Огляд пічного трансформатора

I. Що таке пічний трансформатор?

 

A пічний трансформатор– це електричний пристрій, який регулює напругу змінного струму (AC), підвищуючи або зменшуючи її відповідно до робочих вимог систем на основі печі -. У промислових - виплавках металів (наприклад, для сталі, спеціальної сталі, білого корунду, електролітичного алюмінію) він функціонує як спеціалізований силовий трансформатор, здатний витримувати великі - струмові навантаження та повторювані механічні та термічні навантаження від електричних дуг, зазвичай із первинною напругою, що не перевищує 72,5 кВ, великою ємністю та використанням вугільних стрижнів як електродів. У домашньому господарстві та системах опалення, вентиляції та кондиціонування повітря він перетворює електроенергію високої - напруги на нижчу, безпечну напругу для компонентів печі (таких як термостати та системи запалювання), забезпечуючи ефективну роботу за допомогою електромагнітної індукції для передачі енергії, причому його місце встановлення варіюється від внутрішньої печі до зовнішніх блоків змінного струму залежно від конкретної конструкції системи.

 

 

 

Пічний трансформатор виконує роль «серця» промислової печі. Його основною функцією є перетворення високої напруги та низького струму мережі в низьку напругу та високий струм, необхідні печі, забезпечуючи точне та надійне живлення для таких процесів, як плавлення, нагрівання та рафінування. Залежно від конкретного типу печі, принципу дії та технологічних вимог пічні трансформатори суттєво відрізняються за своєю конструкцією та технологією. Нижче наведено деякі з найбільш широко використовуваних типів у металургійній, хімічній промисловості та промисловості матеріалів.

Таким чином,різні типи пічних трансформаторів є продуктами їх специфічних промислових процесів. Вони спеціалізуються за конструктивними параметрами (напруга, струм, імпеданс), методами регулювання напруги, перевантажувальною здатністю та режимами роботи. Правильне розуміння та вибір відповідного пічного трансформатора має вирішальне значення для забезпечення безпеки виробництва, покращення якості продукції та зменшення споживання енергії.

 

 

Через низьку вторинну напругу, великий струм і широкий діапазон регулювання напруги пічних трансформаторів (вимагає регулювання від максимального значення до 25%~50% від максимального значення), їх методи регулювання напруги суттєво відрізняються від способів регулювання напруги силових трансформаторів. Основні методи такі:

1. Регулювання напруги змінного потоку

Його принцип полягає у встановленні відводів регулювання напруги або окремих обмоток регулювання напруги на первинній обмотці. Коли первинна напруга постійна, напруга на виток змінюється шляхом зміни кількості витків первинної обмотки, підключеної до ланцюга, тим самим змінюючи напругу вторинної обмотки. Потік осердя змінюється під час регулювання напруги.

• Особливості: Проста структура, і обмотки можуть бути розташовані концентрично або в шаховому порядку. При рівній кількості витків відводів первинної обмотки різниця кроків вторинної напруги неоднакова; якщо необхідна рівна різниця кроків, слід використовувати пакетну обмотку. Коли вторинна напруга досягає максимуму, непрацююча частина первинної обмотки схильна до коливань напруги, що несприятливо для ізоляції. Коли напруга вторинної обмотки мінімальна, магнітна щільність сердечника низька, що є неекономічним для продуктів із широким діапазоном регулювання напруги. Ситуацію можна покращити за допомогою перетворення D-Y.
• Область застосування: малі та середні-печні трансформатори з первинною напругою 35 кВ або нижче та діапазоном регулювання напруги менше 20%.

 

2. Регулювання напруги серії трансформаторів

Послідовний трансформатор додається в бак головного трансформатора. Обмотки-низької напруги головного трансформатора та послідовного трансформатора з’єднані послідовно. Напруга обмотки високої{3}}напруги послідовного трансформатора змінюється через окрему обмотку регулювання напруги основного трансформатора, таким чином змінюючи повну напругу обмоток низької{4}}напруги основного трансформатора та послідовного трансформатора.

• Переваги: Широкий діапазон регулювання напруги, а різниця кроків вторинної напруги рівна, коли кількість поворотів крана однакова. Первинна напруга не обмежена рівнем ізоляції перемикача -відводів і може бути безпосередньо знижена з 63~220 кВ, усуваючи потребу в проміжній підстанції. Ємність обмотки регулювання напруги набагато менша, ніж вихідна потужність пічного трансформатора, що дозволяє легко вибрати перемикач РПН з високим коефіцієнтом міцності. Обмотка регулювання напруги може бути підключена до компенсаційного конденсатора для підвищення коефіцієнта потужності. Головний трансформатор працює з постійним потоком, що робить конструкцію виробів з великою потужністю та широким діапазоном регулювання напруги більш економічною.
• Недоліки: складна структура,-займає багато часу на виготовлення та незручне обслуговування. При негативних відводах втрати навантаження великі, і втрати навантаження при мінімальній вторинній напрузі дещо відрізняються від втрат при максимальній вторинній напрузі, а приріст напруги імпедансу великий.
• Область застосування: Пічні трансформатори потужністю 10000 кВА або більше, або пічні трансформатори з високою первинною напругою (63 кВ або більше).

 

3. Регулювання напруги автотрансформатора

Він складається з автотрансформатора та пічного трансформатора з фіксованим коефіцієнтом трансформації, які можуть бути встановлені в одному баку або окремо, з максимальним рівнем ізоляції 35 кВ.

• Особливості: Загальна нейтральна точка автотрансформатора повинна бути надійно заземлена (при різних рівнях напруги первинної та вторинної сторони); він може бути незаземленим, коли рівні напруги однакові. Коли кількість обертів кранів однакова, різниця кроків напруги низької напруги пічного трансформатора є однаковою. Зміна імпедансу невелика під час процесу регулювання напруги. Для одно-фазних виробів можна використовувати три-стрижень з нерівним поперечним-перерізом, з одним ланцюгом для обмотки регулювання напруги автотрансформатора, одним ланцюгом для обмотки пічного трансформатора та одним ланцюгом як звичайним ярмом, що забезпечує більш економічну конструкцію. Продукти великої-ємності мають мати окрему структуру, а з’єднувальна шина між автотрансформатором і пічним трансформатором має бути вкорочена та закрита, щоб запобігти пошкодженню автотрансформатора через надзвичайно великий струм-короткого замикання в разі короткого замикання.

 

 

 

 

Пічні трансформатори складаються з обмоток високої-напруги,-регулювання напруги та-низької напруги, а їхнє розташування відповідає таким основним принципам:

 

 

 

 

Через необхідність адаптації до умов роботи електричних печей, таких як висока температура, великий струм і часте регулювання напруги, пічні трансформатори мають цілеспрямовані відмінності в структурах основних компонентів від звичайних силових трансформаторів. Далі наведено детальний опис основного компонента, що розрізняє.

1. Сполучене ядро

• Конструктивна особливість: Активна зона реактора ісердечник трансформатораподіляють загальне ярмо, утворюючи інтегровану «сполучену» конструкцію.
• Відмінність: сердечник трансформатора та сердечник реактора звичайних силових трансформаторів є переважно незалежними окремими структурами без спільного ярма.
• Мета конструкції: стиснути загальний об’єм через спільне ярмо, зменшити магнітні втрати від витоку та підвищити ефективність зв’язку магнітного кола сердечника для адаптації до потреб динамічного регулювання навантажень електричної печі.

 

2. Розташування обмоток

Обмотки пічних трансформаторів мають спеціальну шахову конструкцію, яка відрізняється від звичайного методу намотування.силові трансформатори. В основному вони поділяються на два види:

• Обмотки з прямим-намотуванням у шаховому порядку: провідники розташовані по черзі з певним кроком під час прямого намотування, не дотримуючись єдиної послідовної логіки намотування силових трансформаторів.
• Зібрані обмотки в шаховому порядку: обмотки збираються на секції, а потім збираються в комплекти, при цьому напрямок намотування та положення кожної секції обмоток розподіляються по черзі.
• Основна перевага: підвищення опору обмоток короткого-замикання, покращення розподілу електричних і магнітних полів усередині обмоток, зменшення локальних втрат і адаптація до умов пускового струму під час запуску електропечі.

 

3. Концентричні обмотки (Спеціальна конструкція для регулювання напруги та обмоток низької-напруги)

Концентричні обмотки пічних трансформаторів мають істотні відмінності від силових трансформаторів конструктивними формами обмоток регулювання напруги та обмоток низької-напруги:

Обмотки регулювання напруги

• Типи намотування: включає чотири спеціальні конструкції: безперервний тип, тип із перемежуванням, спіральний тип і циліндричний тип, з більш цілеспрямованими сценаріями застосування.
• Відмінність: обмотки регулювання напруги силових трансформаторів мають переважно безперервний тип і -спеціалізовані структури регулювання напруги під навантаженням. Чергові та спіральні обмотки регулювання напруги пічних трансформаторів більше зосереджені на витримці імпульсної напруги, тоді як циліндричний тип оптимізує стабільність магнітного поля під час регулювання напруги.
• Вимоги до адаптації: відповідність потребам широкого-діапазону та частого регулювання напруги під час плавки в електропечі та підвищення надійності ізоляції обмоток.

Обмотки-низької напруги

(1) Особливі структурні типи:

• Подвійні-дискові-обмотки низької напруги: змотані подвійними-дисковими сегментами з більшою площею розсіювання тепла порівняно зі звичайними низьковольтними-обмотками силових трансформаторів.
• Обмотки низької напруги у формі «фігури-8»: обмотки розподілені у формі «фігури-8», ефективно зменшуючи магнітний потік витоку та адаптуючись до передачі великого струму.
• Пластинчасті обмотки-типу низької{1}}напруги: прийняти пласку{2}}конструкцію пластини, зменшити скін-ефект під великим струмом і підвищити-пропускну здатність по струму.

(2) Основна відмінність: низьковольтні-обмотки силових трансформаторів мають переважно циліндричні та спіральні типи. Обмотки низької-напруги пічних трансформаторів розроблені для адаптації до умов роботи з великим струмом, зосереджуючись більше на низьких втратах і високій ефективності розсіювання тепла.

 

4. Проводи низької{1}}напруги

• Конструктивна особливість: у проводах низької-напруги використовуються провідники великого поперечного-перерізу, а шлях прокладки оптимізовано для конструкції на короткі-відстані та з низьким-імпедансом. У деяких сценаріях використовується екрануюча структура.
• Відмінність: низьковольтні дроти силових трансформаторів більше зосереджені на захисті ізоляції та акуратному підключенні. Провідні-дроти низької напруги пічних трансформаторів в основному оптимізовані для «великої передачі струму» з більшим-перерізом провідника та меншим імпедансом, щоб зменшити втрати в проводі.

 

5. Вихідні клеми-низької напруги

(1) Спеціальні типи:

• Клеми з мідної пластини: виготовлені з цільного шматка товстої мідної пластини з великою площею контакту, придатні для передачі струму середньої та великої потужності.
• Термінали з мідної-трубки з водяним охолодженням: використовуйте порожнисті мідні трубки як носій у поєднанні з системою-водяного охолодження, яка може швидко розсіювати тепло, що утворюється великими струмами.

(2) Відмінність: Вихідні клеми низької-напруги силових трансформаторів — це здебільшого звичайні мідні шини або клеми болтового -типу без спеціальної конструкції-водяного охолодження. Конструкція клем пічних трансформаторів спеціально розроблена, щоб витримувати робочі умови великого струму та високих-температур, забезпечуючи стабільність передачі струму та термін служби.