Memahami Variasi Rektifier dan Transformator Kuasa

Perbezaan Antara Penjana Tegangan Rektifikasi dan Penjana Tegangan Kuasa

Penjana tegangan rektifikasi dan penjana tegangan kuasa kedua-duanya termasuk dalam keluarga penjana tegangan, tetapi mereka berbeza secara asas dalam aplikasi dan ciri-ciri fungsional. Penjana tegangan yang biasa dilihat di tiang utiliti adalah penjana tegangan kuasa, manakala yang menyediakan sel elektrolisis atau peralatan pelapisan elektrik di kilang biasanya adalah penjana tegangan rektifikasi. Untuk memahami perbezaan mereka, tiga aspek perlu diperiksa: prinsip kerja, ciri-ciri struktur, dan persekitaran operasi.

Dari sudut fungsional, penjana tegangan kuasa utamanya menangani penukaran tahap tegangan. Sebagai contoh, mereka meningkatkan output janaan dari 35 kV ke 220 kV untuk penghantaran jarak jauh, kemudian menurunkannya ke 10 kV untuk pengedaran komuniti. Penjana tegangan ini bertindak seperti pemindah dalam sistem kuasa, hanya fokus pada transformasi tegangan. Sebaliknya, penjana tegangan rektifikasi direka untuk penukaran AC-DC, biasanya dipasangkan dengan peranti rektifikasi untuk menukar AC menjadi voltan DC tertentu. Sebagai contoh, dalam sistem traksi metro, penjana tegangan rektifikasi menukar kuasa AC grid menjadi 1,500 V DC untuk menggerakkan kereta api.

Reka bentuk struktur menunjukkan perbezaan yang signifikan. Penjana tegangan kuasa menekankan transformasi tegangan linear, dengan nisbah putaran yang tepat antara lilitan tegangan tinggi dan rendah. Penjana tegangan rektifikasi, bagaimanapun, mesti mempertimbangkan harmonik yang dihasilkan semasa rektifikasi. Lilitan sekunder mereka sering menggunakan konfigurasi khas—seperti banyak cabang atau sambungan delta—untuk menekan urutan harmonik tertentu. Sebagai contoh, model ZHSFPT daripada satu pembuat menggunakan struktur tiga lilitan dengan reka bentuk perubahan fasa untuk mengurangkan pencemaran harmonik ke-5 dan ke-7 pada grid.

Pilihan bahan inti juga mencerminkan keperluan fungsional. Penjana tegangan kuasa biasanya menggunakan besi silikon berorientasi butiran standard untuk kehilangan rendah dan kecekapan tinggi. Penjana tegangan rektifikasi, yang terdedah kepada arus non-sinusoidal, sering menggunakan besi silikon bergulung sejuk berpermeabiliti tinggi; beberapa model kuasa tinggi bahkan menggunakan inti aloi amorf. Data ujian menunjukkan, pada kapasiti yang sama, penjana tegangan rektifikasi biasanya mempunyai kehilangan tanpa beban 15%–20% lebih tinggi daripada penjana tegangan kuasa disebabkan tekanan operasi unik mereka.

Kondisi operasi berbeza secara drastik. Penjana tegangan kuasa beroperasi di bawah beban yang relatif stabil, dengan frekuensi grid tetap 50 Hz dan suhu ambien antara -25°C hingga 40°C. Penjana tegangan rektifikasi menghadapi kondisi kompleks: kilang elektrolisis aluminium mungkin mengalami puluhan fluktuasi beban setiap hari, dengan lonjakan arus seketika melebihi nilai dinilai sebanyak 30%. Pengukuran lapangan dari sebuah smelter menunjukkan bahawa suhu titik panas lilitan pada penjana tegangan rektifikasi boleh melonjak dari 70°C hingga 105°C semasa permulaan elektrolisis, memerlukan kestabilan termal yang lebih tinggi dari bahan isolasi.

Reka bentuk perlindungan juga berbeza. Penjana tegangan kuasa menumpukan pada perlindungan petir dan kelembaban, biasanya dengan rating IP23. Penjana tegangan rektifikasi, yang sering dipasang di persekitaran industri dengan gas korosif, menggunakan enklaf stainless steel dan tahap perlindungan yang lebih tinggi seperti IP54. Beberapa kilang kimia bahkan melengkapkan penjana tegangan rektifikasi mereka dengan sistem ventilasi bertekanan untuk mencegah masuknya gas asid.

Siklus penyelenggaraan juga berbeza. Penjana tegangan kuasa standard menjalani pemeriksaan inti setiap enam tahun mengikut peraturan nasional. Walau bagaimanapun, rekod penyelenggaraan dari sebuah kumpulan baja menunjukkan bahawa penjana tegangan rektifikasi di garisan pengecoran kontinu memerlukan penggantian segel setiap dua tahun dan ujian deformasi lilitan setiap tiga tahun, disebabkan penuaan yang lebih cepat akibat tekanan mekanikal yang lebih kuat di bawah kondisi rektifikasi.

Struktur kos juga berbeza secara signifikan. Untuk unit 1,000 kVA, penjana tegangan kuasa standard berharga sekitar 250,000 RMB, manakala penjana tegangan rektifikasi yang setanding biasanya berharga lebih dari 40% lagi. Ini disebabkan penggunaan bahan yang lebih banyak akibat struktur lilitan yang kompleks dan komponen penekanan harmonik tambahan. Data produksi dari satu kilang menunjukkan penjana tegangan rektifikasi menggunakan 18% lebih banyak tembaga dan 12% lebih banyak besi silikon daripada penjana tegangan kuasa yang setara.

Skenario aplikasi jelas berbeza. Penjana tegangan kuasa tersebar luas di substasi, kawasan perumahan, dan kompleks komersial, melakukan pengedaran kuasa asas. Penjana tegangan rektifikasi melayani industri khusus: substasi traksi transit rel, bilik elektrolisis kilang klor-alkali, dan sistem inverter stesen PV. Dalam tenaga boleh diperbaharui, sebagai contoh, satu ladang suria menggaji 24 penjana tegangan rektifikasi untuk mengubah DC dari panel fotovoltaik menjadi AC yang sesuai dengan grid.

Parameter teknikal juga berbeza. Penjana tegangan kuasa biasanya mempunyai rintangan pendek 4%–8%, dioptimumkan untuk kestabilan sistem. Penjana tegangan rektifikasi memerlukan pengiraan rintangan yang tepat; dokumen reka bentuk untuk satu model menentukan 8.5% untuk membatasi arus rosak dan memastikan operasi rektifikasi yang selamat. Mengenai peningkatan suhu, penjana tegangan kuasa membatasi suhu minyak atas hingga 95°C, manakala penjana tegangan rektifikasi membenarkan puncak sementara hingga 105°C, seperti yang dinyatakan secara eksplisit dalam spesifikasi teknikal.

Standard kecekapan tenaga juga berbeza. Penjana tegangan kuasa mesti mematuhi grad kecekapan GB 20052, dengan had ketat pada kehilangan tanpa beban dan dengan beban untuk kecekapan Kelas I. Penjana tegangan rektifikasi belum ditutup oleh standard kecekapan nasional wajib, walaupun pembuat terkemuka mengikuti IEEE C57.18.10. Data ujian perbandingan menunjukkan penjana tegangan rektifikasi canggih mencapai 12% kecekapan keseluruhan yang lebih tinggi daripada model konvensional, menghemat puluhan ribu RMB setahun dalam kos elektrik.

Pilihan sangat bergantung pada aplikasi. Untuk ruang pengedaran perumahan, penjana tegangan kuasa SCB13 kering sudah cukup. Untuk garisan pelapisan, penjana tegangan rektifikasi dengan reaktor pembolehubah—seperti siri ZHS—adalah penting. Sebuah cerita peringatan datang dari sebuah kilang automotif yang secara salah menggunakan penjana tegangan kuasa standard untuk pelapisan elektroforik, menyebabkan jenuhan inti akibat offset DC dan mengakibatkan pembakaran lilitan dalam masa tiga bulan.

Tren masa depan sedang berpecah. Penjana tegangan kuasa bergerak menuju kecerdasan, dengan banyak model baru mengintegrasikan pemantauan dalam talian. Penjana tegangan rektifikasi terus membuat terobosan dalam penekanan harmonik; model terbaru satu jenama menggunakan regulasi voltan dinamik untuk mengurangkan distorsi harmonik sisi input dari 28% ke bawah 5%. Evolusi teknologi ini berkait rapat dengan permintaan aplikasi masing-masing.