Razumevanje variacij rektifikatorjev in močnih transformatorjev

Razlike med pravokotnimi transformatorji in močnimi transformatorji

Pravokotni transformatorji in močni transformatorji spadajo v družino transformatorjev, vendar se osnovno razlikujejo glede uporabe in funkcionalnih značilnosti. Transformatorji, ki so pogosto videti na električnih stolpih, so tipično močni transformatorji, medtem ko tisti, ki opskrbujejo elektrolitne celice ali naplavne naprave v tovarnah, so običajno pravokotni transformatorji. Za razumevanje njihovih razlik je potrebno preučiti tri vidike: delovanje, strukturne značilnosti in delovno okolje.

S funkcijskega vidika glavno delo močnih transformatorjev vključuje pretvorbo ravni naponov. Na primer, podvišijo izhod generatorja s 35 kV na 220 kV za dolgočasno prenos, nato pa ga znova znižajo na 10 kV za porazdelitev v skupnosti. Ti transformatorji delujejo kot prevozniki v sistemih energije, ki se osredotočajo samo na pretvorbo naponov. Pravokotni transformatorji so na drugi strani zasnovani za pretvorbo AC v DC, običajno so povezani z pravokotnimi napravami, da pretvorijo AC v specifične DC napetosti. Na primer, v sistemih trakce metra pravokotni transformatorji pretvarjajo omrežno AC energijo v 1,500 V DC, da gonijo vlake.

Strukturna oblika razkriva bistvene razlike. Močni transformatorji poudarjajo linearno pretvorbo naponov, z natančnimi odnosi ovijanj med visokonapetostnimi in nizkonapetostnimi ovitaji. Pravokotni transformatorji morajo upoštevati harmonike, ki nastanejo med pravokotnimi postopki. Njihovi sekundarni ovitaji pogosto uporabljajo posebne konfiguracije, kot so več branš, ali delta povezave, da zmanjšajo določene vrste harmonik. Na primer, model ZHSFPT enega proizvajalca uporablja trojni ovitaj s faznim pomikom, da učinkovito zmanjša 5. in 7. harmonske onesnaženosti na omrežju.

Izbira materiala jedra tudi odraža funkcionalne potrebe. Močni transformatorji običajno uporabljajo standardno zrna usmerjene silicijeve jekle za nizke izgube in visoko učinkovitost. Pravokotni transformatorji, ki so izpostavljeni nenosinusnim tokom, pogosto uporabljajo visoko permeabilne hladne valjane silicijeve jekle; nekateri višje močne modele celo uporabljajo amorfne legirane jedra. Testni podatki kažejo, da pravokotni transformatorji ob isti kapaciteti imajo običajno 15%–20% višje brezobremenne izgube kot močni transformatorji zaradi svojih edinstvenih operativnih stresov.

Delovne pogoji se bistveno razlikujejo. Močni transformatorji delujejo pod relativno stabilnimi obremenitvami, z fiksno omrežno frekvenco 50 Hz in okoljsko temperaturo, ki se giblje med -25°C in 40°C. Pravokotni transformatorji se soočajo z kompleksnimi pogoji: aluminijevi elektrolizni obrati lahko doživijo desetine sprememb obremenitve na dan, s trenutnimi tokovimi špikami, ki presežejo imenovano vrednost za 30%. Poltninske meritve v smeltnem delu kažejo, da lahko temperature vročih točk v ovitajih pravokotnih transformatorjev narastejo s 70°C na 105°C med zagonom elektroliza, kar zahteva višjo termalno stabilnost izolacijskih materialov.

Dizajni za zaščito se razlikujejo. Močni transformatorji se osredotočajo na zaščito pred pojavom in vlago, običajno z oceno IP23. Pravokotni transformatorji, ki so pogosto nameščeni v industrijskih okoljih s korozivnimi plinmi, uporabljajo nerjaveča jekla in višje stopnje zaščite, kot je IP54. Neke kemikalne tovarne celo opremljajo svoje pravokotne transformatorje z talančnimi ventilacijskimi sistemi, da preprečijo vstop kislinnih plinov.

Cikli vzdrževanja se tudi razlikujejo. Standardni močni transformatorji vsako šest let po nacionalnih predpisih potrebujejo pregled jedra. Vendar pa vzdrževalni zapisnik ene železarske skupine razkriva, da pravokotni transformatorji v kontinuiranih litjnih linijah potrebujejo zamenjavo zategnutja vsaka dva leta in testiranje deformacije ovitaj vsaka tri leta, zaradi pospešenega starenja zaradi močnejših mehaničnih stresov pri pravokotnih pogojih.

Struktura stroškov se bistveno razlikuje. Za enoto 1,000 kVA standardni močni transformator stane približno 250,000 RMB, medtem ko enakovreden pravokotni transformator običajno stane več kot 40% več. To izvira iz povečane uporabe materialov zaradi kompleksnih ovitaj in dodatnih komponent za zmanjšanje harmonik. Proizvodni podatki ene tovarne kažejo, da pravokotni transformatorji uporabljajo 18% več bakra in 12% več silicijeve jekle kot enakovredni močni transformatorji.

Uporabni scenariji so očitno različni. Močni transformatorji so povsod v preobrazovalnicah, prebivalniških območjih in komercialnih kompleksih, kjer opravljajo temeljno delo pri distribuciji energije. Pravokotni transformatorji služijo specializiranim industrijam: trakcijskim preobrazovalnicam železniškega prometa, elektroliznim prostorom v tovarnah za dušikove sole in inverternim sistemom fotovoltaičnih elektrarn. V obnovljivi energiji, na primer, je en solarni park namestil 24 pravokotnih transformatorjev, da pretvorili DC iz fotovoltačnih panelov v omrežno združljivo AC.

Tehnični parametri se tudi razlikujejo. Močni transformatorji običajno imajo kratkokrmne impedancne vrednosti 4%–8%, optimizirane za stabilnost sistema. Pravokotni transformatorji zahtevajo natančno izračunavanje impedanc. Dokumenti o dizajnu enega modela določajo 8,5%, da omejijo tok kratkega krmila in zagotovijo varno delovanje pravokotnika. Glede temperature porastu omejujejo močni transformatorji zgornjo temperaturo olja na 95°C, medtem ko pravokotni transformatorji dovoljujejo začasne vrhove do 105°C, kot je eksplicitno navedeno v tehničnih specifikacijah.

Standardi energetske učinkovitosti se razlikujejo. Močni transformatorji morajo biti v skladu s standardi učinkovitosti GB 20052, z strogi omejitvami brezobremenih in obremenjenih izgub za učinkovitost prve klase. Pravokotni transformatorji še niso pokriti z obveznimi nacionalnimi standardi učinkovitosti, čeprav vodilni proizvajalci sledijo IEEE C57.18.10. Primerjalni testni podatki kažejo, da dosežejo napredni pravokotni transformatorji 12% višjo celotno učinkovitost kot konvencionalni modeli, kar prinaša štiriindvajset tisoč RMB letno uštečkov v stroških energije.

Izbira veliko odvisna od uporabe. Za distribucijsko sobo stanovanjskega območja zadostuje suhi močni transformator SCB13. Za linijo naplavne obrti je bistven pravokotni transformator z balansirnim reaktorjem, kot je serija ZHS. Opustitev prihaja iz avtomobilne tovarne, ki je nesporazumno uporabila standardni močni transformator za elektroforetsko premazovanje, kar je povzročilo nasititev jedra zaradi DC premika in vplivalo na zaprtje ovitaj v roku treh mesecev.

Prihodnje trende se razlikujejo. Močni transformatorji napredujejo proti inteligentnosti, mnogi novi modeli integrirajo spletno nadzorovanje. Pravokotni transformatorji napredujejo v zmanjševanju harmonik; najnovejši model ene znamke uporablja dinamično reguliranje napetosti, da zmanjša vhodne stranske harmonske onesnaženosti s 28% na manj kot 5%. Te tehnološke evolucije tesno sledijo njihovim specifičnim zahtevam uporabe.