多重分割整流トランス

電解、電気メッキ、および大規模 DC ドライブのシステムでは、バルブ側の DC 電流が数万アンペアに達することがあります。単一経路のバルブ側巻線を使用すると、導体の断面積が過度に大きくなり、巻線と端子の引き出しが困難になるだけでなく、電流の増加に伴う局所的な過熱のリスクも高まります。マルチスプリット整流器変圧器はバルブ側巻線をいくつかの独立した分岐に分割し、それぞれが異なる整流器ブリッジに電力を供給します。これにより、ブランチごとの電流が削減され、システム運用の柔軟性が向上します。 Yulan Transformer は、630 kVA ～ 80,000 kVA の範囲の容量と 6 kV、10 kV、15 kV、22 kV、および 35 kV の系統側電圧定格を持つ多重分割整流器変圧器を製造しています。

分割構造の機能

バルブ側の巻線を分割すると、各分岐の電流が減少するため、必要な導体断面積と端子バスバーの仕様が減少し、製造が簡素化されます。分割された分岐はコアの磁気回路を介して結合され、特定の「分割インピーダンス」を生成します。このインピーダンスは、1 つの分岐における短絡が他の分岐に与える影響を制限し、整流器ブリッジ間の循環電流を抑制します。

電解用の直流電源では、多分割構造と「同相逆並列」構成が組み合わされることがよくあります。隣接する分割巻線は同じ電圧位相を共有しますが、引き出し方向が逆であるため、磁界が互いに打ち消し合います。これにより、構造コンポーネントのスロット漏れ磁束と漂遊損失が減少します。

一般的な分割構成

デュアルスプリット

バルブ側の巻線は 2 つの独立した分岐に分割されており、それぞれが別個の整流器ブリッジに接続可能です。 2 分割構造は最も単純な構成であり、中容量の電解または電気めっき電源によく使用されます。

3分割と4分割

バルブ側の巻線は 3 つまたは 4 つの分岐に分割されており、高電流または複数の DC 出力を必要とするアプリケーションに適しています。各ブランチは独立して切り替えることができるため、負荷の一部が切断された場合でも残りのブランチは動作を継続できます。

アキシャル分割とラジアル分割

軸方向の分割では、コアリムの高さに沿って高電圧および低電圧の巻線セグメントを配置する必要がありますが、半径方向の分割では、半径方向に複数の巻線層を形成することが必要になります。これら 2 つの方法では、インピーダンスと漏れ磁束の分布が異なります。選択は、整流器のパラメータと短絡要件によって異なります。技術仕様

アイテムパラメータ

設計上の課題

スプリットインピーダンスコントロール

スプリット インピーダンスの大きさは、整流器ブリッジ間の電流分布と短絡電流レベルに直接影響します。インピーダンスが低すぎる場合、単一ブランチ障害中に他のブランチで大きな電流変動が発生します。高すぎると損失が増加し、DC 出力電圧調整性能が低下します。設計では、整流器メーカーが指定するインピーダンス範囲に基づいて、巻線の配置や幾何学的寸法の調整を通じて目標値を達成する必要があります。

大電流リードアウト

バルブ側の合計電流は数万アンペアに達することがあります。分岐後でも、単一の分岐の電流は非常に高いままです。リードアウトには通常、複数の並列銅バスバーが使用されます。平行棒全体に均一な電流分布を確保し、局所的な過熱を防ぐには、均一な間隔と転位の対策が必要です。一部の製品は、接触抵抗を最小限に抑えるために、タンク側壁に大面積の端子台を備えています。

漏れ磁束と構造部品の加熱

高電流巻線は強力な漏れ磁場を生成し、クランプ構造、タイプレート、タンク壁に渦電流を誘導します。マルチスプリット設計では、多くの場合、漂遊損失を低減するために、タンクの内壁の磁気シールド、スロット付きクランプまたは非磁性材料の使用が必要になります。冷却方式の選択

大容量の多重分割整流器変圧器は通常、強制油水冷 (OFWF) または強制油空冷 (OFAF) を採用しています。クーラーの選択では、高調波による損失によって発生する追加の熱を考慮する必要があります。熱計算は、電力周波数の正弦波電流に基づく推定値のみに依存することはできません。

製造と試験

巻線は、転置導体または複数の並列導体を使用して巻かれ、分割された分岐間に信頼性の高い絶縁バリアが配置されます。組み立て後、アクティブ部分は灯油気相真空乾燥システムで処理され、絶縁コンポーネントから水分とガスが完全に除去されます。

標準的な工場試験に加えて、分岐間の分割インピーダンス、分岐間の絶縁抵抗、耐電圧レベルの測定が行われます。定格35kV以上の製品については、雷インパルス試験および部分放電測定を実施しています。特定の要件には、定格高調波電流下でのホットスポットの温度上昇を検証するための、各分割分岐の温度上昇テストが含まれます。

テストデータはシリアル番号ごとにアーカイブされ、巻き取り、コアの積み重ね、乾燥のプロセスに至るまでのトレーサビリティを確保します。同社は ISO 9001:2015、ISO 14001、および ISO 45001 認証を取得しています。

よくある質問

Q: 「多重分割」と「多重化」の関係は何ですか?

「マルチスプリット」とは、バルブ側巻線を複数の分岐に分割し、独立した電源供給が可能な構造設計を指します。 「多重化」とは、位相シフトを使用して整流器ブリッジ間に位相差を作成し、それによってグリッド側の高調波を除去することを指します。 2 つの概念は組み合わせることができます。たとえば、デュアル分割トランスは 2 つの 6 パルス ブリッジに個別に電力を供給し、位相シフトを適用して 12 パルス システムを形成できます。

Q: スプリットインピーダンスは通常どのように決定されますか?

分割インピーダンス値は、主に短絡電流制限、並列ブリッジ間の循環電流制御、および DC 電圧調整要件に基づいて、整流器メーカーまたはシステム設計者によって指定されます。変圧器メーカーは、目標のインピーダンスを満たすように巻線の配置と冷却ダクトの寸法を調整し、その後テストを通じて設計を検証します。

Q：同相逆並列接続のメリットは何ですか？ 

隣接する分割巻線を逆並列構成で接続すると、電流の方向が逆になり、結果として生じる漏れ磁界が互いに打ち消し合います。これにより、スロットの漏れ磁束、構造部品の発熱、巻線にかかる電磁力が大幅に減少します。この設計は、電解用途の低電圧、大電流整流変圧器で広く使用されています。

Q: マルチスプリットトランスの個々のブランチは独立して動作できますか?

はい。バルブ側の分岐は電気的に独立しているため、対応する整流器ブリッジを個別にオンまたはオフに切り替えることができます。一部のブランチが停止しても、グリッド側の巻線とコアは動作し続けます。ただし、残りのブランチの負荷が設計制限を超えないよう注意する必要があります。

Q：強制油循環水冷システムのメンテナンスはどのようにすればよいですか？

水冷システムでは、冷却水配管の漏れがないか定期的に検査し、油への水の浸入を防ぐために水と油の回路間の差圧を監視する必要があります。クーラーの内部スケールは熱放散を損なう可能性があります。清掃スケジュールは水質に基づいて決定する必要があります。変圧器に通電する前に、まず冷却システムを起動する必要があります。シャットダウン時には、冷却システムが最後に停止する必要があります。

アプリケーションシナリオ

多重分割整流器変圧器は、主に次のような高電流 DC 電源を必要とする産業環境で使用されます。

● アルミニウム、銅、亜鉛の大規模電解作業場

●塩素アルカリイオン交換膜電解槽

●黒鉛化炉、直流電気炉

● 大規模自動電気めっき生産ライン

●非鉄金属製錬用直流電源システム

これらのアプリケーションでは、高い信頼性、均一な電流分布、メンテナンスの容易さが求められ、この分野では多重分割構造が大きな利点をもたらします。