Transformador rektifikadorea: Funzionamento eta Aplikazioak

1.Transformatoreko zuzendaritza: Oinarrizko Printzipioa eta Ikuspegi Orokorra

Transformatoreko zuzendaritza zuzendaritzako sistemetarako diseinatutako espetsializatutako transformadorea da. Bere funtzionamendu oinarrizkoa eraikuntza arruntaren transformadorearen berdina da — elektromagnetismo-indarrean oinarritzen da eta erabiliz jasaten du korronte alternatiboa. Transformadore arruntak bi elektrikoki isolatutako lerro ditu — nagusia eta bigarrea — ferrari oso baten inguruan.

Nagusiko lerroa korronte alternatiboko iturburu bati lotuta dagoenean, korronte alternatiboa hortik igaro eta magnetomotive indarra (MMF) sortzen du, zeinak ferrari itxian fluxu magnetiko alternatiboa sortzen duen. Fluxu hau aldaketan dagoela, nagusi eta bigarren lerroetatik igarotzen da, bigarren lerroan frekuencia bereko tenperatura alternatiboa induzitzen duena.

Nagusiko eta bigarren lerroetako birabiltza kopuru arteko arrazoia tenperatura arrazoiarekin bat dator. Adibidez, transformadoreak 440 birabiltza dituena nagusi lerroan eta 220 birabiltza bigarren lerroan, 220V sarrera izanez gero, irteera tenperatura 110V izango da. Zenbait transformadorek bigarren lerro anitz edo kontakto puntuen bat izan dezakete, horrela zenbait tenperatura irteera desberdin lortzea ahalbidetu.

2.Transformatoreko Zuzendaritzaren Ezaugarriak

Transformatoreko zuzendaritzak zuzendariekin elkarlan egiten du zuzendaritzeko osagaiak sortzeko, AC korrontea DC korronte bihurtzeko. Zuzendaritzako sistema hau moderno enpresa industrialean DC korronte-iturburu arrunta da, HVDC transmitentziarako, tren elektrikoetarako, laminaketa lanegietarako, electroplating-etarako, electrolysis-etarako, eta beste arlo askotan erabili ohi dira.

Transformatoreko zuzendaritzaren nagusi (edo sarearen aldea) AC korrontearen sarearekin konektatuta dago, bigarrena (edo balioaren aldea) zuzendarirako konektatuta dago. Bere estruktura eta funtzionamendu oinarrizkoak konpentsatzen badira, karga — zuzendaria — normalen kargatik askoz ere desberdina da, horrek diseinu eta funtzionamendu ezaugarri bereiziak ekarri:

2.2 Sinusoide Ez diren Korrontearen Formak

Zuzendaritzako zirkuituan, harpi bat zikloaren zati txiki batean bakarrik kondu egiten du, horrela sinusoide ez diren korronte formak — ohikoa da laukizuzen motako impulsu hutsak. Horrela, nagusi eta bigarren lerroen korronteak sinusoide ez dira.

Adibidez, Y/Y konexioarekin hiru faseko zubia zuzendaritzan, korrontearen formak desberdintasun mota bat erakusten du. Thyristorak zuzendaritzarako erabiltzen badira, aktibo delaitekeen angelu handiagoa, korrontearen gorrigarritasuna eta beheragarritasuna handiagoa, harmonikoen edukia handitu. Hona hemen, bigarren lerroak korrontea zati bat egongo da, transformatoreko zuzendaritzaren erabilpen maila transformadore arruntena baino txikiagoa da. Beraz, berdintasun portzenta baterako, transformatoreko zuzendaritzak handiagoak eta pisu handiagoak izan beharko ditu.

2.3 Berezko (Bataz besteko) Potentzia Aparentearen Portzenta

Transformadore arrunt batean, sarrera eta irteera potentziak berdinak dira (galderak baztertuta), beraz, potentea ordezko portzenta batean adierazten da. Baina, transformatoreko zuzendaritzan, nagusi eta bigarren lerroen korronteak forma desberdina izan dezakete (adibidez, zati-bat zuzendaritzan), horrek haien potentzia aparente desberdina ekarri.

Beraz, transformadorearen portzenta nagusi eta bigarren lerroen potentzia aparenteen bataz bestekoa bezala definitzen da, ordezko portzenta deiturikoa:

non ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">S</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">1</span>}}$S1 nagusi lerroaren potentzia aparente den eta ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">S</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">2</span>}}$S2 bigarren lerroaren potentzia aparente.

2.4 Galtzerdi Laburra Onartze Gaitasuna Handia

Transformatoreko zuzendaritzak galtzerdi laburrak eta karga aldaketa bruskoak (adibidez, motorrak hastean) ekiditeko mekanikoki ondo sortu behar dira. Galtzerdi laburraren egoeran dinamikoki estaltasuna diseinatzeko eta fabrikatzeko garrantzitsu da.

3.Transformatoreko Zuzendaritzaren Erabileren Nagusiak

Transformatoreko zuzendaritzak zuzendaritzeko osagaien iturburu gisa daude. Bere ezaugarri nagusia nagusi aldeko AC sarrerari DC irteera bihurtzea da bigarren aldeko zuzendariekin. "Indarren bihurketa" zuzendaritza, inversioa eta maiztasun aldaketa barne hartzen ditu, horietatik zuzendaritza gehien erabili ohi da. Zuzendaritzako dispozitiboetarako erabiltzen diren transformadoreei transformatoreko zuzendaritzak esaten zaie. Industrian DC korronte-iturburu gehienak AC sareak, transformatoreko zuzendaritzak eta zuzendaritzako zirkuituak batuz lortzen dira.

3.1 Elektrokimika Industria

Hau da transformatoreko zuzendaritzaren erabilpen handiena:

• Metalen konposatuak electrolysis eginez aluminio, magnesia, kobre eta beste metaletan ferrousak sortzea

• Chlor-alkaliaren produzioa itsasua electrolysis eginez

• Ur electrolysis eginez hidrogeno eta oxigeno sortzea

Prozesu hauek korronte handi eta tenperatura baxuko DC korronte behar duten, elektriko arkulu-furnaceko transformadorekin antolakoa bat dute. Horrela, transformatoreko zuzendaritzak furnaceko transformadorekin ezaugarriak partekatzen ditu.

Transformatoreko zuzendaritzaren ezaugarri berezia bigarren lerroko korrontea ez dela sinusoide AC. Zuzendariekin unidirektional kondu egiten denez, faseen korronteak pulsatu eta unidirektional bihurtzen dira. Iragazita, korronte hau DC lisoa bihurtzen da.

Bigarren lerroko tenperatura eta korrontea transformadorearen portzenta eta konexio taldearen menpe dago, baina zuzendaritzako zirkuituaren konfigurazioaren (adibidez, hiru faseko zubia, dual anti-parallel balancing reactor-rekin) menpe ere dago. DC irteera bera izanik, zuzendaritzako zirkuitu desberdinak bigarren lerroko tenperatura eta korronte desberdinak behar dituzte. Horrela, transformatoreko zuzendaritzaren parametro kalkulua bigarren aldetik hasi behar da eta zuzendaritzako topologia jakin baten oinarrian egin behar da.

Transformatoreko zuzendaritzaren bigarren lerroko korronteak ordena altuak dituzten harmoniko asko ditu, horiek AC sareak kontsultatzen ditu eta indar faktorea murriztu. Harmonikoak murrizteko eta indar faktorea hobetzeko, zuzendaritzako sistemaren pulsu kopurua handitu behar da, hauetan fase desplazamendu teknikak erabili ohi dira. Fase desplazamenduaren helburua bigarren lerroko homologo terminalen arteko line tenperaturaren arteko fase desplazamendua sartzea da.

3.2 Traction DC Korronte Iturburu

Erabili mineko edo herriko tren elektrikoetan DC goi-linietarako.

• Goi-linien exposizioagatik galtzerdi laburrak asaldatu

• DC kargaren aldaketak handiak

• Motorrak hastean galtzerdi laburren gainkorapenak

Egoera hauek tratatzeko:

• Tenperatura jaitsi muga txikiagoak

• Korronte dentsitatea gutxiago

• Impedimentua %30 gehiago da standard power transformers-en baino

3.3 Industrial Drive DC Korronte Iturburu

Elektriko drive sistemetan DC motorrei buruz erabili ohi da, hala nola:

• Laminaketa motorren armature eta field excitation

3.4 High-Voltage Direct Current (HVDC) Transmitentzia

• Erabilitako tenperatura 110 kV baino gehiago

• Portzenta kVA ehundetik ehun milioitara

• AC eta DC insulation stress kombinatuaren atentziora

Beste Erabilera:

• Electroplating edo electro-machining-etarako DC korrontea

• Generatzaileentzako excitation power supplies

• Battery charging systems

• Electrostatic precipitator (ESP) power supplies