Çıkış olarak güç transformatörleri: pratikte sık çarpışmaların analizi 

Bu kombinasyon “çıkış olarak güç transformatörleri mi?” — Özellikle "bunu güvenilir bir şekilde yapmak" isteyen müşterilerden sürekli olarak teknik özellikler geliyor. ve aslında asıl noktaya varamıyorlar. Hemen şunu söyleyeceğim: Güç transformatörünün kendisi, klasik kontrol sistemleri veya ekipman güç kaynağı anlamında bir çıkış cihazı değildir. Bu, voltaj seviyelerini dönüştürmek için tasarlanmış bir ağ elemanıdır. Ancak örneğin güçlü güç kaynakları, test tezgahları veya belirli endüstriyel kurulumlar söz konusu olduğunda, aslında kademenin çıkışına kurulabilir. Ve burada, teoride sıklıkla gözden kaçırılan, ancak pratikte reaktif güçten anahtarlama sırasındaki akım dalgalanmalarına kadar yanlara çıkan nüanslar başlıyor.

Bu nerede oluyor ve yanlış anlaşılmanın kökeni nedir?

Çoğu zaman, yüzlerce ve binlerce amperlik büyük bir yük akımına sahip düşük bir voltaj (örneğin 36V, 100V) elde etmeniz gereken projelerde sorunun bu formülasyonuyla karşılaşırsınız. Müşteri şu diyagramı görür: doğrultucu -> invertör -> transformatör -> yük. Ve bu son transformatöre "çıkış" diyor. Aslında evet, dönüşüm yolunun çıkışındadır. Ama teknik olarak kalıyorgüç trafosuima ettiği her şeyle birlikte: belirli bir çalışma modu için hesaplama (frekans, akım şekli, güç faktörü), mıknatıslanma sorunları, çelik ve bakırdaki kayıpları hesaba katma ihtiyacı. Ana hata, sinyal şeklinin ve frekans bandının önemli olduğu düşük akım ekipmanındaki çıkış transformatörünün bir analogu olarak düşünmektir. Burada önemli olan enerji verimliliği ve dinamik reaktif güç kontrolüdür.

Baraları test etmek için bir proje hatırlıyorum. 50V'ta 4000A sağlamak gerekiyordu. Müşteri başlangıçta bir "çıkış transformatörü"ne ihtiyaç duydu. sıkı voltaj stabilizasyonu ile. Ancak bu kadar güç ve düşük çıkış voltajıyla transformatörün kendisi önemli bir voltaj düşüşünün ve reaktif bileşenin kaynağı haline gelir. Sistemin temel unsurunun transformatörün kendisi değil, önündeki tristör doğrultucunun bu dezavantajları telafi eden kontrol sistemi olacağını açıklamak uzun zaman aldı. Cihazın kendisi yağ bazlı ve zorlamalı soğutmalı olarak seçilmiştir - standartgüç trafosuTMG, ancak düşük voltaj ve artan akım yoğunluğu için yeniden hesaplanmış bir ikincil sargı ile.

Bu tür konfigürasyonlarda geçici süreçler sıklıkla ihmal edilir. Transformatörü rölantide açmak oldukça zorlu bir iştir. Mıknatıslama akımının ani değeri, nominal değerden birkaç kat daha yüksek olabilir. Eğer ?çıkışta? Böyle bir transformatör var ve önünde yarı iletken bir dönüştürücü var, bu atış tuşlara zarar verebilir. Balast dirençleri üzerinden yumuşak başlatma devreleri veya sıralı bağlantı sistemlerinin uygulanması gerekir. Bu bir teori değil; eloksal tesislerinden birinde, tam olarak bu durum, hattın korunmasının ve arıza süresinin sürekli olarak etkinleştirilmesine yol açtı. Transformatörü kademeli uyarma sistemli bir modelle değiştirmeye karar verdik.

Seçim ve hesaplama özellikleri: yalnızca boyutlar ve kVA değil

Belirli bir cihaza karar verirken katalog gücü yalnızca başlangıçtır. Sorunun büyük bir elektrolizörün frekans sürücü devresinde olduğunu varsayalım. İnverterden sonra, 50 Hz'lik sinüzoidal ağ frekansında değil, invertörün çıkış PWM frekansında - örneğin 100 Hz'den 400 Hz'ye kadar çalışan bir düşürücü transformatör vardır. 50 Hz için tasarlanmış standart bir transformatör, yüksek frekanslarda çelikteki kayıpların artması nedeniyle burada yanacak veya aşırı ısınacaktır. Yalıtım ve manyetik devrenin özel bir hesaplaması gereklidir.

Bağlamı anlayan uzman üreticilere başvuracağınız yer burasıdır. Örneğin, şirket gibi yüksek ve alçak gerilimin iletimi ve dağıtımına yönelik çözümlerdeWenzhou Qiaonasen Elektrik Ekipmanları Co, Ltd(portfolyoları şu adreste görülebilir:https://www.qnasen.ru), standart dışı parametreler için transformatörler üretmek genellikle mümkündür. Sadece bir "1000 kVA transformatör" satın almak değil, aynı zamanda çalışma frekans aralığını, akım şeklini (sinüs, kare dalga, PWM) ve yükün doğasını (ark kaynağında olduğu gibi sık kısa devrelerle birlikte keskin değişkenlik gösteren) gösteren bir teknik spesifikasyon formüle etmek de önemlidir.

Bir diğer pratik nokta ise sargıları bağlama yöntemidir. Üç fazlı çıkış aşamaları genellikle bir yıldız-yıldız devresi gerektirir. nötr veya delta yıldızlı mı? Faz kayması için. Bu boyutları ve koruma devresini etkiler. Bir zamanlar galvanik hattı yükseltirken bununla bir hata yaptılar - Dyn11 bağlantılı standart bir transformatör aldılar, ancak doğrultucu sisteminin Yy0'a ihtiyacı olacaktı. Harici bir dengeleme bobini ekleyerek bunu sahada yeniden yapmak zorunda kaldım. Pahalı ve etkisiz.

Soğutma ve paketleme sorunları yaşam döngüsünü belirleyen unsurlardır

Transformatör bir atölyede, örneğin bir haddehanede son eleman olarak kurulursa, o zaman ortam metal tozu, yüksek sıcaklık ve titreşimden oluşur. Sızıntı ve yangın riski nedeniyle yağ soğutması istenmeyebilir. Kuru transformatörleri (DTS) seçersiniz, ancak ısıtma marjı vardır. Sargıları genellikle artan izleme direnci ile ek yalıtım gerektirir. Havalandırma, hava akışlarının tozla tıkanmaması için tasarlanmalıdır - filtreler takarsınız, ancak bunların temizlenmesi gerekir. Gerçek şu ki, işletmelerde bu genellikle ihmal ediliyor ve transformatör sınırda çalışarak kaynağını kaybediyor.

İndüksiyonlu ısıtma kurulumunda ilginç bir durum yaşandı. Orada, çıkış transformatörü (esasen eşleşen bir transformatör) 1-10 kHz frekanslarında çalışıyordu. Sorun manyetik çekirdekte (ferrit) değil, su soğutmalı içi boş bara ile yapılan sargıların soğutulmasındaydı. Tasarımcılar başlangıçta suyun sertliğini hesaba katmadılar - altı ay sonra kanallar aşırı büyümüştü, ısı çıkışı düştü ve aşırı ısınma nedeniyle transformatör arızalandı. Bunu damıtılmış su ile kapalı devre sisteme dönüştürmek zorunda kaldım. Bu, doğru cihaz türünü seçseniz bile "küçük şeylerin" işaretini kaçırabileceğiniz sorusudur. Operasyon.

Düzen de önemlidir. Bir güç transformatörü, özellikle de güçlü olanı, önemli bir manyetik kaçak alan yaratır. Aynı standın kontrol sistemine ait sinyal kablolarının yakınından geçmesi durumunda parazit ve arızalar kaçınılmazdır. Onu perdelemeniz veya belli bir mesafeye yaymanız gerekir ki bu her zaman mümkün değildir. Bir araştırma enstitüsü için yapılan bir projede, böyle bir çıkış transformatörü için alüminyum levhalardan ayrı bir ekran yapmak ve hatta tüm alçak gerilim kablolarını bükümlü çift kablolarla ekrana aktarmak gerekiyordu.

Koruyucu ve kontrol ekipmanıyla etkileşim

Burada sık yapılan bir hata, transformatörü normal yükte olduğu gibi standart devre kesiciler veya sigortalarla korumaya çalışmaktır. Ancak böyle bir transformatörün çıkışındaki kısa devre akımı, özellikle düşük çıkış voltajında ​​\u200b\u200bmuazzam olabilir - onlarca kiloamper. Makinenin kapanmaya vakti olmayabilir ve lastikler eriyecektir. Hızlı tepki veren yarı iletken sigortalara veya akım sınırlama işlevine sahip özel anahtarlara ihtiyacınız var. Parametreleri transformatörün zaman-akım karakteristiği ile tutarlı olmalıdır.

Başka bir nüans aşırı yük korumasıdır. Bu çalışma modundaki bir transformatör için yük oldukça değişken olabilir. İkincil sargının nominal akımına göre yapılandırılmış bir termik röle, örneğin önündeki bir tristör doğrultucu tarafından üretilen daha yüksek harmonikler nedeniyle kademeli aşırı ısınmadan kurtulamayabilir. Termistörlerin doğrudan sargıya (PTC sistemi) veya termal korumanın manyetik devreye takılması tavsiye edilir. Bu gibi durumlarda sıcaklık sensörlerini genellikle üretim aşamasında doğrudan en sıcak noktalara yerleştiririz ve onlardan gelen sinyal genel kurulum kontrol sistemine gider.

Kontrollüçıkış olarak güç transformatörleriHer şey o kadar da basit değil. Bu, stabilize edilmiş bir güç kaynağı sisteminin parçasıysa, voltaj sensörü, transformatörün sekonder sargısının çıkışlarına değil, doğrudan yüke kurulmalıdır. Akım değiştiğinde sargıların aktif direncindeki voltaj düşüşü nedeniyle geri bildirim düzgün çalışmayacaktır. Ya denetleyici algoritmasındaki bu düşüşü telafi etmeniz ya da dört telli bağlantı şeması kullanmanız gerekir. Uygulamada ikincisi daha güvenilirdir ancak ek bağlantı hatları gerektirir.

Ekonomi ve güvenilirlik: buna değer mi?

Klasik bir güç transformatörünün çıkış bağlantısı olarak kullanılması genellikle güvenilirlik ve maliyet hususlarından kaynaklanmaktadır. Yüksek akımda düşük voltajı doğrudan iletebilen modern IGBT yarı iletken dönüştürücüler çok pahalıdır ve soğutulması zordur. Bir çift “invertör +çıkış olarak güç transformatörleri" daha ucuz ve daha tamir edilebilir olduğu ortaya çıktı. Bir transformatör onlarca yıl dayanabilirken, ağır hizmet koşullarında güç modüllerinin birkaç yılda bir değiştirilmesi gerekir.

Ancak bu iki ucu keskin bir kılıçtır. Trafo eklenmesi sistemin genel verimliliğini %1-3 oranında azaltır ve bu megawatt gücünde ciddi kayıplar ve elektrik faturaları anlamına gelir. Bazen müşteri yaşam döngüsünü hesapladıktan sonra tamamen yarı iletken bir çözüme bir kez yatırım yapmanın daha iyi olduğu sonucuna varır. Ancak tek seferlik veya nadiren başlatılan kurulumlar için (örneğin test tezgahları), transformatör çıkışı güvenilirlik açısından tek seçenektir.

Sonuç olarak şunu söyleyeceğim ?Çıkış olarak güç transformatörleri? - teknik saçmalık değil, çok canlı bir pratik sorun. Ancak bunun uygulanması şablon bir yaklaşım gerektirmez; elektrik mühendisliği, çalışma koşulları ve projenin ekonomisi hakkında derin bir anlayış gerektirir. Başarının anahtarı ayrıntılarda gizlidir: İdeal yükü değil gerçek yükü dikkate alarak parametrelerin doğru hesaplanması ve bu nüansları metale çevirebilen üreticinin doğru seçimi. Örneğin, belirli bir proje için standart olmayan bir tasarım sunabilecekleri ve yalnızca en yakın standart boyutu depodan göndermeyebilecekleri, söz konusu güç ekipmanı çözümlerinde olduğu gibi.