Dans le domaine de l'électrotechnique industrielle, transformateurs redresseurs jouent un rôle crucial dans la conversion du courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Ces transformateurs spécialisés ne sont pas de simples dispositifs d'alimentation : ils sont conçus pour résister à des contraintes électriques uniques et répondre aux besoins d'applications CC de haute précision. Qu'ils soient utilisés dans les industries électrochimiques, les systèmes de traction ou la transmission HVDC, les transformateurs redresseurs constituent l'épine dorsale de nombreux systèmes d'infrastructure modernes.
Cet article présente une vue d'ensemble des transformateurs de redressement, de leurs fonctions, de leurs caractéristiques, de leurs matériaux de construction, de leurs types (à sec et à bain d'huile) et de leurs différences par rapport aux transformateurs de puissance conventionnels.
Qu'est-ce qu'un transformateur de redressement ?
A transformateur redresseur est un type particulier de transformateur conçu pour alimenter les circuits de redressement, qui convertissent la tension alternative en tension continue. Ces transformateurs sont souvent utilisés en combinaison avec des dispositifs semi-conducteurs tels que des diodes ou des thyristors dans des systèmes de redressement à impulsions multiples.
Contrairement aux transformateurs standard qui servent principalement à la transformation de la tension ou à l'isolation électrique, les transformateurs redresseurs sont spécifiquement conçus pour traiter.. :
Charges non linéaires et déséquilibrées
Contenu harmonique élevé
Fortes contraintes thermiques et électriques
Régulation précise de la tension
Applications des transformateurs redresseurs
Les transformateurs redresseurs sont essentiels dans de nombreuses industries qui ont besoin d'une alimentation en courant continu contrôlée ou à haute tension. Parmi les applications les plus courantes, citons
Électrolyse et extraction électrolytique (industries de l'aluminium, du cuivre et du zinc)
Fours à arc électrique et fabrication d'acier
Sous-stations de traction pour les chemins de fer
Systèmes de transmission CCHT (courant continu à haute tension)
Systèmes de charge de la batterie
Installations de galvanisation et d'anodisation
Entraînements et moteurs industriels nécessitant une alimentation en courant continu
Chacune de ces applications impose au transformateur des exigences de performance spécifiques, notamment la capacité de gérer les charges fluctuantes et les harmoniques.
Caractéristiques principales et caractéristiques de conception
Les transformateurs redresseurs sont conçus pour répondre à des conditions de fonctionnement complexes. Ils se distinguent par les caractéristiques suivantes
1. Configuration multi-bobinage
Souvent conçu avec un ou plusieurs enroulements secondaires pour alimenter des ponts redresseurs à impulsions multiples (par exemple, 6 impulsions, 12 impulsions, 24 impulsions), améliorant la régularité de la sortie CC et réduisant les harmoniques.
2. Capacité de déphasage
Les enroulements secondaires peuvent être configurés avec des déphasages pour créer un redressement multiphasé, essentiel pour l'atténuation des harmoniques.
3. Système d'isolation robuste
L'isolation doit être capable de résister à des contraintes diélectriques et thermiques élevées dues à des tensions transitoires et au contenu harmonique.
4. Blindage électromagnétique
Pour réduire les courants de Foucault et les champs de fuite, le blindage est souvent intégré au noyau et aux enroulements.
5. Résistance élevée aux courts-circuits
Les transformateurs de redressement étant utilisés pour des charges hautement inductives et parfois sujettes à des défaillances, la résistance mécanique est essentielle pour supporter les courts-circuits internes.
Matériaux de construction
Des matériaux de haute qualité garantissent la fiabilité et la longévité dans des conditions d'utilisation extrêmes :
Cœur de métier: Acier au silicium à grains orientés ou alliage amorphe pour réduire les pertes de noyau
Enroulements: Conducteurs en cuivre ou en aluminium avec une isolation de haute qualité (Nomex, époxy ou papier kraft selon la méthode de refroidissement).
Isolation: Isolation par papier huilé pour les types à bain d'huile ; résine époxy pour les unités de type sec
Systèmes de refroidissement: ONAN (Oil Natural Air Natural), ONAF (Oil Natural Air Forced), ou systèmes refroidis par air pour les systèmes de type sec.
Types de transformateurs redresseurs
1. Transformateurs redresseurs à sec
Méthode de refroidissement: Refroidissement par air (naturel ou forcé)
Avantages: Respectueux de l'environnement, sûr pour une utilisation à l'intérieur, sans risque de fuite d'huile ou d'incendie.
Applications: Bâtiments commerciaux, salles blanches ou zones soumises à des exigences environnementales strictes
2. Transformateurs redresseurs immergés dans l'huile
Méthode de refroidissement: Huile minérale ou huile de silicone avec refroidissement naturel ou par air forcé
Avantages: Dissipation thermique supérieure, capacité plus élevée, durée de vie de l'isolation plus robuste
Applications: Installations extérieures, installations industrielles lourdes, systèmes CC à haute capacité
Transformateur de redressement vs. transformateur de puissance conventionnel
| Fonctionnalité | Transformateur de redressement | Transformateur conventionnel |
|---|---|---|
| Fonction | Alimente les charges en courant continu par rectification | Transfère le courant alternatif entre les circuits |
| Type de charge | Fortement non linéaire, riche en harmoniques, déséquilibré | Typiquement linéaire, équilibré |
| Configuration secondaire | Multiphase avec déphasage | Monophasé ou triphasé |
| Complexité de la conception | Élevée (multi-bobinage, résistante aux harmoniques) | Relativement simple |
| Exigences en matière de refroidissement | Plus exigeant en raison de la chaleur dégagée par les harmoniques | Modéré |
| Régulation de la tension | Plus précis et plus stable sous charge dynamique | Règlement standard |
| Spécificité de l'application | Conçue sur mesure pour les applications à courant continu | Usage général |
Considérations relatives à la conception pour les utilisateurs
Si vous recherchez des transformateurs redresseurs pour votre projet ou votre installation, tenez compte des paramètres de conception suivants :
Nombre d'impulsions nécessaires (systèmes à 6, 12 et 24 impulsions)
Exigences en matière de tension d'entrée AC et de tension de sortie DC
Caractéristiques de la charge : constante, variable, régénérative
Conditions du site : intérieur ou extérieur, température, altitude
Conformité réglementaire: Normes IEC, IEEE, ANSI ou UL
Conclusion : L'importance des transformateurs-redresseurs
Les transformateurs redresseurs sont bien plus que de simples transformateurs alimentant des systèmes à courant continu. Leur conception comble le fossé entre le réseau à courant alternatif et le processus à courant continu, ce qui permet aux industries de faire fonctionner des fours, d'extraire des métaux, d'entraîner des moteurs lourds et de transmettre de l'énergie d'un continent à l'autre.
La compréhension de leurs caractéristiques uniques et de leurs différences par rapport aux transformateurs conventionnels aide les ingénieurs, les planificateurs de projets et les acheteurs industriels à choisir la bonne solution pour assurer la performance, la sécurité et l'efficacité à long terme.
Au Transformateur EvernewNous sommes spécialisés dans les transformateurs redresseurs sur mesure, conçus pour répondre à des applications industrielles exigeantes. Nous avons livré avec succès des transformateurs redresseurs à sec de grande capacité dépassant les configurations à 48 impulsions, mettant en évidence notre expertise en matière d'atténuation des harmoniques et de régulation précise de la tension.
L'un de nos récents projets phares comprend une centrale électrique de 1000 kVA. transformateur redresseur à secCe transformateur est conçu pour une application à haute fiabilité. Le transformateur présente une tension primaire de 10 kV, conçue pour un redressement par impulsions supérieur à 48 impulsions, garantissant une distorsion harmonique très faible, un facteur de puissance amélioré et d'excellentes performances thermiques.
Qu'il s'agisse d'usines électrochimiques, d'électrification ferroviaire ou de systèmes d'entraînement CC à grande échelle, Evernew fournit des solutions certifiées CE, UL et GOST adaptées aux spécifications des clients en Amérique du Nord, en Russie et sur d'autres marchés mondiaux.
