Günümüzde, güç elektroniği teknolojisinin endüstriyel üretime derinlemesine entegrasyonuyla birlikte, geleneksel dağıtım ekipmanlarından farklı olan özel bir transformatör, giderek daha önemli bir rol oynamaktadır.doğrultucu trafo. Normal bir güç transformatörünün görevi, bir AC voltajını diğerine dönüştürmektir; doğrultucu transformatörün görevi ise daha da özeldir -, doğrultucu ekipmanı için özel bir güç transformatörüdür; bu, AC güç şebekesinin voltajını doğrultucu cihazın ihtiyaç duyduğu AC voltajına dönüştürür ve faz numarası ve faz açısının dönüştürülmesiyle son olarak doğrultucu bileşenleri aracılığıyla DC elektrik enerjisi çıkışı sağlar. Endüstride kullanılan DC güç kaynaklarının büyük çoğunluğu, doğrultucu transformatörler ve doğrultucu ekipmanları aracılığıyla AC güç şebekelerinden sağlanır. Peki doğrultucu transformatörler ile arasındaki temel farklar nelerdir?sıradan güç transformatörleri? Elektroliz, çekiş, iletim ve hatta yüksek-voltajlı doğru akım iletimi gibi yüksek-güç uygulamalarında "çok darbeli faz-kaydırma" şeklindeki temel teknolojisiyle nasıl öne çıkıyor?
Temel tanımdan yola çıkarak doğrultucu transformatörler doğrultucu sistemlere hizmet etmektedir. Giriş terminalleri AC güç şebekesine bağlanır ve dahili voltaj dönüşümü ve faz düzenlemesinden sonra, belirli fazlara sahip birden fazla AC güç seti üretirler. Daha sonra tristörler veya doğrultucu diyotlar gibi doğrultucu bileşenler aracılığıyla düzgün DC çıkışı elde ederler. Bu çalışma süreci, doğrultucu transformatörlerin tasarım açısından güç transformatörlerinden tamamen farklı bir odağa sahip olduğunu belirler. Bir doğrultucu transformatörünün çıkışı tek bir sinüs dalgası değildir, ancak doğrultucu köprüsüne - belirli bir açıda faz kaymaları ile birden fazla AC voltajı seti gerektirir; örneğin, 12 darbeli bir doğrultucu sisteminde, valf tarafındaki iki üç-fazlı sargının çıkışı 30 derecelik elektrik açısı kadar farklılık gösterir; 24 darbeli bir sistemde, iki transformatörün ızgara tarafı bobinleri pozitif ve negatif 7,5 derece kaydırılır, bu da vana tarafı çıkışında 15 derecelik bir faz farkına neden olur. Bu "faz kaydırmalı çoklu darbe" teknolojisi, redresör transformatörlerini sıradan transformatörlerden ayıran temel özelliktir.
Doğrultucu transformatörlerini anlamanın anahtarı, darbe sayısı ile faz kaydırma teknolojisi arasındaki doğal mantığı anlamaktır. -Darbe sayısı olarak adlandırılan sayı, doğrultucunun bir güç frekansı döngüsü içinde çıkış yaptığı DC titreşim sayısını ifade eder. Sıradan altı darbeli doğrultma sistemleri AC-DC dönüşümü gerçekleştirebilse de, güç şebekesindeki temel dalganın katları olan frekanslarda harmonik akımlar üretecekler - 6K ± 1 (yani. 5'inci, 7'nci, 11'inci, 13'üncü, vb.) karakteristik harmonik sıraları, güç şebekesinde önemli kirliliğe neden olacak. Şebeke tarafındaki harmonikleri bastırmak ve güç kalitesini iyileştirmek için, endüstri genel olarak "çoklu darbe" fikrini benimser; bu, doğrultucu transformatöründe farklı fazlara sahip birden fazla sekonder sargı setinin darbe katsayıları iki katına çıkacak şekilde düzenlenmesi anlamına gelir. 12 darbeli doğrultmayı örnek alırsak, sekonder sargıyı yıldız bağlantılı ve köşe bağlantılı iki üç fazlı sargı olarak tam 30 derecelik çıkış faz farkına sahip olarak tasarlayarak, 5. ve 7. karakteristik harmonikler düzeltme sonrasında ortadan kaldırılabilir. Darbe sayısını 24 darbeye daha da çıkarmak, 11. ve 13. harmonikleri etkili bir şekilde bastırabilir. Elektrokimyasal alüminyum elektrolizi gibi yüksek güçlü uygulamalarda, daha karmaşık faz değiştiren sargı tasarımları yoluyla, sistem darbe sayısı 60 darbeye bile ulaşabilir; bu da güç sisteminin nominal yük altında son derece yüksek düzgünlük ve düşük harmonik içerikle çalışmasını sağlar. Doğrultucu transformatörün darbe sayısı ne kadar yüksek olursa, DC çıkışının yumuşatma performansının o kadar iyi olduğu ve elektrik şebekesinde o kadar az kirliliğe neden olduğu söylenebilir. Bununla birlikte, karşılık gelen transformatör sargı yapısının ve faz kaydırma işleminin karmaşıklığı da katlanarak artar.
Yapısal tasarım düzeyinde, redresör transformatörleri genellikle iki ana sargı sistemini benimser: ızgara tarafı ve valf tarafı. Şebeke tarafındaki sargı AC güç şebekesine bağlanır ve faz kayması gereksinimlerine göre Yanbian üçgeni gibi farklı kablolama yöntemleri kullanılabilir; Valf tarafı, sistem darbe gereksinimlerine göre birden fazla çıkış seti halinde tasarlanmış, doğrultucu cihaza güç sağlayan ikincil sargıdır. 12 veya daha fazla darbe sayısına sahip ürünler için genellikle eksenel çift bölünmüş sargı yapısı kullanılır - valf tarafı sargısı, farklı bağlantı gruplarına karşılık gelen, demir çekirdeğin eksenel yönü boyunca iki veya daha fazla bağımsız bobin grubu halinde düzenlenir. Bu tasarım yalnızca her bir valf tarafındaki sargılar arasında doğru faz ilişkisini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda şebeke tarafındaki her bir sargının kısa-devre empedansını komütasyon işlemi sırasında mümkün olduğunca tutarlı tutar, böylece farklı doğrultucu köprü kolları arasındaki akım dağılımını dengeler. Malzemeler ve işlemler açısından, doğrultucu transformatörlerin sargıları genellikle bakır tellerden veya bakır folyolardan yapılır, küçük kapasiteli bobinler katmanlı bir yapıyı benimser, büyük kapasiteli bobinler yeterli havalandırma ve ısı dağılımını sağlamak için bir kek yapısını benimser ve demir çekirdek, birlikte istiflenmiş yüksek geçirgenliğe sahip silikon çelik levhalardan yapılır. Ön kurutma, vakumlu kaplama ve sıcak kürleme gibi bir dizi işlemden sonra bobin ve demir çekirdek, stabil bir genel yapı oluşturarak çalışma gürültüsünü önemli ölçüde azaltır ve ekipmanın kısa- aşırı yük koşulları altında iyi bir toleransa sahip olmasını sağlar. Güç seviyesine ve çalışma koşullarına bağlı olarak, doğrultucu transformatörler yağa batırılmış veya kuru-tipte yapılabilir - birincisi güçlü ısı dağıtma özelliklerine sahiptir ve yüksek gerilim ve büyük kapasiteli sanayi tesislerinde uzun-süreli sürekli çalışmaya uygundur; İkincisi, yağ içermeme ve alevi geciktirme avantajlarından dolayı, şehir içi demiryolu ulaşımındaki yer altı alanları gibi sıkı yangın güvenliği gereksinimleri olan yerlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Doğrultucu transformatörlerin değerini harmonik bastırma açısından inceleyerek vazgeçilmezliğini daha iyi anlayabiliriz. Elektrokimya endüstrisinde kullanılan redresör yükleri genellikle çok büyük boyutlara sahiptir ve bunların ürettiği harmonik akımlar, güç şebekesine enjekte edildiğinde sistem voltajı dalga biçiminin bozulmasına, güç kaynağı kalitesinin düşmesine neden olabilir ve hatta ciddi durumlarda güç üretim ve tüketim ekipmanlarının güvenli çalışmasını tehlikeye atabilir. Bu nedenle endüstri tarafından canlı bir şekilde "güç kirliliği" olarak anılırlar. Doğrultucu transformatör, - kaynağındaki harmonik spektrum dağılımını değiştirerek bu kirliliği azaltır; transformatör içindeki düşük dereceli karakteristik harmonikleri iptal etmek için birden fazla sargı arasında faz kaydırma konfigürasyonunu kullanır, güç şebekesine enjekte edilen yüksek-düzey harmoniklerin içeriğini büyük ölçüde azaltır ve tüm sistemin güç faktörünü iyileştirir. Buna ek olarak, tasarımdaki daha büyük kısa-devre empedansı, kısa-devre akımının etkisini sınırlarken, transformatörün elektriksel izolasyon etkisi, doğrultma ekipmanını şebekeden izole ederek, diğer paralel çalışan ekipmanlar üzerindeki elektromanyetik parazitin etkisini azaltır.
Endüstri uygulamalarında, doğrultucu transformatörlerin kapsamı neredeyse yüksek-güçlü DC güç kaynağı gerektiren tüm alanları kapsar. Elektrokimya endüstrisi redresör transformatörleri için en yaygın kullanılan endüstridir. İster elektrolitik alüminyum üretiminde alüminyum oksidin metalik alüminyuma indirgenmesi, ister klor ve kostik soda üretmek için tuzun elektrolize edilmesi veya hidrojen ve oksijen üretmek için suyun elektrolize edilmesi olsun, bunların hepsi doğrultucu transformatörlerin ultra-yüksek akım DC güç çıkışına dayanır. Alüminyum eritme prosesindeki akım talebi özellikle şaşırtıcıdır -, 173MVA ultra büyük kapasiteli tristörlü elektrolitik alüminyum doğrultucu transformatörü örnek alırsak, bunun doğrultulmuş akımı 2 × 48kA'ya ulaşır ve DC voltajı 1450 volt kadar yüksektir. Demiryolu taşımacılığı alanında, şehir içi metroların, hafif raylı sistemlerin ve tramvayların cer güç kaynağı sistemleri genellikle 750 volt veya 1500 volt DC güç kaynağı kullanır. Doğrultucu transformatör, 35 kV veya 10 kV AC voltajını düşürür ve bunu doğrultucu cihaza besleyerek tren cer motoru için güvenilir DC tahrik enerjisi sağlar. Endüstriyel iletim alanında, doğrultucu transformatörler, büyük çelik haddehanelerindeki, maden vinçlerindeki ve gemi tahrik sistemlerindeki frekans dönüştürücüler için kontrol edilebilir DC girişi sağlar ve böylece DC motor hızının hassas şekilde ayarlanmasını sağlar. Yüksek voltajlı doğru akım iletimi, dönüştürücü istasyonlarındaki doğrultucu transformatörlerin - diğer bir üst düzey uygulama senaryosudur; dönüştürücü transformatörler, alternatif akım ile doğru akım arasındaki dönüştürme görevini üstlenir. Gerilim seviyeleri ± 800 kV'a ve hatta daha yükseğe ulaşabilir ve kapasiteleri gigavolt amperi aşar; bu da izolasyon koordinasyonu ve soğutma sistemlerine son derece zorlu teknik gereksinimler getirir. Ek olarak, elektrokaplama ve elektrik işleme, jeneratör uyarımı, elektrikli araç şarjı ve elektrostatik çökeltici gibi çeşitli senaryolar da, modern endüstrinin DC güç kaynağı sisteminde yeri doldurulamaz bir temel rol oynadığı söylenebilecek doğrultucu transformatörlerin desteğine dayanmaktadır.
İhracat seçimi ve uluslararası sertifikasyon açısından redresör transformatörlerine yönelik standart sistem ve test öğeleri, sıradan güç transformatörlerinden farklıdır. Endüstriyel düzeltme uygulamaları için, IEC 61378 serisi standartları uluslararası düzeyde tanınan temel yönergelerdir; Bölüm 1, endüstriyel dönüştürücü transformatörleri kapsar ve Bölüm 2, özellikle yüksek-voltajlı doğru akım aktarımlı dönüştürücü transformatörleri hedefler. Kuzey Amerika pazarında ANSI/IEEE C57.18.10 standardı, zorunlu teknik kılavuz olarak IEC serisinin yerini almıştır. Bu standart, özellikle yarı iletken güç doğrultucu transformatörler için tasarlanmıştır ve tek fazlı nominal gücü 100 kW ve üzeri ve üç fazlı nominal gücü 100 kW ve üzeri olan özel yük ürünlerine uygulanır. Redresörler, invertörler, ark ocakları ve hız kontrol tahrik cihazları gibi çeşitli uygulama senaryolarını kapsar ve ABD ve Kanada pazarlarında elektrik güvenliği incelemesi ve kabulü için önemli bir temel oluşturur. Deneyimli dış ticaret ekipleri, doğrultucu transformatörlerini Kuzey Amerikalı müşterilere tanıtırken önceden tam bir IEEE C57.18.10 tipi test raporu seti hazırlamalıdır. Ancak yalnızca evrensel bir IEC test raporuna sahip olmak, yerel düzenleyici otoritelerin zorunlu gerekliliklerini karşılamak açısından genellikle zordur. AB pazarı için, doğrultucu transformatörler düşük-voltajlı elektrikli ekipman olarak sınıflandırılıyorsa, bunların CE işareti kapsamında Alçak Gerilim Direktifi ve Elektromanyetik Uyumluluk Direktifi uyumluluk belgeleriyle donatılması gerekir ve düzenlenen öz-değerlendirme raporunun bütünlüğü ve ikna ediciliği, IEC redresöre özgü standartların madde madde testiyle desteklenmelidir. Demiryolu çekişine özel redresör transformatörlerinin, gerçek yol ağı ortamlarındaki sık başlatma durdurma döngülerine ve büyük{21}}ölçekli yük dalgalanmalarına uyum sağlayabilmelerini sağlamak için IEC 60310'un ek hükümlerine de uyması gerekir.
Küresel enerji altyapısı iyileştirmeleri ortamında, redresör transformatörlerine yönelik pazar beklentileri genişlemeye devam ediyor. Yeni enerji şebekesi entegrasyonu, elektrikli araç tesislerine yatırım ve hızlandırılmış demiryolu taşımacılığı gibi çok sayıda büyüme etkeninin etkisiyle, özel transformatörlere olan talep giderek geleneksel dağıtım ekipmanlarının payını aşıyor ve doğrultucu transformatörler bu teknolojik sürecin temel halkasıdır. Müşteriler size 'Gerçekten ne tür bir düzeltme sistemine ihtiyacım var?' diye sorduğunda, belki de bu onlara şu düşünce doğrultusunda ileriye doğru düşünmelerinde rehberlik edebilir: Arka uç yükünün gerektirdiği DC gerilimi ve akımı hangi büyüklüktedir? Sistemin harmonik sınır ve güç faktörü standartlarını karşılama baskısı nedir? Kapasiteyi paylaşmak veya daha yüksek darbe sayıları oluşturmak için bir doğrultucu ağında paralel çalışan birden fazla doğrultucu transformatörünün olması gerekli midir? Tüm bu koşullar açık bir şekilde tanımlandığında, çok darbeli faz-kaydıran bir doğrultucu transformatör etrafında merkezlenen bir DC güç kaynağı mimarisi genellikle çoklu darbe yumuşatmayı ve koordineli harmonik bastırmayı dengeleyebilen en güvenilir ve güvenilir çözümdür - bu aynı zamanda doğrultucu transformatörlerin endüstri misyonudur.
