In industriële elektrotechniek, gelijkrichter transformatoren spelen een cruciale rol bij het omzetten van AC (wisselstroom) naar DC (gelijkstroom). Deze gespecialiseerde transformatoren zijn niet zomaar eenvoudige voedingsapparaten, ze zijn ontworpen om bestand te zijn tegen unieke elektrische spanningen en te voldoen aan de behoeften van zeer nauwkeurige DC-toepassingen. Of ze nu worden gebruikt in elektrochemische industrieën, tractiesystemen of HVDC-transmissie, gelijkrichtertransformatoren vormen de ruggengraat van veel moderne infrastructuursystemen.
Dit artikel geeft een uitgebreid overzicht van gelijkrichtertransformatoren, hun functies, kenmerken, constructiematerialen, types (droog type en oliegedompeld) en hoe ze verschillen van conventionele vermogenstransformatoren.
Wat is een gelijkrichter-transformator?
A gelijkrichter transformator is een speciaal type transformator ontworpen om stroom te leveren aan gelijkrichterschakelingen, die wisselspanning omzetten in gelijkspanning. Deze transformatoren worden vaak gebruikt in combinatie met halfgeleiderelementen zoals diodes of thyristors in meerpulsgelijkrichtersystemen.
In tegenstelling tot standaardtransformatoren die voornamelijk dienen voor spanningstransformatie of elektrische isolatie, zijn gelijkrichtertransformatoren specifiek ontworpen om te werken:
Niet-lineaire en onevenwichtige belastingen
Hoog harmonisch gehalte
Zware thermische en elektrische spanningen
Nauwkeurige spanningsregeling
Toepassingen van gelijkrichtertransformatoren
Gelijkrichter-transformatoren zijn essentieel in tal van industrieën die geregelde gelijkstroom of hoogspanning vereisen. Enkele van de meest voorkomende toepassingen zijn:
Elektrolyse en elektrowinning (aluminium-, koper- en zinkindustrie)
Vlamboogovens en staalproductie
Tractieonderstations voor spoorwegen
HVDC-transmissiesystemen (hoogspanningsgelijkstroom)
Acculaadsystemen
Galvano- en anodiseerinstallaties
Industriële aandrijvingen en motoren die gelijkstroomvoeding nodig hebben
Elk van deze toepassingen stelt specifieke prestatie-eisen aan de transformator, waaronder het vermogen om fluctuerende belastingen en harmonischen te beheren.
Belangrijkste kenmerken en ontwerpkenmerken
Gelijkrichtertransformatoren zijn speciaal gebouwd om te voldoen aan complexe bedrijfsomstandigheden. Hun onderscheidende kenmerken zijn onder andere:
1. Configuratie met meerdere opwindingen
Vaak ontworpen met een of meer secundaire wikkelingen om gelijkrichterbruggen met meerdere pulsen te voeden (bijv. 6-puls, 12-puls, 24-puls), waardoor de gelijkstroomuitvoer vloeiender wordt en harmonischen worden verminderd.
2. Mogelijkheid tot faseverschuiving
Secundaire wikkelingen kunnen worden geconfigureerd met faseverschuivingen om meerfasige gelijkrichting te creëren, wat essentieel is voor het beperken van harmonischen.
3. Robuust isolatiesysteem
Isolatie moet bestand zijn tegen hoge diëlektrische en thermische spanning als gevolg van transiënte spanningen en harmonischen.
4. Elektromagnetische afscherming
Om wervelstromen en lekvelden te verminderen, wordt vaak afscherming ingebouwd in de kern en de wikkelingen.
5. Hoge kortsluitvastheid
Omdat gelijkrichtertransformatoren zeer inductieve en soms storingsgevoelige belastingen hebben, is mechanische sterkte essentieel om interne kortsluitingen te weerstaan.
Bouwmaterialen
Hoogwaardige materialen zorgen voor betrouwbaarheid en een lange levensduur onder extreme bedrijfsomstandigheden:
Kern: Siliciumstaal met georiënteerde korrel of amorfe legering voor minder kernverlies
Windingen: Koperen of aluminium geleiders met hoogwaardige isolatie (Nomex, epoxy of kraftpapier afhankelijk van de koelmethode)
Isolatie: Oliepapierisolatie voor oliegesmolten types; epoxyhars voor droge types
Koelsystemen: ONAN (Oil Natural Air Natural), ONAF (Oil Natural Air Forced) of luchtgekoelde systemen voor droge systemen.
Soorten gelijkrichtertransformatoren
1. Transformatoren met droge gelijkrichter
Koelmethode: Luchtgekoeld (natuurlijk of geforceerd)
Voordelen: Milieuvriendelijk, veilig voor gebruik binnenshuis, geen risico op olielekkage of brand
Toepassingen: Commerciële gebouwen, cleanrooms of gebieden met strenge milieu-eisen
2. Met olie gevulde gelijkrichtertransformatoren
Koelmethode: Minerale olie of siliconenolie met natuurlijke of geforceerde luchtkoeling
Voordelen: Superieure warmteafvoer, hogere capaciteit, robuustere isolatie levensduur
Toepassingen: Buiteninstallaties, zware industriële installaties, DC-systemen met hoge capaciteit
Gelijkrichter transformator vs. conventionele voedingstransformator
| Functie | Gelijkrichter transformator | Conventionele transformator |
|---|---|---|
| Functie | Voedt DC belastingen via gelijkrichting | Transfereert wisselstroom tussen circuits |
| Type lading | Zeer niet-lineair, rijk aan harmonischen, ongebalanceerd | Typisch lineair, gebalanceerd |
| Secundaire configuratie | Meerfasig met faseverschuivingen | Enkelfasig of driefasig |
| Complex ontwerp | Hoog (meeraderig, bestand tegen harmonischen) | Relatief eenvoudig |
| Koelvereisten | Veeleisender door warmte van harmonischen | Matig |
| Spanningsregeling | Nauwkeuriger en stabieler onder dynamische belasting | Standaardregeling |
| Toepassingsspecificiteit | Op maat gemaakt voor DC-toepassingen | Algemeen gebruik |
Ontwerpoverwegingen voor gebruikers
Als je gelijkrichtertransformatoren zoekt voor je project of faciliteit, overweeg dan de volgende ontwerpparameters:
Aantal vereiste pulsen (6, 12, 24-pulssystemen)
Vereisten voor AC-ingangsspanning en DC-uitgangsspanning
Belastingskarakteristieken: constant, variabel, regeneratief
Locatieomstandigheden: binnen of buiten, temperatuur, hoogte
Naleving van regelgeving: IEC-, IEEE-, ANSI- of UL-normen
Conclusie: Waarom gelijkrichtertransformatoren belangrijk zijn
Gelijkrichtertransformatoren zijn veel meer dan alleen maar transformatoren die gelijkstroomsystemen voeden. Hun ontwerp overbrugt de kloof tussen het wisselstroomnet en het gelijkstroomproces, waardoor industrieën ovens kunnen laten werken, metalen kunnen winnen, zware motoren kunnen aandrijven en energie over continenten kunnen transporteren.
Inzicht in hun unieke eigenschappen en verschillen met conventionele transformatoren helpt ingenieurs, projectplanners en industriële inkopers bij het selecteren van de juiste oplossing voor prestaties, veiligheid en efficiëntie op de lange termijn.
Op Evernieuwde transformatorzijn we gespecialiseerd in op maat gemaakte gelijkrichtertransformatoren voor veeleisende industriële toepassingen. We hebben met succes droge gelijkrichtertransformatoren met een hoge capaciteit geleverd die configuraties met meer dan 48 pulsen hebben, waarmee we onze expertise op het gebied van harmonische reductie en nauwkeurige spanningsregeling demonstreren.
Een van onze recente paradepaardjes is een 1000 kVA transformator met droog type gelijkrichterontworpen voor een zeer betrouwbare toepassing. De transformator heeft een primaire spanning van 10 kV, ontworpen voor pulsgelijkrichting boven 48 puls, wat zorgt voor ultralage harmonische vervorming, verbeterde vermogensfactor en uitstekende thermische prestaties.
Of het nu gaat om elektrochemische fabrieken, spoorwegelektrificatie of grootschalige DC-aandrijfsystemen, Evernew levert CE-, UL- en GOST-gecertificeerde oplossingen op maat volgens de specificaties van de klant in Noord-Amerika, Rusland en andere wereldwijde markten.
