Teollisuuden sähkötekniikassa, tasasuuntaajamuuntajat ovat ratkaisevassa asemassa AC:n (vaihtovirta) muuntamisessa DC:ksi (tasavirta). Nämä erikoismuuntajat eivät ole pelkkiä teholaitteita, vaan ne on suunniteltu kestämään ainutlaatuisia sähköisiä rasituksia ja täyttämään korkean tarkkuuden tasavirtasovellusten tarpeet. Tasasuuntaajamuuntajat muodostavat monien nykyaikaisten infrastruktuurijärjestelmien selkärangan riippumatta siitä, käytetäänkö niitä sähkökemiallisessa teollisuudessa, vetojärjestelmissä tai HVDC-siirrossa.
Tässä artikkelissa annetaan kattava yleiskatsaus tasasuuntaajamuuntajiin, niiden toimintoihin, ominaisuuksiin, rakennemateriaaleihin, tyyppeihin (kuivamuuntajat ja öljyllä upotetut muuntajat) ja siihen, miten ne eroavat tavanomaisista tehomuuntajista.
Mikä on tasasuuntaajamuuntaja?
A tasasuuntaajamuuntaja on erityinen muuntajatyyppi, joka on suunniteltu syöttämään virtaa tasasuuntaajapiireille, jotka muuttavat vaihtojännitteen tasajännitteeksi. Näitä muuntajia käytetään usein yhdessä puolijohdekomponenttien, kuten diodien tai tyristoreiden, kanssa monipulssisissa tasasuuntausjärjestelmissä.
Toisin kuin tavalliset muuntajat, joita käytetään ensisijaisesti jännitteen muuntamiseen tai sähköiseen eristämiseen, tasasuuntaajamuuntajat on suunniteltu erityisesti käsittelemään:
Epälineaariset ja epätasapainoiset kuormat
Korkea harmoninen sisältö
Voimakkaat lämpö- ja sähkörasitukset
Tarkka jännitteen säätö
Tasasuuntaajamuuntajien sovellukset
Tasasuuntaajamuuntajat ovat välttämättömiä lukuisilla teollisuudenaloilla, joilla tarvitaan valvottua tai korkeajännitteistä tasavirtaa. Yleisimpiä sovelluksia ovat mm:
Elektrolyysi ja elektrolyysi (alumiini-, kupari- ja sinkkiteollisuus)
Valokaariuunit ja teräksen valmistus
Rautateiden vetoasemat
HVDC (High Voltage Direct Current) -siirtojärjestelmät
Akun latausjärjestelmät
Galvanointi- ja anodisointilaitokset
Teollisuuden taajuusmuuttajat ja moottorit, jotka vaativat tasavirtasyöttöä
Kukin näistä sovelluksista asettaa muuntajalle erityisiä suorituskykyvaatimuksia, mukaan lukien kyky hallita vaihtelevia kuormia ja harmonisia yliaaltoja.
Tärkeimmät ominaisuudet ja suunnittelun erityispiirteet
Tasasuuntaajamuuntajat on suunniteltu vastaamaan monimutkaisia käyttöolosuhteita. Niiden erityispiirteitä ovat mm:
1. Multi-Winding-konfiguraatio
Suunniteltu usein yhdellä tai useammalla toisiokäämityksellä syöttämään monipulssisia tasasuuntaajasiltoja (esim. 6-pulssisia, 12-pulssisia, 24-pulssisia), mikä parantaa tasavirtalähdön tasaisuutta ja vähentää harmonisia yliaaltoja.
2. Vaiheensiirtokyky
Toisiokäämitykset voidaan konfiguroida vaihesiirtojen avulla monivaiheisen tasasuuntauksen aikaansaamiseksi, mikä on olennaista harmonisten yliaaltojen lieventämiseksi.
3. Vankka eristysjärjestelmä
Eristyksen on kestettävä suurta dielektristä ja termistä rasitusta, joka johtuu transienttijännitteistä ja harmonisesta sisällöstä.
4. Sähkömagneettinen suojaus
Pyörrevirtojen ja vuotokenttien vähentämiseksi ytimeen ja käämityksiin on usein rakennettu suojaus.
5. Korkea oikosulkulujuus
Koska tasasuuntaajamuuntajat palvelevat erittäin induktiivisia ja joskus vikaantumisalttiita kuormia, mekaaninen lujuus on kriittinen sisäisten oikosulkujen kestämiseksi.
Rakennusmateriaalit
Laadukkaat materiaalit takaavat luotettavuuden ja pitkäikäisyyden äärimmäisissä käyttöolosuhteissa:
Ydin: Raesuuntautunut piiteräs tai amorfinen metalliseos, joka vähentää ydinhäviötä.
Käämit: Kupari- tai alumiinijohtimet, joissa on korkealaatuinen eristys (Nomex, epoksi tai voimapaperi jäähdytysmenetelmästä riippuen).
Eristys: Öljypaperieristys öljyllä upotetuissa yksiköissä; epoksihartsi kuivissa yksiköissä.
Jäähdytysjärjestelmät: ONAN (Oil Natural Air Natural), ONAF (Oil Natural Air Forced) tai ilmajäähdytteiset järjestelmät kuiva-tyyppisille laitteille
Tasasuuntaajamuuntajien tyypit
1. Kuiva tasasuuntaajamuuntajat
Jäähdytysmenetelmä: Ilmajäähdytteinen (luonnollinen tai pakotettu)
Edut: Ympäristöystävällinen, turvallinen sisäkäyttöön, ei öljyvuodon tai tulipalon vaaraa.
Sovellukset: Kaupalliset rakennukset, puhdastilat tai alueet, joilla on tiukat ympäristövaatimukset.
2. Öljyyn upotetut tasasuuntaajamuuntajat
Jäähdytysmenetelmä: Mineraaliöljy tai silikoniöljy, luonnollinen tai pakkoilman jäähdytys.
Edut: Ylivoimainen lämmöntuotto, suurempi kapasiteetti, kestävämpi eristyksen kestoikä.
Sovellukset: Ulkoasennukset, raskaat teollisuuslaitokset, suuritehoiset DC-järjestelmät.
Tasasuuntaajamuuntaja vs. tavanomainen tehomuuntaja
| Ominaisuus | Tasasuuntaajamuuntaja | Perinteinen muuntaja |
|---|---|---|
| Toiminto | Syöttää tasavirtakuormia tasasuuntauksen avulla | Siirtää vaihtovirtaa piirien välillä |
| Kuormitustyyppi | Erittäin epälineaarinen, harmoninen ja epätasapainoinen. | Tyypillisesti lineaarinen, tasapainoinen |
| Toissijainen kokoonpano | Monivaiheinen vaihe, jossa on vaihesiirtoja | Yksi- tai kolmivaiheinen |
| Suunnittelun monimutkaisuus | Korkea (monikäämitys, harmonisia häiriöitä kestävä) | Suhteellisen yksinkertainen |
| Jäähdytysvaatimukset | Vaativampi harmonisten yliaaltojen aiheuttaman lämmön vuoksi | Kohtalainen |
| Jännitteen säätö | Tarkempi ja vakaampi dynaamisessa kuormituksessa | Tavallinen asetus |
| Sovelluksen spesifisyys | Räätälöity DC-sovelluksia varten | Yleiskäyttö |
Käyttäjien suunnitteluun liittyviä näkökohtia
Jos hankit tasasuuntaajamuuntajia projektiisi tai laitoksellesi, ota huomioon seuraavat suunnitteluparametrit:
Tarvittavien pulssien määrä (6, 12, 24 pulssin järjestelmät)
Vaihtovirran syöttöjännitettä ja tasavirran lähtöjännitettä koskevat vaatimukset
Kuormitusominaisuudet: vakio, muuttuva, regeneratiivinen
Sijoituspaikan olosuhteet: sisä- tai ulkotilat, lämpötila, korkeus merenpinnasta.
Lainsäädännön noudattaminen: IEC-, IEEE-, ANSI- tai UL-standardit.
Johtopäätökset: Miksi tasasuuntaajamuuntajilla on merkitystä
Tasasuuntaajamuuntajat ovat paljon muutakin kuin vain tasasähköjärjestelmiä syöttäviä muuntajia. Niiden rakenne täyttää vaihtovirtaverkon ja tasavirtaprosessin välisen kuilun, minkä ansiosta teollisuus voi käyttää uuneja, louhia metalleja, käyttää raskaita moottoreita ja siirtää energiaa maanosien yli.
Niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien ja erojen ymmärtäminen tavanomaisista muuntajista auttaa insinöörejä, hankesuunnittelijoita ja teollisuuden ostajia valitsemaan oikean ratkaisun pitkän aikavälin suorituskyvyn, turvallisuuden ja tehokkuuden varmistamiseksi.
Osoitteessa Evernew muuntajaolemme erikoistuneet räätälöityihin tasasuuntaajamuuntajiin, jotka on räätälöity vaativiin teollisuussovelluksiin. Olemme toimittaneet menestyksekkäästi suurikapasiteettisia kuivamuuntajia, jotka ylittävät 48-pulssikokoonpanot, mikä osoittaa asiantuntemuksemme harmonisten yliaaltojen lieventämisessä ja tarkassa jännitteen säätämisessä.
Yksi viimeaikaisista lippulaivahankkeistamme on 1000 kVA:n suuruinen kuiva tasasuuntaajamuuntaja, joka on suunniteltu korkean luotettavuuden sovellukseen. Muuntajan ensiöjännite on 10 kV, ja se on suunniteltu yli 48-pulssin pulssitasasuuntaukseen, mikä takaa erittäin alhaisen harmonisen särön, parannetun tehokertoimen ja erinomaisen termisen suorituskyvyn.
Evernew tarjoaa CE-, UL- ja GOST-sertifioituja ratkaisuja, jotka on räätälöity asiakkaan vaatimusten mukaisesti Pohjois-Amerikassa, Venäjällä ja muilla maailmanmarkkinoilla, olipa kyse sitten sähkökemiallisista laitoksista, rautateiden sähköistämisestä tai laajamittaisista tasavirtakäyttöjärjestelmistä.
