출력으로서의 전력 변압기: 실제로 빈번한 충돌 분석 

이 조합은 "전력 변압기를 출력으로?"입니다. — 기술 사양에는 특히 "신뢰할 수 있는 작업"을 원하는 고객의 요구 사항이 지속적으로 등장합니다. 그리고 그들은 실제로 요점을 이해하지 못합니다. 바로 말씀드리겠습니다. 전력 변압기 자체는 제어 시스템이나 장비 전원 공급 장치의 고전적인 의미에서 출력 장치가 아닙니다. 이는 전압 레벨을 변환하도록 설계된 네트워크 요소입니다. 그러나 예를 들어 강력한 전원 공급 장치, 테스트 벤치 또는 특정 산업 설비의 경우 실제로 캐스케이드 출력에 설치할 수 있습니다. 그리고 여기에서 이론상 종종 놓치는 뉘앙스가 시작되지만 실제로는 스위칭 중 무효 전력에서 전류 서지에 이르기까지 옆으로 나옵니다.

이런 일이 어디서 발생하며 오해의 근원은 무엇입니까?

대부분의 경우 수백, 수천 암페어의 큰 부하 전류로 낮은 전압(예: 36V, 100V)을 얻어야 하는 프로젝트에서 이러한 문제 공식을 접하게 됩니다. 고객은 정류기 -> 인버터 -> 변압기 -> 부하 다이어그램을 봅니다. 그리고 그는 이 최종 변압기를 "출력"이라고 부릅니다. 실제로 그렇습니다. 전환 경로의 출력에 있습니다. 그러나 기술적으로 그는 남아있다전력 변압기이는 특정 작동 모드(주파수, 전류 형태, 역률)에 대한 계산, 자화 문제, 강철 및 구리의 손실을 고려해야 할 필요성을 의미합니다. 주된 실수는 신호 모양과 주파수 대역이 중요한 저전류 장비의 출력 변압기의 아날로그로 간주하는 것입니다. 여기서 핵심은 에너지 효율성과 동적 무효 전력 제어입니다.

부스바 테스트를 위한 한 프로젝트가 기억납니다. 50V에서 4000A를 제공해야 했습니다. 고객은 처음에 "출력 변압기"를 요구했습니다. 엄격한 전압 안정화로. 그러나 이러한 전력과 낮은 출력 전압으로 인해 변압기 자체는 상당한 전압 강하 및 반응성 구성 요소의 원인이 됩니다. 시스템의 핵심 요소가 변압기 자체가 아니라 이러한 단점을 보완하기 위한 사이리스터 정류기의 제어 시스템이 될 것이라는 점을 설명하는 데 오랜 시간이 걸렸습니다. 장치 자체는 강제 냉각 기능을 갖춘 오일 기반으로 선택되었습니다 - 표준전력 변압기TMG이지만 저전압 및 증가된 전류 밀도를 위해 재계산된 2차 권선을 사용합니다.

이러한 구성에서는 일시적인 프로세스가 종종 무시됩니다. 유휴 상태에서 변압기를 켜는 것은 상당한 탐구입니다. 자화 전류의 돌입은 공칭 값보다 몇 배 더 높을 수 있습니다. 만약 출구에서? 그러한 변압기가 있고 그 앞에 반도체 변환기가 있습니다. 이로 인해 키가 손상될 수 있습니다. 안정기 저항을 통한 소프트 스타트 회로나 순차 연결 시스템 구현이 필요하다. 이것은 이론이 아닙니다. 양극 산화 처리 공장 중 하나에서 정확히 이러한 상황으로 인해 라인의 보호 및 가동 중단 시간이 지속적으로 활성화되었습니다. 우리는 변압기를 계단형 여자 시스템을 갖춘 모델로 교체하기로 결정했습니다.

선택 및 계산 기능: 치수 및 kVA뿐만 아니라

특정 장치에 대한 결정을 내릴 때 카탈로그 성능은 시작에 불과합니다. 문제가 대형 전해조의 주파수 구동 회로에 있다고 가정해 보겠습니다. 인버터 뒤에는 50Hz의 정현파 네트워크 주파수가 아니라 인버터의 출력 PWM 주파수(예: 100Hz ~ 400Hz)에서 작동하는 강압 변압기가 있습니다. 50Hz용으로 설계된 표준 변압기는 더 높은 주파수에서 강철의 손실 증가로 인해 여기에서 소손되거나 과열됩니다. 절연 및 자기 회로에 대한 전문적인 계산이 필요합니다.

여기가 바로 상황을 이해하는 전문 제조업체를 찾는 곳입니다. 예를 들어, 회사와 같은 고전압 및 저전압 송전 및 배전 솔루션에서온주 Qiaonasen 전기 설비 유한 공사(그들의 포트폴리오는 다음에서 볼 수 있습니다.https://www.qnasen.ru), 비표준 매개변수에 대한 변압기를 제조하는 것이 가능한 경우가 많습니다. "1000kVA 변압기"를 구입하는 것뿐만 아니라 작동 주파수 범위, 전류 형태(사인파, 구형파, PWM) 및 부하 특성(아크 용접과 같이 급격한 단락이 발생하는 급격한 가변성)을 나타내는 기술 사양을 공식화하는 것이 중요합니다.

또 다른 실용적인 점은 권선을 연결하는 방법입니다. 3상 출력단에는 스타-스타 회로가 필요한 경우가 많습니다. 중립 또는 델타 스타가 있습니까? 위상 변화를 위해. 이는 치수 및 보호 회로에 영향을 미칩니다. 한번은 갈바닉 라인을 업그레이드할 때 실수를 범했습니다. Dyn11 연결이 있는 표준 변압기를 사용했지만 정류기 시스템에는 Yy0이 필요했습니다. 외부 보상 초크를 추가하여 현장에서 다시 실행해야 했습니다. 비싸고 비효율적입니다.

냉각 및 포장 문제가 수명 주기를 결정합니다.

변압기가 압연 공장과 같은 작업장 내부의 최종 요소로 설치되는 경우 환경은 금속 먼지, 높은 온도 및 진동입니다. 오일 냉각은 누출 및 화재의 위험이 있으므로 바람직하지 않을 수 있습니다. 건식 변압기(DTS)를 선택하지만 가열 마진이 있습니다. 권선에는 추적 저항이 증가된 추가 절연이 필요한 경우가 많습니다. 공기 흐름이 먼지로 막히지 않도록 환기 장치를 설계해야 합니다. 필터를 설치하지만 청소해야 합니다. 현실은 이것이 종종 기업에서 무시되고 변압기가 한계에 도달하여 자원을 잃는다는 것입니다.

흥미로운 사례는 유도 가열 설치였습니다. 거기에서 출력 변압기(본질적으로 일치하는 것)는 1-10kHz의 주파수에서 작동했습니다. 문제는 자기 코어(페라이트)가 아니라 수냉식 중공 버스바로 만들어진 권선의 냉각에 있었습니다. 설계자는 처음에 물의 경도를 고려하지 않았습니다. 6개월 후에 채널이 무성해지고 열 출력이 떨어지며 과열로 인해 변압기가 고장났습니다. 증류수를 사용하는 폐쇄 루프 시스템으로 전환해야 했습니다. 올바른 유형의 장치를 선택하더라도 "사소한 것"에 대한 표시를 놓칠 수 있다는 질문입니다. 작업.

레이아웃도 중요합니다. 전력 변압기, 특히 강력한 변압기는 상당한 표유 자기장을 생성합니다. 동일한 스탠드의 제어 시스템의 신호 케이블이 근처를 지나갈 경우 간섭 및 장애가 불가피합니다. 이를 선별하거나 먼 거리에 퍼뜨려야 하는데, 이는 항상 가능한 것은 아닙니다. 연구 기관의 한 프로젝트에서는 이러한 출력 변압기를 위해 알루미늄 시트와 별도의 스크린을 만들고 스크린의 연선 케이블을 사용하여 모든 저전압 배선을 중계해야 했습니다.

보호 및 제어 장비와의 상호 작용

여기서 흔히 저지르는 실수는 일반 부하처럼 표준 회로 차단기나 퓨즈를 사용하여 변압기를 보호하려는 시도입니다. 그러나 특히 낮은 출력 전압에서 이러한 변압기 출력의 단락 전류는 수십 킬로암페어에 이를 수 있습니다. 기계가 꺼질 시간이 없어 타이어가 녹을 수 있습니다. 빠르게 작동하는 반도체 퓨즈나 전류 제한 기능이 있는 특수 스위치가 필요합니다. 해당 매개변수는 변압기의 시간-전류 특성과 일치해야 합니다.

또 다른 뉘앙스는 과부하 보호입니다. 이 작동 모드의 변압기의 경우 부하는 매우 다양할 수 있습니다. 2차 권선의 정격 전류에 따라 구성된 열 계전기는 예를 들어 그 앞에 있는 사이리스터 정류기에 의해 생성되는 더 높은 고조파로 인해 점진적인 과열을 방지할 수 없습니다. 서미스터를 권선(PTC 시스템)에 직접 설치하거나 열 보호 장치를 자기 회로에 설치하는 것이 좋습니다. 이러한 경우 제조 단계에서 온도 센서를 가장 뜨거운 지점에 직접 배치하는 경우가 많으며, 이 센서의 신호는 일반 설치 제어 시스템으로 전달됩니다.

통제로출력으로서의 전력 변압기그다지 간단하지도 않습니다. 이것이 안정화된 전원 공급 시스템의 일부인 경우 전압 센서는 변압기의 2차 권선 출력이 아닌 부하에 직접 설치해야 합니다. 전류가 변할 때 권선의 활성 저항에 걸친 전압 강하로 인해 피드백이 올바르게 작동하지 않습니다. 컨트롤러 알고리즘에서 이러한 저하를 보상하거나 4선 연결 다이어그램을 사용해야 합니다. 실제로는 후자가 더 안정적이지만 추가 연결선이 필요합니다.

경제성과 신뢰성: 그만한 가치가 있나요?

고전적인 전력 변압기를 출력 링크로 사용하는 이유는 신뢰성과 비용을 고려하기 때문인 경우가 많습니다. 고전류에서 저전압을 직접 전달할 수 있는 최신 IGBT 반도체 컨버터는 매우 비싸고 냉각이 어렵습니다. "인버터 +출력으로서의 전력 변압기"가 더 저렴하고 수리가 더 쉬운 것으로 밝혀졌습니다. 변압기는 수십 년 동안 지속될 수 있지만, 전력 모듈은 과중한 사용 시 몇 년마다 교체해야 합니다.

그러나 이는 양날의 검이다. 변압기를 추가하면 시스템의 전체 효율이 1~3% 감소하며 이는 메가와트의 전력으로 상당한 손실과 전기 요금을 의미합니다. 때로는 고객이 수명주기를 계산한 후 반도체 전체 솔루션에 한 번 투자하는 것이 더 낫다는 결론에 도달하는 경우도 있습니다. 그러나 일회성 설치 또는 거의 실행되지 않는 설치(예: 테스트 벤치)의 경우 신뢰성 측면에서 변압기 출력이 유일한 옵션입니다.

결론적으로 '전력 변압기를 출력으로'라는 문구를 사용하겠습니다. -기술적으로 말도 안되는 문제는 아니지만 매우 살아있는 실제 문제입니다. 그러나 이를 구현하려면 템플릿 접근 방식이 필요하지 않지만 전기 엔지니어링, 작동 조건 및 프로젝트 경제성에 대한 깊은 이해가 필요합니다. 성공의 열쇠는 세부 사항에 있습니다. 이상적인 부하가 아닌 실제 부하를 고려하여 매개변수를 정확하게 계산하고 이러한 뉘앙스를 금속으로 변환할 수 있는 제조업체를 올바르게 선택하는 것입니다. 예를 들어 언급된 전력 장비용 솔루션에서와 같이 특정 프로젝트의 경우 창고에서 가장 가까운 표준 크기를 배송하는 것이 아니라 비표준 설계를 제공할 수 있습니다.