Transformateur de puissance redresseur triphasé à huile de 35 kV

Présentation générale

Un transformateur redresseur est un transformateur de puissance spécial destiné aux systèmes de redressement, largement utilisé dans la production industrielle et dans d'autres domaines. Le principe de fonctionnement d'un transformateur redresseur est identique à celui d'un transformateur ordinaire. S'appuyant sur la loi de l'induction électromagnétique, il convertit la tension alternative du côté primaire (côté réseau) en tension alternative du côté secondaire (côté valve), puis convertit le courant alternatif issu du côté valve en courant continu à l'aide de composants redresseurs.

Catégories Transformateur spécial, Produit, Transformateur

Brève présentation

Ⅰ. Présentation du produit

1.Normes applicables aux cadres dirigeants

Normes internationales : CEI 60076-1 à 5

2.Niveaux de tension

①Côté haute tension: Allant de 0,4 kV à 35 kV (10 kV, 20 kV, 35 kV). Pour les transformateurs redresseurs de très grande puissance utilisés en électrolyse, la tension peut atteindre 110 kV à 220 kV.

②Côté basse tension: Selon les cas d'application, la plage habituelle est comprise entre 600 V et 1 500 V (dans l'industrie de l'électrolyse) ; dans le domaine des précipitateurs électrostatiques, la tension continue peut atteindre 60 kV à 90 kV.

3.Méthodes de régulation de tension

Régulation de tension en charge: Permet un réglage en continu grâce à un commutateur de régulation de tension à 35 niveaux (réglage fin/grossier), adapté aux situations nécessitant des ajustements fréquents de la tension (production d'aluminium par électrolyse).

4.Régulation de tension hors circuit: Réglage manuel à l'aide d'un changeur de prises, adapté aux besoins en charge fixes (transport ferroviaire urbain).

5.Gamme de prises de tension haute

①Gamme classique: ±2×2,51 TP6T (soit 5 prises au total), applicable aux situations où la tension du réseau varie de ±51 TP6T.

②Conception spéciale: Certains transformateurs destinés à l'électrolyse peuvent être adaptés à ±10% afin de répondre aux besoins liés à des fluctuations de tension extrêmes.

6.Capacité nominale

①Petite capacité: 30 kVA à 2 500 kVA (utilisés dans les secteurs de la galvanoplastie et de l'usinage électrique).

②Grande capacité: 16 000 kVA à 180 000 kVA (produits spécialisés pour l'aluminium électrolytique proposés par des entreprises telles que TBEA).

7.Fréquence: 50 Hz ou 60 Hz

8.Numéro de phase

①Triphasé: Configuration standard, adaptée aux applications industrielles à forte puissance (électrolyse, traction).

②Monophasé: Utilisé dans des applications à faible puissance (dépoussiéreurs électrostatiques, petits équipements de galvanoplastie).

9.Groupes de connexion

①Types courants: Dyn11 (forte capacité de suppression des harmoniques), Yyn0 (point neutre mis à la terre), Dy5 (redressement déphasé).

②Conception spéciale: Connexion à enroulements multiples avec déphasage (déphasage de ±7,5°), permettant de constituer un système redresseur à 24 impulsions.

10.Impédance Tension

①Gamme classique: 5%~10% (adapté en fonction des applications). Les transformateurs destinés à l'électrolyse sont généralement conçus avec des valeurs comprises entre 7% et 8% afin de limiter le courant de court-circuit.

②Conception à haute impédance: Dans le domaine des précipitateurs électrostatiques, l'impédance peut dépasser 12%, ce qui permet de se passer de réacteurs externes.

11.Méthodes de refroidissement

Circulation naturelle de l'huile (ON) : Convient aux transformateurs de faible puissance.

Circulation d'huile forcée (OF) : Équipés de radiateurs, destinés aux transformateurs de grande puissance.

12.Type à bain d'huile:

①De type sec: Isolation par moulage à l'époxy ou en papier NOMEX, avec refroidissement par air naturel (AN) ou par air forcé (AF) et indices de protection IP20 à IP54.

②Refroidissement par eau: Enroulements à refroidissement direct par eau, adaptés aux applications à forte densité de puissance (par exemple, les convertisseurs de fréquence haute tension).

13.Niveaux de protection

①IP20: À utiliser en intérieur, pour une protection contre les corps étrangers solides de plus de 12 mm.

②IP54: Pour une utilisation en extérieur ou dans des environnements poussiéreux, résistant à la poussière et aux projections d'eau (dans l'industrie métallurgique).

14.Classes d'isolation

①Classe F: Résistance à la chaleur jusqu'à 155 °C, élévation de température ≤ 100 K ; le choix le plus courant pour les transformateurs de type sec à enrobage époxy.

②Classe H: Résistance à la chaleur jusqu'à 180 °C, isolation en papier NOMEX, adapté aux environnements à haute température (industrie pétrochimique).

③Classe B: Résistance à la chaleur jusqu'à 130 °C, couramment utilisé dans les transformateurs traditionnels à huile.

II. Conditions d'exploitation

1.Altitude: ≤ 1 000 m (une correction conforme à la norme GB3859 est nécessaire si cette altitude est dépassée).

2.Température ambiante: -25 °C à +40 °C, humidité ≤ 90% (sans condensation).

3.Méthode d'installation: Utilisation en intérieur/extérieur (indice de protection IP54) ; l'installation murale est prise en charge (pour les structures sèches).

Ⅲ. Types d'épreuves

1.Essais de type: Y compris l'essai d'élévation de température (mode AN/AF) et l'essai de résistance aux courts-circuits (1,5 fois le courant nominal pendant 5 secondes).

2.Essais en usine: Essai de résistance d'isolement (à l'aide d'un mégohmmètre de 2 500 V), mesure de la résistance en courant continu des enroulements (écart ≤ ±2%).

3.Tests spécifiques: Essai au brouillard salin de 72 heures (pour les zones côtières), mesure des décharges partielles (≤ 50 pC).

Ⅳ. Contrôle des composants

1.Éléments clés:

2.Enroulements: Analyse des pertes par courants de Foucault, essai de résistance de l'isolation intercouche.

3.Système de refroidissement: Essai de débit (pour la circulation d'huile forcée), vérification des performances du ventilateur.

4.Certification des matières premières: Les tôles d'acier au silicium doivent être certifiées UL, et la résine époxy doit être conforme à la norme CEI 60455.

Ⅴ. Types de certification

Certifications internationales : CE (UE), UL (Amérique du Nord), TÜV (Allemagne), CSA (Canada).

Caractéristiques structurelles

Ⅰ. Caractéristiques du produit

1.Une isolation fiable: Un niveau d'isolation raisonnable et fiable est déterminé en fonction des caractéristiques de la charge, des fluctuations de tension du réseau et d'autres facteurs.

2.Modèle d'isolation: Le coefficient de sécurité environnementale du produit est ≥ 1,67, ce qui permet de garantir pleinement la stabilité des performances électriques.

3.Stabilité dynamique élevée: Les enroulements présentent une résistance mécanique élevée. Au cours des phases de conception et de fabrication, les sources d'instabilité dynamique dues au flux de fuite et à d'autres facteurs sont éliminées, ce qui permet au transformateur de répondre aux exigences des environnements de charge difficiles.

4.Haute résistance aux courts-circuits: Des procédés spécifiques de conception et de fabrication sont mis en œuvre, tels que l'enroulement de courroies serrées à haute résistance autour de la surface extérieure des enroulements, ce qui confère à l'ensemble une bonne résistance aux courts-circuits et la capacité de supporter l'impact du courant de court-circuit.

5.Bonne stabilité thermique: Grâce à une conception avancée du produit, les éléments chauffants et l'élévation de température aux points chauds sont strictement contrôlés. Des conducteurs en cuivre sont utilisés pour les bobines et les fils, et la densité de courant est maintenue à un faible niveau. Les principaux indicateurs d'élévation de température sont inférieurs d'au moins 5 °C à la norme nationale.

6.Grande capacité de surcharge: Il peut fonctionner en toute sécurité pendant une longue durée à sa charge nominale, et peut également fonctionner en toute sécurité à pleine charge en cas de surtension de type 110% pendant une longue durée. Les bornes du transformateur reliées au moteur peuvent supporter 1,5 fois le courant nominal pendant 5 secondes.

7.Régulation flexible de la tension: En s'appuyant sur des principes tels que la régulation de tension à commande de phase, il est possible d'utiliser des réacteurs à autosaturation ou des thyristors pour ajuster la tension de sortie du transformateur, ce qui permet d'obtenir une régulation de tension en continu afin de répondre aux exigences de tension des différentes charges.

8.Haute efficacité: Une conception à faibles pertes a été adoptée, notamment grâce à l'utilisation de tôles d'acier au silicium à haute conductivité magnétique et à l'optimisation de la structure de l'enroulement. Le rendement à pleine charge est ≥ 98,51 TP6T, ce qui répond à la norme d'efficacité énergétique de premier niveau et permet de réaliser d'importantes économies d'énergie.

9.Structure compacte: La technique de moulage sous vide à base de résine époxy ou la conception à structure ouverte permet de réduire le volume de 40% par rapport aux transformateurs à huile traditionnels. Il peut être installé au mur, ce qui permet de gagner de la place.

10.Faible niveau sonore: Des matériaux de haute qualité et des procédés de fabrication de pointe sont utilisés, tels que des procédés de trempage spéciaux et des méthodes de laminage optimisées du noyau en fer, ce qui permet de réduire efficacement les vibrations et le bruit pendant le fonctionnement. Le niveau sonore est généralement inférieur à 65 dB.

11.Bonnes performances environnementales: Certains transformateurs redresseurs sont de type sec ; ils se caractérisent par leur résistance à la chaleur et à l'humidité, ne dégagent pas de gaz toxiques et sont respectueux de l'environnement. De plus, il est possible de choisir le niveau de protection en fonction des différents environnements d'utilisation.

Ⅱ. Avantages du produit

1. Les transformateurs de redressement constituent des équipements essentiels pour assurer la conversion du courant alternatif en courant continu dans les systèmes d'électronique de puissance. Leur conception et leurs performances ont une incidence directe sur la stabilité, le rendement et la sécurité des systèmes de redressement. Vous trouverez ci-dessous une analyse détaillée des avantages des transformateurs de redressement sous plusieurs angles :

①Conception d'enroulement flexible

Les enroulements du côté primaire (entrée CA) et du côté secondaire (raccordé au redresseur) des transformateurs de redressement peuvent être conçus avec différents rapports de transformation et différentes méthodes de câblage (en étoile, en triangle, en zigzag) en fonction du type de circuit redresseur (demi-onde monophasé, double alternance, pont triphasé), ce qui garantit l'adaptation aux paramètres électriques des composants du redresseur (diodes, thyristors, etc.) et permet de réduire les pertes et les interférences du circuit.

②Capacité de sortie à enroulements multiples

Il est possible de concevoir plusieurs jeux d'enroulements secondaires afin de répondre aux besoins de plusieurs circuits redresseurs fonctionnant simultanément (scénarios nécessitant plusieurs alimentations en courant continu dans les équipements industriels d'électrolyse et de galvanoplastie), ce qui simplifie le câblage du système et optimise l'utilisation de l'espace.

③La réactance de fuite peut limiter l'amplitude des courants harmoniques

Plusieurs transformateurs redresseurs sont combinés avec différents angles de déphasage, ce qui permet aux harmoniques de s'annuler mutuellement et de réduire considérablement le taux de distorsion harmonique totale.

④Amélioration du facteur de puissance

Un transformateur redresseur correctement conçu peut être associé à un dispositif de filtrage afin d'améliorer les caractéristiques de charge inductive du système redresseur, de réduire les pertes de puissance réactive, d'augmenter le facteur de puissance côté réseau électrique et de diminuer les coûts d'électricité.

⑤Adaptation à la protection contre les surintensités et les surtensions

Les enroulements de protection contre les surintensités peuvent être intégrés à la conception des enroulements ou associés à des dispositifs de protection à relais. En cas de surcharge ou de court-circuit dans le circuit redresseur, l'alimentation électrique peut être rapidement coupée ou le courant de défaut peut être limité, ce qui réduit le risque de dommages matériels.

Structure du produit

Ⅰ. Processus de production

1. Le processus de fabrication des transformateurs de redressement constitue un maillon essentiel pour assurer leur adaptation aux charges de redressement non linéaires, la suppression des interférences harmoniques et la garantie d'un fonctionnement stable à long terme. Il couvre l'ensemble du processus de contrôle de précision, depuis la sélection des matières premières jusqu'aux essais du produit fini. Vous trouverez ci-dessous une description détaillée de ses principaux processus de fabrication :

①Découpe de tôles d'acier au silicium:

Les lignes de cisaillage transversal à commande numérique sont utilisées pour réaliser des découpes précises, afin de garantir que l'écart dimensionnel de la tôle soit ≤ ±0,1 mm et que les bavures de découpe soient ≤ 0,02 mm (afin d'éviter une augmentation des pertes par courants de Foucault).

②Laminage du noyau en fer:

Le procédé dit de “ culasse supérieure non laminée ” est adopté (laminage préalable de la colonne du noyau de fer, puis insertion de la culasse supérieure) afin de réduire les contraintes de laminage ; le facteur de laminage est maintenu entre 0,96 et 0,97 (pour améliorer la conductivité magnétique).La fixation est assurée par des vis isolantes ou des bandes de serrage, avec une force de serrage uniforme (compression axiale ≤ 1%) afin d’éviter le bruit de vibration du noyau de fer (bruit à vide ≤ 65 dB).

③Traitement de mise à la terre du noyau en fer:

Mise à la terre en un seul point (une plaque de mise à la terre est raccordée depuis la partie inférieure du noyau de fer) afin d'éviter les problèmes liés à une mise à la terre en plusieurs points ; la résistance de mise à la terre est ≤ 1 Ω.

④Procédé de fabrication d'un noyau en fer:

Le noyau en fer constitue le cœur du circuit magnétique ; le processus vise principalement à réduire les pertes dans le fer, à minimiser le bruit et à garantir la résistance structurelle.

⑤Procédé de fabrication d'enroulements:

L'enroulement constitue le cœur du circuit et doit répondre aux exigences suivantes : résistance à la tension, résistance aux courts-circuits, faibles pertes et adaptation aux harmoniques. Transformateurs à sec : Les enroulements sont enrobés de résine époxy (dégazage sous vide ≤ -0,095 MPa, température de durcissement 130 °C × 8 h) afin de garantir l’absence de bulles dans la couche isolante (diamètre des bulles ≤ 0,5 mm).Transformateurs à huile : les enroulements subissent un préséchage (105 °C × 48 h, degré de vide ≤ 10 Pa), puis, après avoir été trempés dans de la peinture, ils sont séchés (120 °C × 24 h) afin d’améliorer l’intégrité de l’isolation.

⑥Conception et bobinage des bobines:

Conformément aux exigences de redressement à déphasage (par exemple, 12/24 impulsions), un enroulement segmenté à plusieurs bobinages est utilisé afin de garantir que la précision de la différence de phase de chaque bobinage soit ≤ ±0,5°.L'enroulement basse tension (côté redresseur) est réalisé selon la méthode de la feuille (épaisseur de la feuille de cuivre : 0,3 à 0,5 mm) afin d'améliorer l'efficacité de la dissipation thermique ; l'enroulement haute tension est réalisé selon la méthode continue ou afin d'améliorer la résistance d'isolation.

Caractéristiques techniques

Transformateur électrique triphasé à huile pour haute et basse tension

Capacité nominale	H.V.	L.V.	Symbole de connexion	Perte à vide (kW)		Perte en charge (kW)		Impédance de court-circuit
Capacité nominale	H.V.	L.V.	Symbole de connexion	S11	S13	S11	S13	S11
50	35 38.5	0.4	Dyn11 Yyn0	0.16	0.112	1.20/1.14	1.20/1.14	6.5
100				0.23	0.161	2.01/1.91	2.01/1.91
125				0.27	0.189	2.37/2.26	2.37/2.26
160				0.28	0.196	2.82/2.68	2.82/2.68
200				0.34	0.238	3.32/3.16	3.32/3.16
250				0.4	0.28	3.95/3.76	3.95/3.76
315				0.48	0.336	4.75/4.53	4.75/4.53
400				0.58	0.406	5.74/5.47	5.74/5.47
500				0.68	0.476	6.91/6.58	6.91/6.58
630				0.83	0.581	7.86	7.86
800				0.98	0.686	9.4	9.4
1000				1.15	0.805	11.5	11.5
1250				1.4	0.98	13.9	13.9
1600				1.69	1.183	16.6	16.6
2000				1.99	1.393	19.7	19.7
2500				2.36	1.652	23.2	23.2

FAQ

1. Qu'est-ce qu'un transformateur redresseur ? En quoi diffère-t-il d'un transformateur de puissance classique ?

Un transformateur de redressement est un transformateur spécial destiné à alimenter les systèmes de redressement. Sa fonction principale consiste à convertir le courant alternatif provenant du réseau électrique en courant alternatif à la tension appropriée requise par les redresseurs (par exemple, les thyristors ou les diodes), après quoi les redresseurs fournissent du courant continu.

2. Comment calculer et choisir la puissance d'un transformateur redresseur ?

① Le choix de la puissance d'un transformateur redresseur est essentiel ; la formule de calcul est la suivante :

P = K × Ud × Id / η (kVA)

3. Le transformateur du redresseur présente une élévation de température excessive en fonctionnement, au point d'être même brûlant au toucher. Quelle en est la cause ?

①Courants harmoniques: Les nombreux courants harmoniques générés par les charges des redresseurs entraînent une augmentation des pertes supplémentaires dans le cuivre et dans le fer, ce qui constitue la principale raison.

②Fonctionnement en surcharge: Le courant de charge réel dépasse la valeur nominale pendant une durée prolongée.

③Panne du système de refroidissement: Par exemple, le ventilateur de refroidissement à circulation d'air forcée d'un transformateur à huile cesse de fonctionner, le radiateur est encrassé et obstrué, ou la canalisation est bouchée ; le conduit d'air d'un transformateur de type sec est obstrué ou la ventilation ambiante est insuffisante.

④Défauts internes: Par exemple, des courts-circuits entre spires dans les enroulements, ou une mise à la terre en plusieurs points du noyau de fer entraînant une surchauffe locale.

⑤Mauvais contact: La résistance de contact au niveau des points de raccordement des fils d'enroulement ou des traversées est trop élevée, ce qui entraîne un dégagement de chaleur.

4. Le transformateur redresseur fait beaucoup de bruit lorsqu'il fonctionne. Est-ce normal ?

Le bruit de fonctionnement d'un transformateur redresseur est généralement légèrement plus élevé que celui d'un transformateur de puissance, mais un bruit anormalement fort est généralement le signe d'un dysfonctionnement. Parmi les causes possibles, on peut citer :

①Problèmes liés au noyau de fer: Des colliers de fixation du noyau de fer mal serrés, des tôles d'acier au silicium non comprimées, ce qui entraîne une résonance sous l'action d'un champ magnétique.

②Magnétisation par polarisation en courant continu: En raison d'un déclenchement asymétrique du redresseur ou de tempêtes géomagnétiques, des composantes continues circulent dans le noyau de fer, provoquant une saturation sur un demi-cycle de ce dernier, ce qui intensifie la magnétostriction et augmente considérablement le bruit.

③Harmoniques de charge: Les champs magnétiques harmoniques provoquent des vibrations au niveau de certains composants, tels que la coque et les colliers de serrage.

④Problèmes de remontoir: Les enroulements se desserrent sous l'effet du courant électrique.

5. Que dois-je faire si la tension de sortie du transformateur redresseur est instable ?

Les fluctuations de tension à la sortie d'un transformateur redresseur ne sont généralement pas dues au transformateur lui-même. Il convient d'effectuer d'abord les vérifications suivantes :

①Tension du réseau: Vérifiez si la tension du réseau électrique de niveau supérieur est stable.

②Dispositif redresseur: Vérifiez si le système de commande de déclenchement du redresseur (par exemple, un thyristor) fonctionne normalement, et si les impulsions sont symétriques et stables.

③Variations de charge: Vérifiez si la charge en courant continu subit des fluctuations importantes.

④Commutateur de prises: Vérifiez si la position de l'engrenage du changeur de prises hors circuit est desserrée ou décalée.

⑤Points de connexion: Vérifiez si tous les points de raccordement électriques principaux et secondaires sont desserrés ou oxydés.

6. Qu'est-ce qu'un " transformateur redresseur à déphasage " ? Pourquoi est-il nécessaire ?

Un transformateur redresseur à déphasage est un transformateur redresseur spécial qui génère plusieurs ensembles de tensions secondaires de phases différentes grâce à des enroulements déphasés (par exemple, un montage en triangle étendu). Son objectif principal est de permettre un redressement multipulsé (par exemple, à 12, 24 ou 36 impulsions). Chaque jeu supplémentaire de déphasages permet d’annuler des ordres spécifiques d’harmoniques. Les principaux avantages sont les suivants : réduction significative du courant harmonique injecté dans le réseau électrique afin de respecter les exigences de qualité de l’énergie, réduction de l’ondulation de la tension de sortie redressée pour améliorer la qualité de l’énergie côté courant continu, et augmentation du rendement et de la capacité du système.

7. Le transformateur redresseur à bain d'huile présente une fuite d'huile. Comment y remédier ?

① Les fuites d'huile doivent être traitées sans délai : signalez-les immédiatement et prenez les mesures d'isolation nécessaires pour garantir la sécurité.

② Localisez le point de fuite: Les points de fuite courants comprennent les soudures, les joints d'étanchéité (par exemple au niveau des passe-parois, des vannes et des brides), les vannes papillon et les tuyaux de radiation.

③ Traitement temporaire: En cas de légère fuite d'huile, nettoyez la surface et utilisez une colle spéciale anti-fuite pour effectuer une étanchéification provisoire.

④ Entretien professionnel: En cas de fuite d'huile importante due à des fissures de soudure ou nécessitant le remplacement des joints, les travaux de réparation par soudure ou de remplacement des joints doivent être effectués par du personnel qualifié, après mise hors tension et vidange de l'huile. Toute intervention sur l'installation sous tension est strictement interdite.

⑤ Faire l'appoint d'huile: Une fois le traitement terminé, procédez à une mise sous vide, puis remplissez le transformateur avec de l'huile neuve de la même marque, dont les résultats d'essais sont conformes aux normes, jusqu'au niveau d'huile spécifié.

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