Zátěž usměrňovače nepřetržitě generuje významné harmonické proudy-jako je 3., 5., 7. a 11. harmonická-, které zvyšují vířivé proudy a rozptylové ztráty, což vede k problémům, jako je přehřívání vinutí, zrychlené stárnutí izolace a zesílené vibrace a hluk. Při výběru zařízení je třeba vzít v úvahu pět klíčových faktorů; specializovaní výrobci jakoXintailongtaké implementovat strukturální optimalizace speciálně navržené pro harmonické provozní podmínky.
I. Vyhraďte si dostatečnou kapacitní rezervu pro kompenzaci dodatečných harmonických ztrát
Zatímco standardní výkonové -frekvenční transformátory lze dimenzovat na základě skutečného zatížení, vysoké-harmonické podmínky generují dodatečné teplo, takže standardní jmenovité kapacity nejsou vhodné. Pro standardní multi-pulzní usměrňovače se doporučuje kapacitní rozpětí 10–20 %; u zařízení s vysoko-elektrolýzou nebo středofrekvenčním usměrňovačem- (6pulzní nebo 12pulzní) by tato rezerva měla být zvýšena na 20 %–30 %, aby se zabránilo zkrácení životnosti zařízení způsobenému dlouhodobým provozem při nadměrných teplotách.
II. Optimalizujte strukturu vinutí pro zmírnění harmonických ztrát vířivými proudy
Vysoko-frekvence harmonické zesilují kožní efekt ve vodičích a zvyšují tvorbu tepla. Vinutí by měla přednostně využívat vícepramenné transponované vodiče, aby se účinně snížily vnitřní ztráty vířivými proudy; měděná vinutí, která nabízejí vynikající elektrickou a tepelnou vodivost, se lépe hodí pro nepřetržité, dlouhodobé -vysoké- harmonické zatížení. Kromě toho by vysokonapěťová a nízkonapěťová vinutí měla být plně zpevněna a svázána s přidanými izolačními podpůrnými bloky, aby vydržely nepřetržité vibrace a rázy způsobené harmonickými proudy, čímž se zabrání posunutí nebo poškození cívky.
III. Použijte izolační systém odolný vůči vysokým-teplotám a nízkým-částečným-výtokům
Harmonické generují vysokofrekvenční napěťové špičky, které v kombinaci s trvalým nárůstem teploty činí standardní izolaci vysoce náchylnou ke karbonizaci a dielektrickému průrazu. Izolace by měla mít minimálně třídu F (155 stupňů), přičemž třída H by měla být upřednostňována pro nepřetržitý provoz při vysokých-teplotách; přísná kontrola úrovní částečného výboje je nezbytná pro minimalizaci efektů zesílení vysoko-frekvence harmonických. Vinutí a železné jádro by měly projít kompletní vakuovou impregnací, aby byla zajištěna odolnost proti vlhkosti a snížení hluku způsobeného harmonickými-vibracemi.
IV. Přizpůsobte strukturu pulzu k potlačení harmonických u zdroje
Snižte harmonické amplitudy a zmírněte zatížení transformátoru pomocí topologie usměrňovače. Pro rektifikační zařízení s nízkým-výkonem a krátkým{2}}trváním je vhodná 6-pulzní konfigurace spárovaná s filtračním reaktorem; pro zařízení velkého{5}}měřítka pracujícího nepřetržitě-, jako jsou zařízení používaná při elektrolýze nebo dlouhém{9}}galvanickém pokovování, by měla být vybrána 12pulzní nebo 24pulzní usměrňovací architektura, aby se vyrušila většina harmonických nižších řádů. V případech, kdy rozvodná síť elektrárny trpí silným harmonickým znečištěním, mohou být instalovány sériové filtrační tlumivky pro další utlumení harmonických proudů proudících do transformátoru.
V. Vylepšení chladicí konstrukce tak, aby vyhovovala trvale vysokým-teplotní provoz
Harmonické -indukované ztráty soustavně zvyšují provozní teplotu zařízení; v důsledku toho normy chlazení prousměrňovací transformátorymusí být vyšší než u standardních transformátorů. Jednotky s malou- a střední-kapacitou vyžadují širší a tlustší chladicí žebra, aby se zvýšila účinnost přirozeného vzduchového-chlazení, zatímco vysoce{4}}rektifikační zařízení s vysokým výkonem využívají nucené-chlazení vzduchem nebo chladicí systémy ponořené do oleje-. Pokud je transformátor instalován v uzavřené skříni nebo ve vnitřním prostředí se špatnou ventilací, musí být začleněna dodatečná redundance chlazení, aby se zabránilo vypnutí způsobenému mechanismy ochrany proti vysoké teplotě.
Shrnutí
Usměrňovací transformátoryprovoz ve vysoce-harmonických prostředích nelze spoléhat na standardní kritéria výběru; Je třeba pečlivě zvážit pět klíčových faktorů-kapacitu, vinutí, izolaci, počet pulsů usměrňovače a odvod tepla-. Efektivní zmírnění harmonických-problémů, jako je přehřívání, vibrace a degradace izolace, vyžaduje začlenění odpovídajících kapacitních rezerv, použití nízkoztrátových vinutí a vysoké-teploty-odolné izolace, výběr vhodné více-pulzní konfigurace a zlepšení schopností odvodu tepla. Tato opatření zajišťují dlouhodobý{10}}stabilní provoz zařízení, zatímco specializované návrhy optimalizace harmonických od profesionálních výrobců mohou dále zvýšit provozní spolehlivost.
