroalliages, de carbure de calcium et de silicium métallique. L'usine est équipée d'une capacité de levage de 80 tonnes, d'un système de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène de 400 kW, d'un système de test par impulsion de 1 200 kV et d'un transformateur de test de fréquence industrielle sans décharge partielle de 400 kV. Chaque unité est soumise à des tests de résistance CC d'enroulement, de rapport de tension, de résistance d'isolement, de tenue à la fréquence industrielle, de surtension induite, de perte à vide, de perte de charge, d'impédance de court-circuit et de fonctionnement du changeur de prises en charge avant expédition. Les enregistrements de tests sont archivés par numéro de série et liés aux enregistrements de bobinage et d'empilement de noyaux. L'entreprise est certifiée ISO 9001 :2015, ISO 14001 et ISO 45001.

Pour une conception spécifique au projet, des calculs de pertes ou des dessins d'encombrement, contactez le service technique de Yulan Transformer.