整流変圧器の効率を向上させる方法？重要なポイント

整流システム効率の最適化措置

整流システムは多種多様な機器を含むため、その効率には多くの要因が影響します。したがって、設計時には包括的なアプローチが不可欠です。

• 整流負荷の送電電圧を上げる
  整流装置は高電力の交流/直流変換システムであり、大量の電力を必要とします。送電損失は直接整流効率に影響します。適切に送電電圧を上げることで線路損失が減少し、整流効率が向上します。一般的に、年間60,000トン未満の苛性ソーダ生産工場では10kVの送電が推奨されます（6kVを避ける）。年間60,000トン以上の工場では35kVの送電を使用すべきです。年間120,000トンを超える工場では110kV以上の送電が必要です。

• 直結降圧式整流トランスフォーマーを使用する
  送電原理と同様に、整流トランスフォーマーの一次側（ネットワーク）電圧は送電電圧と一致させるべきです。高い直結降圧電圧は高電圧巻線での電流を低減し、発熱損失を減らし、トランスフォーマー効率を高めます。可能な限り、高い送電電圧と直結降圧式整流トランスフォーマーを使用してください。

• 整流トランスフォーマーのタップ変更範囲を最小限に抑える
  タップ変更範囲はトランスフォーマー効率に大きく影響します。小さな範囲ほど効率が高くなります。段階的な稼働のために無闇に範囲を広げる（例えば30%-105%）ことは推奨されません。全量生産後、トランスフォーマーは通常80%-100%で動作し、余分なタップ巻線は恒久的な損失を引き起こします。70%-105%の範囲が適しています。高電圧星形デルタスイッチングとシリコン制御整流器による電圧調整を組み合わせることで、さらに80%-100%まで縮小し、効率を大幅に向上させることができます。

• 油浸自冷式整流トランスフォーマーを使用する
  油浸自冷式トランスフォーマーを使用することでファンによって消費される電力を節約できます。製造業者はしばしば大容量トランスフォーマーに強制油風冷却を設計しますが、放熱フィンを単純に拡大することも可能です。屋外設置と組み合わせて放熱を強化すれば、強制冷却なしでもトランスフォーマーの動作は信頼性を保つことができます。

• 整流設備の「平面統合」設置を採用する
  整流トランスフォーマー、整流盤、電解槽を「平面統合」して設置することでAC/DCバスバーの長さを最小限に抑え、抵抗損失を減らし、システム効率を改善します。具体的には、これら3つのユニットを同じレベルに配置し、できるだけ近接させてコンパクトなユニットを形成します。トランスフォーマーの側面出力を1.2メートル以下のバスバーで整流盤に接続し、盤の底部出力を地下バスバーを通じて直接電解槽に接続します。

• バスバー設置で柔軟な接続を避ける
  「平面統合」レイアウトにより、トランスフォーマーと盤間や直流ナイフスイッチ間のバスバー接続が短くなるため、熱膨張が最小限に抑えられます。剛性接続で十分であり、安全を確保しながら柔軟なコネクタと追加の接合部による損失を排除し、効率を向上させることができます。

• 低いバスバー電流密度を使用する
  AC/DCバスバーの経済的な電流密度は1.2-1.5A/mm²です。より低い密度（1.2A/mm²、または1.0A/mm²）を選択することでエネルギー節約を最適化できます。

• 高さ対幅比が12を超えるバスバーを使用する
  高さ対幅比が12を超えるバスバーは放熱面積が大きいため、動作温度が低く、導電性が良くなり、抵抗損失が少なくなり、単位効率が向上します。

• バスバーコンプレッションジョイントにワセリンを塗布する
  バスバージョイントの十分な接触面積（電流密度を0.1A/mm²以下に保つ）を確保し、平滑な表面を維持します。ワセリンを塗布して銅の酸化と不良接触を防ぎ、電力損失を増加させないようにします。導電グリースは使用しないでください。高温で油が蒸発し、半金属化合物が硬化して導電性を失い、過熱を引き起こす可能性があります。

• シリコン整流盤を適切に選択する
  シリコンダイオード整流盤はサイリスタ盤よりも3-4％効率が高いです。複数の整流盤が並列で動作する場合、一つのシリコン盤を組み込むことで消費をさらに削減し、効率を向上させることができます。

• 高電流デバイスを使用した整流盤を使用する
  各ブリッジアームに2-3個の高電流デバイスを使用することで、電流分配が改善され、デバイスの電力損失が減少し、整流効率が向上します。

• 数値制御（NC）整流制御盤を採用する
  NC制御により、より正確な整流トリガリング、小さな直流電圧リップル、および高い直流電流の安定性が得られます。これは電解槽の動作に有利であり、電解効率を向上させます。

• サイリスタを完全伝導モードで動作させる
  動作中、サイリスタの点火角を10°以下に保つことでほぼ完全伝導状態を維持します。これによりサイリスタ整流器の内部損失が最小限に抑えられ、効率が最大化されます。

• サイリスタ整流盤のマージン角を減らす
  マージン角（重複角）は整流システムの自然な力率と密接に関連しています。小さなマージン角は特に点火角αが小さい場合、高い力率をもたらします。試運転中に信頼性を確保しつつマージン角を最小限に抑えることで、小さなαでサイリスタをほぼ完全伝導状態に保つことができます。

• 2つ以上の整流トランスフォーマーを並列で使用する
  高電力の直流負荷には2つ以上の整流トランスフォーマーを並列で使用します。これにより等価リアクタンスとトランスフォーマー間の循環電流が減少し、総損失が減少し、効率が向上します。

• より高い定格電流を持つ直流ナイフスイッチを使用する
  直流ナイフルスイッチは全負荷下で大量の熱を発生します。一ランク上の定格電流を持つスイッチを選択することでエネルギー節約が可能です。例えば、25,000Aの負荷に対して31,500Aのスイッチを使用したり、30,000Aの負荷に対して40,000Aのスイッチを使用したりします。

• エネルギー効率の高い大電流DCセンサーを使用する
  一部の大電流DCセンサーはゼロフラックス比較のためにAC電源を必要とし、追加のエネルギーを消費します。ホール効果センサーが好ましいです。これらは直接0-1VのDC信号を表示計器に出力し、追加の電力消費はありません。

• 多相整流を設計する
  可能な限り多相整流を使用します。単一トランスフォーマーでは6パルス整流（三相ブリッジまたはバランスリアクター付き双逆星形、両方とも共相逆並列）を使用します。2つ以上のトランスフォーマーでは同等の12パルスまたは18パルス整流を使用します。これにより低次高調波が効果的に抑制され、整流効率が向上します。