Transformador de mudança de fase

I. Princípio de trabalho
O transformador de mudança de fase é um transformador de potência multi-enrolamento especializado que opera na lei da indução eletromagnética. Ao empregar configurações específicas de conexão de enrolamento, como zig-zag, delta estendido ou arranjos de mudança de fase em múltiplas seções, ele introduz ângulos precisos e pré-determinados de deslocamento de fase entre os grupos de tensão de saída secundária. Enquanto uma rede de serviços públicos padrão mantém uma diferença de fase de linha de base fixa de 0 °, um transformador de mudança de fase gera vários conjuntos de tensões AC com ângulos de fase escalonados.
Em sistemas de alta tensão e de alta potência de transmissão de frequência variável (VFD) e retificação, essas tensões secundárias com deslocamento de fase fornecem múltiplas pontes retificadoras para alcançar retificação multipulso. Sobreponendo várias formas de onda pulsantes deslocadas de fase, as correntes harmônicas no lado de entrada primária são mutuamente canceladas, mitigando drasticamente a poluição harmônica da rede e melhorando o fator de potência de entrada.

II. Principais características de desempenho

Principais vantagens:

Supressão harmônica superior: Aproveitando a retificação de mudança de fase de múltiplos pulsos, elimina efetivamente os harmônicos característicos (como o 5º, 7º, 11º e 13º) sem exigir filtros passivos volumosos e de alta capacidade, melhorando significativamente a qualidade da energia da rede em conformidade com os padrões IEEE 519.

Compatibilidade de conversão de alta potência: acomoda perfeitamente topologias de retificação de 12 pulsos, 18 pulsos, 24 pulsos ou superiores, com capacidades de unidade única que variam de centenas a vários milhares de kVA.

Operação de rede otimizada: mitiga efetivamente surtos de potência reativa, reduzindo perdas térmicas adicionais e envelhecimento infligidos pela retificação de equipamentos em transformadores de distribuição a montante e aparelhos de comutação.

Alta integração: apresenta um layout compacto que permite a integração perfeita do gabinete com células de potência de inversor de alta frequência ou cubículos retificadores, garantindo alta estabilidade operacional e confiabilidade.

Limitações inerentes:

Fabricação Complexa: A presença de múltiplos enrolamentos secundários e geometrias complexas de ângulo de fase torna o projeto e a fabricação significativamente mais exigentes do que os transformadores de distribuição padrão, resultando em custos de capital iniciais mais altos.

Isolamento estrito e restrições dimensionais: múltiplos fios de enrolamento e arranjos complexos de torneira exigem um design de isolamento rigoroso, levando a uma pegada maior e peso geral mais pesado.

Eficiência dependente da carga: otimizado para cancelamento harmônico em condições nominais; O desempenho de mitigação harmônica pode se degradar quando o sistema opera sob estados prolongados de carga leve ou sem carga.

III. Cenários de aplicação

Sistemas de accionamento de frequência variável de alta tensão (VFD): Servindo como transformador retificador de mudança de fase obrigatório para VFD de alta tensão (como inversores multinível de ponte H em cascada) que accionam elevadores de minas, grandes ventiladores industriais, bombas de alimentação de caldeiras e laminadores.

Fontes de alimentação DC industriais de alta potência: Utilizadas em eletrólise de alumínio, galvanoplating, produção de hidrogênio verde através de eletrólise de água, fundição metalúrgica DC e equipamentos de teste de armazenamento de energia de bateria em grande escala.

Trânsito Ferroviário e Máquinas Pesadas: Alimentação de unidades de conversor pesadas para máquinas de túnel de escudo (TBM) e sistemas de retificação de subestações de tração.

Energia Renovável e Armazenamento de Energia: unidades de retificação frontal para sistemas de conversão de energia de armazenamento de energia (PCS) de alta potência e inversores solares fotovoltaicos centralizados.

Aquecimento industrial e metalurgia: Alimentação de fornos de arco elétrico industriais de grande escala (EAFs) e fontes de energia de aquecimento por indução de média frequência.

O valor principal de engenharia de um transformador de mudança de fase reside na obtenção de retificação multipulso através do deslocamento de fase espacial para suprimir harmônicos na fonte. É um equipamento auxiliar indispensável para sistemas modernos de conversão e acionamento AC-DC eletrônicos de alta potência.

Garantia de qualidade e processo principal:

1. Aço elétrico orientado ao grão de alta permeabilidade

Utilizamos aço elétrico orientado a grãos de alta permeabilidade (HPGO) Hi-B - a mesma qualidade especificada pela TBEA e CHINT - como o material do núcleo do transformador, com espessuras nominais padrão de0.23 mm e 0.27 mm. As laminações do núcleo são fabricadas usando equipamentos de corte de alta precisão para garantir umaltura da barra de ≤0.02 mm. A assembleia incorpora umestrutura de laminação step-lap de precisãomantendo uma pressão de fixação óptima sem transmitir excessivos esforços mecânicos ao aço elétrico, combinando características de aço de alta B com uma densidade de fluxo magnético otimizada.

2. Condutores de enrolamento de alta condutividade e montagem da bobina do núcleo

Os condutores eletrólitos de cobre ou alumínio de alta condutividade são selecionados com base na capacidade do transformador, classe de tensão e requisitos de perda. Os materiais recebidos são submetidos a rigorosas inspeções de qualidade para dimensões, resistência elétrica, qualidade da superfície e rastreabilidade. Durante o processo de enrolamento, a tensão do condutor, a altura do enrolamento, o isolamento da camada e o posicionamento do condutor são controlados com precisão para garantir a consistência da resistência e a estabilidade mecânica, minimizando assim as perdas de carga e o aumento da temperatura durante a operação.

Durante a montagem da parte ativa do núcleo-bobina, a altura da bobina, a força de fixação axial, o suporte radial e o posicionamento do bloco de espaçador são controlados com precisão. A fixação mecânica adequada impede o deslocamento da bobina durante o transporte, a operação normal e as condições de curto-circuito. Enquanto isso, as forças de fixação são estritamente reguladas para evitar tensões excessivas sobre condutores e materiais de isolamento. Nosso projeto mecânico conta com forças eletromagnéticas radiais e axiais, salvaguardando a capacidade de resistência ao curto-circuito e a estabilidade dimensional a longo prazo.

3. Sistema de isolamento avançado (tipo seco e imerso em óleo)

Para transformadores imersos em óleo, utilizamos materiais de isolamento de alta qualidade, incluindo papel Kraft, papel atualizado térmicamente, painel prensado e painel laminado de qualidade transformador. Para transformadores de tipo seco, empregamos sistemas de DMD, NMN, Nomex, fibra de vidro e resina epóxida. A espessura do isolamento, a largura da sobreposição, as dimensões do duto de óleo, os espaços elétricos e o posicionamento mecânico são estritamente regulados. Todos os materiais de isolamento são armazenados em condições climáticas controladas para minimizar a absorção de umidade e a contaminação, garantindo resistência dielétrica estável e confiabilidade de isolamento a longo prazo.

4. Secação a vácuo controlada

Aplicamos uma curva de secagem controlada regulada por temperatura, nível de vácuo e parâmetros de duração, em vez de confiar em tempos de ciclo fixos. O processo inclui pré-aquecimento controlado, evacuação, secagem primária e fases finais de mergulho, com monitoramento contínuo e registro de temperatura e vácuo. A determinação do ponto final é baseada em critérios de processo validados e limites de umidade. Este processo minimiza a umidade residual no isolamento de celulose, maximizando a resistência dielétrica, retardando o envelhecimento do isolamento e estendendo a vida útil geral.

5. fundição de resina epóxi de vácuo

Para transformadores de tipo seco de resina fundida, utilizamos tecnologia de fundição a vácuo controlada. A relação resina-endurecedor, a temperatura do material, o nível de vácuo, o tempo de mistura, as condições de derramamento e as temperaturas de cura são estritamente reguladas. A desgasificação a vácuo minimiza os micro-vazios antes do vertimento, enquanto a cura controlada garante propriedades mecânicas e térmicas estáveis. As bobinas acabadas são submetidas a inspeções visuais e elétricas minuciosas, incluindo testes de descarga parcial (DP) de rotina. Este processo elimina vazios internos, garantindo um desempenho de isolamento confiável durante toda a vida útil do transformador.

6. Montagem limpa e controle de binário

A montagem final ocorre em um ambiente controlado para minimizar a contaminação por poeira, partículas metálicas e objetos estranhos. Os componentes críticos são inspecionados para limpeza, precisão dimensional e condição de isolamento. As margens elétricas, o encaminhamento de chumbo, as conexões de aterragem e os suportes mecânicos são rigorosamente controlados durante toda a montagem. As juntas parafusadas críticas são apertadas para valores de binário especificados usando equipamentos calibrados e totalmente registradas. Antes de selar o tanque ou o recinto, uma inspeção interna minuciosa garante que não permaneçam ferramentas, peças soltas ou material estranho.

7. 100% teste de rotina de fábrica

Cada transformador é submetido a 100% de testes de rotina antes do envio, cumprindo as normas IEC aplicáveis, especificações técnicas aprovadas e requisitos do cliente. As rotinas de teste padrão incluem resistência CC de enrolamento, relação de tensão, verificação de grupo vetorial, perda de carga e corrente, perda de carga e impedância de curto-circuito, resistência à tensão aplicada e testes de resistência à sobretensão induzida. Testes especiais, como descarga parcial (PD), fator de dissipação (tan δ) ou análise de resposta de frequência de varredura (SFRA), são conduzidos mediante pedido. Cada unidade recebe um número de série único ligado aos seus registros de materiais, dados de fabricação e relatórios finais de teste, garantindo rastreabilidade de ponta a ponta.

Transformador da juventude Co., Ltd.