O prezentare generală a transformatorului cuptorului

I. Ce este un transformator de cuptor?

 

A transformator cuptoreste un dispozitiv electric care reglează tensiunea de curent alternativ (AC), fie crescând-o, fie în jos, pentru a se potrivi cerințelor de funcționare ale sistemelor bazate pe cuptor -. În aplicațiile industriale de topire a metalelor - (de exemplu, pentru oțel, oțel special, corindon alb, aluminiu electrolitic), funcționează ca un transformator de putere specializat capabil să suporte sarcini de curent mari - și solicitări mecanice și termice repetate de la arcuri electrice, de obicei având o tensiune primară care nu depășește 72,5 kV, cu electrozi de capacitate mare și tije de carbon. În contexte casnice și HVAC, convertește electricitatea de înaltă tensiune - într-o tensiune mai scăzută și sigură pentru componentele cuptorului (cum ar fi termostatele și sistemele de aprindere), permițând o funcționare eficientă prin inducție electromagnetică pentru transferul de energie, cu locația de instalare variind de la interiorul cuptorului la unitățile de curent alternativ exterioare, în funcție de designul specific al sistemului.

 

 

 

Transformatorul cuptorului acționează ca „inima” unui cuptor industrial. Funcția sa principală este de a converti tensiunea înaltă și curentul scăzut al rețelei în tensiunea scăzută și curentul ridicat cerute de cuptor, oferind putere precisă și robustă pentru procese precum topirea, încălzirea și rafinarea. În funcție de tipul specific de cuptor, de principiul de funcționare și de cerințele procesului, transformatoarele pentru cuptor variază semnificativ în ceea ce privește proiectarea și tehnologia lor. Următoarele sunt unele dintre cele mai utilizate tipuri în industria metalurgică, chimică și a materialelor.

În concluzie,diferite tipuri de transformatoare de cuptor sunt produse ale proceselor lor industriale specifice. Sunt specializați în parametrii de proiectare (tensiune, curent, impedanță), metode de reglare a tensiunii, capacitatea de suprasarcină și regimuri de funcționare. Înțelegerea și selectarea corectă a transformatorului potrivit pentru cuptor este crucială pentru asigurarea siguranței producției, îmbunătățirea calității produsului și reducerea consumului de energie.

 

 

Datorită tensiunii secundare scăzute, curentului mare și gamei largi de reglare a tensiunii a transformatoarelor de cuptoare (care necesită o ajustare de la valoarea maximă la 25% ~ 50% din valoarea maximă), metodele lor de reglare a tensiunii sunt substanțial diferite de cele ale transformatoarelor de putere. Principalele metode sunt următoarele:

1. Reglarea tensiunii de flux variabil

Principiul său este de a seta robinete de reglare a tensiunii sau înfășurări separate de reglare a tensiunii pe înfășurarea primară. Când tensiunea primară este constantă, tensiunea pe tură este modificată prin modificarea numărului de spire ale înfășurării primare conectate la circuit, modificând astfel tensiunea înfășurării secundare. Fluxul miezului se modifică în timpul reglării tensiunii.

• Caracteristici: Structură simplă, iar înfășurările pot fi dispuse concentric sau eșalonat. Când numărul de spire al robinetelor de înfășurare primară este egal, diferența de trepte de tensiune secundară este inegală; dacă este necesară o diferență egală de trepte, trebuie utilizată o înfășurare stivuită. Când tensiunea secundară este la maxim, partea inactivă a înfășurării primare este predispusă la oscilații ale tensiunii, ceea ce este nefavorabil izolației. Când tensiunea secundară este la minim, densitatea magnetică a miezului este scăzută, ceea ce este neeconomic pentru produsele cu o gamă largă de reglare a tensiunii. Situația poate fi îmbunătățită utilizând transformarea D-Y.
• Domeniul de aplicare: transformatoare de cuptor de dimensiuni mici și mijlocii-cu o tensiune primară de 35 kV sau mai mică și un domeniu de reglare a tensiunii mai mic de 20%.

 

2. Reglarea tensiunii transformatorului în serie

Un transformator în serie este adăugat în rezervorul transformatorului principal. Înfășurările de joasă-tensiune ale transformatorului principal și ale transformatorului în serie sunt conectate în serie. Tensiunea înfășurării de-înaltă tensiune a transformatorului în serie este modificată prin înfășurarea separată de reglare a tensiunii a transformatorului principal, modificând astfel tensiunea compozită a înfășurărilor de-joasă tensiune ale transformatorului principal și a transformatorului în serie.

• Avantaje: Gamă largă de reglare a tensiunii, iar diferența de treaptă a tensiunii secundare este egală atunci când numărul de spire este egal. Tensiunea primară nu este limitată de nivelul de izolație al comutatorului-de reglaj și poate fi redusă direct de la 63~220kV, eliminând necesitatea unei substații intermediare. Capacitatea înfășurării de reglare a tensiunii este mult mai mică decât capacitatea de ieșire a transformatorului cuptorului, ceea ce face ușoară selectarea unui comutator-cu un factor de siguranță ridicat. Înfășurarea de reglare a tensiunii poate fi conectată la un condensator de compensare pentru a îmbunătăți factorul de putere. Transformatorul principal funcționează la flux constant, făcând mai economică proiectarea produselor cu capacitate mare și gamă largă de reglare a tensiunii.
• Dezavantaje: Structură complexă,-producție care necesită timp și incomod de întreținut. Când la prize negative, pierderea de sarcină este mare, iar pierderea de sarcină la tensiunea secundară minimă este ușor diferită de cea la tensiunea secundară maximă, iar creșterea tensiunii de impedanță este mare.
• Domeniul de aplicare: Transformatoare de cuptor cu o capacitate de 10000 kVA sau mai mult sau transformatoare de cuptor cu o tensiune primară mare (63 kV sau mai mult).

 

3. Reglarea tensiunii autotransformatorului

Se compune dintr-un autotransformator si un transformator de cuptor cu raport de transformare fix, care pot fi instalate in acelasi rezervor sau separat, cu un nivel de izolare maxim de 35kV.

• Caracteristici: Punctul neutru comun al autotransformatorului trebuie să fie împământat în mod fiabil (când nivelurile de tensiune ale părților primar și secundar sunt diferite); poate fi neîmpământat atunci când nivelurile de tensiune sunt aceleași. Când numărul de spire este egal, diferența de trepte de tensiune de joasă-tensiune a transformatorului cuptorului este egală. Modificarea impedanței este mică în timpul procesului de reglare a tensiunii. Pentru produsele monofazate, se poate folosi un miez cu trei-ramuri cu secțiuni transversale-inegale, cu un membru pentru înfășurarea de reglare a tensiunii autotransformatorului, un membru pentru înfășurarea transformatorului cuptorului și un membru ca jug comun, rezultând un design mai economic. Produsele de-capacitate mare ar trebui să adopte o structură separată, iar magistrala de conectare dintre autotransformator și transformatorul cuptorului ar trebui scurtată și închisă pentru a preveni deteriorarea autotransformatorului din cauza curentului de scurt-scurtcircuit extrem de mare în cazul unui scurtcircuit.

 

 

 

 

Transformatoarele cuptorului constau din înfășurări de înaltă-tensiune,-reglare și de joasă-tensiune, aranjarea lor urmând aceste principii cheie:

 

 

 

 

Datorită necesității de a se adapta la condițiile de lucru ale cuptoarelor electrice, cum ar fi temperatura ridicată, curentul mare și reglarea frecventă a tensiunii, transformatoarele de cuptoare au vizat diferențe în structurile componentelor centrale față de transformatoarele de putere obișnuite. Mai jos este o descriere detaliată a componentei cheie distinctive.

1. Conjugate Core

• Caracteristica structurală: Miezul reactorului șimiezul transformatoruluiîmpărtășesc un jug comun, formând un design „conjugat” integrat.
• Punct de diferență: miezul transformatorului și miezul reactorului transformatoarelor de putere obișnuite sunt în mare parte structuri separate independente, fără un jug comun.
• Scopul de proiectare: Comprimați volumul total prin jugul comun, reduceți pierderile magnetice de scurgere și îmbunătățiți eficiența de cuplare a circuitului magnetic de bază pentru a se adapta la nevoile de reglare dinamică a sarcinilor cuptorului electric.

 

2. Înfășurări eșalonate

Înfășurările transformatoarelor cuptorului adoptă un design special eșalonat, care este diferit de metoda convențională de înfășurare atransformatoare de putere. Ele sunt în principal împărțite în două tipuri:

• Înfășurări eșalonate cu înfășurare directă-: conductoarele sunt aranjate alternativ la pasi specifice în timpul înfășurării directe, fără a urma logica uniformă de înfășurare secvenţială a transformatoarelor de putere.
• Înfășurări eșalonate asamblate: Înfășurările sunt prefabricate în secțiuni și apoi asamblate în seturi, cu direcția de înfășurare și poziția fiecărei secțiuni de înfășurări distribuite alternativ.
• Avantaj principal: îmbunătățiți rezistența la scurt{0}}circuit a înfășurărilor, îmbunătățiți distribuția câmpurilor electrice și magnetice în interiorul înfășurărilor, reduceți pierderile locale și adaptați-vă la starea curentului de pornire în timpul pornirii cuptorului electric.

 

3. Înfășurări concentrice (Design special pentru reglarea tensiunii și înfășurările de -tensiune joasă)

Înfășurările concentrice ale transformatoarelor de cuptor au diferențe semnificative față de transformatoarele de putere în formele structurale ale înfășurărilor de reglare a tensiunii și înfășurărilor de -joasă tensiune:

Înfășurări de reglare a tensiunii

• Tipuri de înfășurare: Includeți patru modele speciale: tip continuu, tip intercalat, tip spirală și tip cilindric, cu scenarii de aplicare mai țintite.
• Punct de diferență: înfășurările de reglare a tensiunii ale transformatoarelor de putere sunt în principal de tip continuu și structuri dedicate-reglării tensiunii de sarcină. Înfășurările de reglare a tensiunii intercalate și spiralate ale transformatoarelor de cuptor se concentrează mai mult pe rezistența la tensiunea de impuls, în timp ce tipul cilindric optimizează stabilitatea câmpului magnetic în timpul reglării tensiunii.
• Cerință de adaptare: îndepliniți nevoile de-gamă largă și de reglare frecventă a tensiunii în timpul topirii în cuptorul electric și îmbunătățiți fiabilitatea izolației înfășurărilor.

Înfășurări de -tensiune scăzută

(1) Tipuri structurale speciale:

• Înfășurări duble-disc-de joasă tensiune: înfășurate în segmente duble-disc, cu o zonă de disipare a căldurii mai mare în comparație cu înfășurările convenționale de joasă-tensiune ale transformatoarelor de putere.
• Înfășurări de joasă tensiune în formă de „Figură-8: înfășurările sunt distribuite într-o formă de „figura 8”, reducând efectiv fluxul magnetic de scurgere și adaptându-se la transmisia de curent mare.
• Înfășurări de joasă tensiune de tip-placă-: adoptați un design structural-plată, reduceți efectul de piele în cazul unui curent mare și îmbunătățiți capacitatea-de transportare a curentului.

(2) Diferența de bază: înfășurările de -joasă tensiune ale transformatoarelor de putere sunt în principal de tip cilindric și spiralat. Înfășurările de joasă-tensiune ale transformatoarelor de cuptoare sunt toate proiectate pentru a se adapta la condițiile de lucru cu curent mare, concentrându-se mai mult pe pierderi reduse și performanță ridicată de disipare a căldurii.

 

4. Fire-de tensiune joasă

• Caracteristică structurală: firele conductoare de -joasă tensiune utilizează conductori de-secțiune transversală mare, iar traseul este optimizat pentru o -distanță scurtă, cu impedanță redusă-. O structură de ecranare este utilizată în unele scenarii.
• Punct de diferență: firele de -joasă tensiune ale transformatoarelor de putere se concentrează mai mult pe protecția izolației și cablarea îngrijită. Firele de plumb de joasă tensiune-de la transformatoarele cuptorului sunt optimizate în principal în jurul „transmisiei de curent mare” cu o secțiune transversală-mai mare a conductorului și impedanță mai mică pentru a reduce pierderea firului de plumb.

 

5. Borne de ieșire cu tensiune joasă-

(1) Tipuri speciale:

• Terminale cu plăci de cupru: Procesate dintr-o singură bucată de placă groasă de cupru, cu o zonă mare de contact, potrivite pentru transmisia curentului de capacitate medie și mare.
• Terminale pentru tuburi de cupru răcite cu apă-: utilizați tuburi goale din cupru ca suport, combinate cu un sistem de răcire cu apă-, care poate disipa rapid căldura generată de curenții mari.

(2) Punct de diferență: terminalele de ieșire de -joasă tensiune ale transformatoarelor de putere sunt în mare parte bare de cupru convenționale sau terminale de tip șurub-fără un design dedicat de răcire cu apă-. Structura terminală a transformatoarelor cuptorului este special concepută pentru a rezista la curenti mari și la condițiile de lucru la temperaturi ridicate, asigurând stabilitatea transmisiei curentului și durata de viață.