Comment améliorer l'efficacité du transformateur redresseur Conseils clés

Mesures d'optimisation de l'efficacité du système de redressement

Les systèmes de redressement impliquent de nombreux équipements divers, de sorte que de nombreux facteurs affectent leur efficacité. Par conséquent, une approche globale est essentielle lors de la conception.

• Augmenter la tension de transmission pour les charges de redressement
  Les installations de redressement sont des systèmes de conversion AC/DC à haute puissance nécessitant une grande quantité d'énergie. Les pertes de transmission ont un impact direct sur l'efficacité du redresseur. Augmenter la tension de transmission réduit de manière appropriée les pertes de ligne et améliore l'efficacité du redressement. Généralement, pour les usines produisant moins de 60 000 tonnes de soude caustique par an, une transmission de 10 kV est recommandée (éviter 6 kV). Pour les usines dépassant 60 000 tonnes/an, une transmission de 35 kV doit être utilisée. Pour les usines dépassant 120 000 tonnes/an, une transmission de 110 kV ou plus est nécessaire.

• Utiliser des transformateurs de redressement à descente de tension directe
  Conformément aux principes de transmission, la tension primaire (du réseau) du transformateur de redressement doit correspondre à la tension de transmission. Une plus grande descente de tension directe signifie un courant plus faible dans le bobinage haute tension, ce qui entraîne des pertes thermiques plus faibles et une plus grande efficacité du transformateur. Lorsque cela est possible, utilisez des tensions de transmission plus élevées et des transformateurs de redressement à descente de tension directe.

• Minimiser la plage de changement de rapport du transformateur de redressement
  La plage de changement de rapport a un impact significatif sur l'efficacité du transformateur ; une plage plus petite offre une meilleure efficacité. Il n'est pas conseillé d'augmenter aveuglément la plage (par exemple, à 30%-105%) pour faciliter la mise en service progressive. Après la production complète, les transformateurs fonctionnent généralement entre 80% et 100%, laissant des bobinages de rapport supplémentaires qui causent des pertes permanentes. Une plage de 70%-105% est appropriée. La combinaison d'un basculement étoile-triangle en haute tension et d'une régulation de tension thyristor peut encore réduire cette plage à 80%-100%, améliorant considérablement l'efficacité.

• Utiliser des transformateurs de redressement auto-refroidis à bain d'huile
  L'utilisation de transformateurs auto-refroidis à bain d'huile permet d'économiser l'énergie électrique consommée par les ventilateurs. Bien que les fabricants conçoivent souvent des transformateurs de grande capacité avec un refroidissement forcé huile-air, les radiateurs de refroidissement peuvent simplement être agrandis. Associé à une installation en plein air pour améliorer la dissipation de chaleur, le transformateur peut fonctionner de manière fiable sans refroidissement forcé.

• Adopter un montage "intégration planaire" pour l'équipement de redressement
  L'installation du transformateur de redressement, de l'armoire de redressement et de l'électrolyseur selon un montage "intégration planaire" minimise la longueur des barres collectrices AC/DC, réduisant les pertes résistives et améliorant l'efficacité du système. Spécifiquement, placez les trois unités au même niveau et aussi proches que possible, formant ainsi une unité compacte. Connectez la sortie latérale du transformateur à l'armoire de redressement avec des barres collectrices de moins de 1,2 mètre de long, et reliez la sortie inférieure de l'armoire directement à l'électrolyseur via des barres collectrices souterraines.

• Éviter les connexions flexibles pour l'installation des barres collectrices
  Le montage "intégration planaire" aboutit à des connexions de barres collectrices courtes entre le transformateur et l'armoire, et à travers les interrupteurs DC, minimisant l'expansion thermique. Des connexions rigides suffisent, assurant la sécurité tout en éliminant les pertes associées aux connecteurs flexibles et leurs joints supplémentaires, améliorant ainsi l'efficacité.

• Utiliser une densité de courant plus faible pour les barres collectrices
  La densité de courant économique pour les barres collectrices AC/DC est de 1,2–1,5 A/mm². Le choix d'une densité plus faible (1,2 A/mm², voire 1,0 A/mm²) optimise l'économie d'énergie.

• Utiliser des barres collectrices avec un rapport hauteur/largeur supérieur à 12
  Les barres collectrices ayant un rapport hauteur/largeur supérieur à 12 offrent une surface de dissipation de chaleur plus grande, ce qui entraîne des températures de fonctionnement plus basses, une meilleure conductivité, des pertes résistives plus faibles et une plus grande efficacité unitaire.

• Appliquer de la vaseline aux jonctions de compression des barres collectrices
  Assurez une surface de contact adéquate aux jonctions des barres collectrices (en maintenant la densité de courant en dessous de 0,1 A/mm²), et maintenez une surface plane et lisse. Appliquez de la vaseline pour prévenir l'oxydation du cuivre et un mauvais contact, ce qui augmente les pertes d'énergie. N'utilisez pas de graisse conductrice, car sa base huileuse s'évapore à haute température, faisant durcir le composé semi-métallique et perdre sa conductivité, entraînant un chauffage supplémentaire.

• Sélectionner correctement les armoires de redressement à diodes de silicium
  Les armoires de redressement à diodes de silicium sont 3-4% plus efficaces que les armoires thyristor. Lorsqu'il y a plusieurs armoires de redressement en parallèle, l'intégration d'une armoire à diodes de silicium peut réduire davantage la consommation et améliorer l'efficacité.

• Utiliser des armoires de redressement avec des dispositifs de forte intensité
  L'utilisation de 2-3 dispositifs de forte intensité par bras de pont améliore le partage du courant, réduit les pertes de puissance des dispositifs et augmente l'efficacité du redressement.

• Adopter des armoires de commande de redressement à commande numérique (CN)
  La commande numérique permet une commutation plus précise du redresseur, une ondulation de tension continue plus faible et une stabilité de courant continu supérieure. Cela profite à l'opération de l'électrolyseur et améliore l'efficacité de l'électrolyse.

• Faire fonctionner les thyristors en mode de conduction totale
  Pendant l'exploitation, maintenez l'angle de déclenchement du thyristor en dessous de 10° pour maintenir une conduction quasi-totale. Cela minimise les pertes internes du redresseur thyristor et maximise son efficacité.

• Réduire l'angle de marge de l'armoire de redressement thyristor
  L'angle de marge (angle de chevauchement) est étroitement lié au facteur de puissance naturel du système de redressement. Un angle de marge plus petit entraîne un facteur de puissance plus élevé (surtout lorsque l'angle de déclenchement α est petit). Pendant la mise en service, minimisez l'angle de marge tout en assurant un fonctionnement fiable. Un petit α maintient les thyristors en conduction quasi-totale.

• Utiliser deux ou plusieurs transformateurs de redressement en parallèle
  Pour les charges continues à haute puissance, utilisez deux ou plusieurs transformateurs de redressement en parallèle. Cela réduit la réactance équivalente et le courant circulant lors du transfert de transformateur, diminuant les pertes totales et améliorant l'efficacité.

• Utiliser des interrupteurs à couteaux DC avec des courants nominaux plus élevés
  Les interrupteurs à couteaux DC génèrent une chaleur importante sous charge pleine. Le choix d'un interrupteur avec un courant nominal d'un cran supérieur permet des économies d'énergie. Par exemple, utilisez un interrupteur de 31 500 A pour une charge de 25 000 A, ou un interrupteur de 40 000 A pour une charge de 30 000 A.

• Utiliser des capteurs de courant continu à haute efficacité énergétique
  Certains grands capteurs de courant continu nécessitent une alimentation CA pour la comparaison à flux nul, consommant de l'énergie supplémentaire. Les capteurs Hall sont préférables ; ils fournissent directement un signal continu de 0-1 V à l'instrument d'affichage sans consommer d'énergie supplémentaire.

• Concevoir pour la redressage multi-phase
  Utilisez le redressage multi-phase lorsque c'est possible. Utilisez la redressage 6 impulsions (pont triphasé ou double étoile inverse avec inductance de compensation, tous en parallèle inversé en phase) sur un seul transformateur. Pour deux transformateurs ou plus, utilisez un redressage équivalent 12 ou 18 impulsions. Cela supprime efficacement les harmoniques d'ordre inférieur, améliorant l'efficacité du redresseur.