En översikt över ugnstransformator

I. Vad är en ugnstransformator?

 

A ugnstransformatorär en elektrisk enhet som reglerar växelströmsspänningen (växelström), antingen uppåt eller nedåt, för att matcha driftskraven för ugns---baserade system. I industriella metallsmältningsapplikationer (t.ex. för stål, specialstål, vit korund, elektrolytiskt aluminium) fungerar den som en specialiserad krafttransformator som kan motstå stora - strömbelastningar och upprepade mekaniska och termiska påfrestningar från elektriska ljusbågar, typiskt med en primärspänning som inte överstiger 72,5 kV och en elektrolytkapacitet på högst 72,5 kV. I hushålls- och HVAC-sammanhang omvandlar den hög - spänningselektricitet till en lägre, säker spänning för ugnskomponenter (som termostater och tändsystem), vilket möjliggör effektiv drift genom elektromagnetisk induktion för energiöverföring, med installationsplatsen som sträcker sig från insidan av ugnen till utomhus AC-enheter beroende på den specifika systemdesignen.

 

 

 

Ugnstransformatorn fungerar som "hjärtat" i en industriugn. Dess primära funktion är att omvandla nätets höga spänning och låga ström till den lågspänning och höga ström som ugnen kräver, vilket ger exakt och robust kraft för processer som smältning, uppvärmning och raffinering. Beroende på den specifika ugnstypen, driftsprincipen och processkraven varierar ugnstransformatorer avsevärt i sin design och teknik. Följande är några av de mest använda typerna inom metallurgisk industri, kemisk industri och materialindustri.

Sammanfattningsvis,olika typer av ugnstransformatorer är produkter av deras specifika industriella processer. De är specialiserade på sina designparametrar (spänning, ström, impedans), spänningsregleringsmetoder, överbelastningskapacitet och driftregimer. Att korrekt förstå och välja lämplig ugnstransformator är avgörande för att säkerställa produktionssäkerhet, förbättra produktkvaliteten och minska energiförbrukningen.

 

 

På grund av den låga sekundärspänningen, stora strömmen och det breda spänningsregleringsområdet för ugnstransformatorer (som kräver justering från maxvärdet till 25%~50% av maxvärdet), skiljer sig deras spänningsregleringsmetoder väsentligt från krafttransformatorernas. De viktigaste metoderna är följande:

1. Variabel flödesspänningsreglering

Dess princip är att ställa in spänningsregleruttag eller separata spänningsregleringslindningar på primärlindningen. När primärspänningen är konstant ändras spänningen per varv genom att ändra antalet varv av primärlindningen som är ansluten till kretsen, varigenom sekundärlindningsspänningen ändras. Kärnflödet ändras under spänningsreglering.

• Drag: Enkel struktur och lindningarna kan arrangeras koncentriskt eller förskjutna. När antalet varv av primärlindningsuttagen är lika, är stegskillnaden i sekundärspänningen ojämn; om lika stegskillnad krävs måste en staplad lindning användas. När sekundärspänningen är på sitt maximala, är den lediga delen av primärlindningen utsatt för spänningssvängningar, vilket är ogynnsamt för isoleringen. När sekundärspänningen är på sitt minimum är kärnans magnetiska densitet låg, vilket är oekonomiskt för produkter med ett brett spänningsregleringsområde. Situationen kan förbättras genom att använda D-Y-transformation.
• Tillämpningsomfång: Små och medelstora ugnstransformatorer- med en primärspänning på 35 kV eller lägre och ett spänningsregleringsområde på mindre än 20 %.

 

2. Serietransformatorspänningsreglering

En serietransformator läggs till i tanken på huvudtransformatorn. Lågspänningslindningarna i huvudtransformatorn och serietransformatorn är seriekopplade. Spänningen för serietransformatorns högspänningslindning ändras genom den separata spänningsregleringslindningen på huvudtransformatorn, varigenom den sammansatta spänningen för lågspänningslindningarna på huvudtransformatorn och serietransformatorn ändras.

• Fördelar: Brett spänningsregleringsområde, och den sekundära spänningsstegskillnaden är lika när antalet tappvarv är lika. Primärspänningen begränsas inte av lindningskopplarens isolationsnivå och kan sänkas direkt från 63~220kV, vilket eliminerar behovet av en mellanstation. Kapaciteten hos spänningsregleringslindningen är mycket mindre än ugnstransformatorns uteffekt, vilket gör det enkelt att välja en lindningskopplare med hög säkerhetsfaktor. Spänningsregleringslindningen kan kopplas till en kompensationskondensator för att förbättra effektfaktorn. Huvudtransformatorn arbetar med konstant flöde, vilket gör konstruktionen av produkter med stor kapacitet och brett spänningsregleringsområde mer ekonomisk.
• Nackdelar: Komplex struktur, tidskrävande- att tillverka och obekväm att underhålla. Vid negativa uttag är lastförlusten stor, och lastförlusten vid den minsta sekundära spänningen skiljer sig något från den vid den maximala sekundära spänningen, och impedansspänningsökningen är stor.
• Tillämpningsomfång: Ugnstransformatorer med en kapacitet på 10000kVA eller mer, eller ugnstransformatorer med hög primärspänning (63kV eller mer).

 

3. Autotransformatorspänningsreglering

Den består av en autotransformator och en ugnstransformator med ett fast transformationsförhållande, som kan installeras i samma tank eller separat, med en maximal isoleringsnivå på 35kV.

• Drag: Autotransformatorns gemensamma nollpunkt måste vara tillförlitligt jordad (när spänningsnivåerna på primär- och sekundärsidan är olika); den kan vara ojordad när spänningsnivåerna är desamma. När antalet tappvarv är lika, är ugnstransformatorns lågspänningsstegsskillnad lika stor-. Impedansförändringen är liten under spänningsregleringsprocessen. För enfasprodukter kan en kärna med tre-ben med ojämna tvärsnitt- användas, med en gren för autotransformatorns spänningsregleringslindning, en gren för ugnstransformatorlindningen och en gren som ett gemensamt ok, vilket resulterar i en mer ekonomisk design. Produkter med stor-kapacitet bör anta en separat struktur, och anslutningsbussen mellan autotransformatorn och ugnstransformatorn bör förkortas och inneslutas för att förhindra skador på autotransformatorn på grund av extremt stor-kortslutningsström i händelse av kortslutning.

 

 

 

 

Ugnstransformatorer består av lindningar för hög-spänning,-reglering och låg-spänning, vars arrangemang följer dessa nyckelprinciper:

 

 

 

 

På grund av behovet av att anpassa sig till arbetsförhållandena för elektriska ugnar som hög temperatur, stor ström och frekvent spänningsreglering, har ugnstransformatorer riktat in sig på skillnader i kärnkomponentstrukturer från vanliga krafttransformatorer. Följande är en detaljerad beskrivning av den viktiga särskiljande komponenten.

1. Konjugera kärna

• Strukturell egenskap: Reaktorhärden ochtransformatorkärnadelar ett gemensamt ok och bildar en integrerad "konjugat" design.
• Skillnadspunkt: Transformatorhärden och reaktorhärden hos vanliga krafttransformatorer är för det mesta oberoende separata strukturer utan ett gemensamt ok.
• Designsyfte: Komprimera den totala volymen genom det delade oket, reducera magnetiska läckageförluster och förbättra kopplingseffektiviteten hos den magnetiska kärnkretsen för att anpassa sig till de dynamiska regleringsbehoven för elektriska ugnar.

 

2. Förskjutna lindningar

Lindningarna på ugnstransformatorer antar en speciell förskjuten design, som skiljer sig från den konventionella lindningsmetoden förkrafttransformatorer. De är huvudsakligen indelade i två typer:

• Direkt-lindade förskjutna lindningar: Ledare är anordnade växelvis vid specifika stigningar under direktlindning, utan att följa den enhetliga sekventiella lindningslogiken för krafttransformatorer.
• Monterade förskjutna lindningar: Lindningar prefabriceras i sektioner och monteras sedan i uppsättningar, med lindningsriktningen och positionen för varje sektion av lindningarna fördelade växelvis.
• Kärnfördel: Förbättra lindningarnas kortslutningsmotstånd, förbättra fördelningen av elektriska och magnetiska fält inuti lindningarna, minska lokala förluster och anpassa sig till inkopplingsströmtillståndet under uppstart av elektrisk ugn.

 

3. Koncentriska lindningar (Specialdesign för spänningsreglering och låg-spänningslindningar)

De koncentriska lindningarna hos ugnstransformatorer har betydande skillnader från krafttransformatorer i de strukturella formerna av spänningsreglerande lindningar och lågspänningslindningar:

Spänningsreglerande lindningar

• Lindningstyper: Inkludera fyra specialdesigner: kontinuerlig typ, interfolierad typ, spiraltyp och cylindrisk typ, med mer riktade applikationsscenarier.
• Skillnadspunkt: De spänningsreglerande lindningarna hos krafttransformatorer är huvudsakligen dedikerade strukturer av kontinuerlig typ och-på lastspänningsreglering. De interfolierade och spiralspänningsreglerande lindningarna i ugnstransformatorer fokuserar mer på att motstå impulsspänning, medan den cylindriska typen optimerar magnetfältets stabilitet under spänningsreglering.
• Anpassningskrav: Tillgodose behoven av brett-omfång och frekvent spänningsreglering under smältning av elektrisk ugn och förbättra lindningarnas isoleringssäkerhet.

Låg-spänningslindningar

(1) Särskilda strukturella typer:

• Dubbla-lågspänningslindningar för-skivor: lindade i dubbla-skivsegment, med en större värmeavledningsarea jämfört med konventionella-lågspänningslindningar i krafttransformatorer.
• "Figur-8"-formade lågspänningslindningar: Lindningar är fördelade i en "figur-8"-form, vilket effektivt minskar magnetiskt läckflöde och anpassar sig till stor strömöverföring.
• Lågspänningslindningar av-typ-plattor: Anta en platt-plåtstruktur, reducera hudeffekten under stor ström och förbättra-strömbärförmågan.

(2) Kärnskillnad: Lågspänningslindningarna i krafttransformatorer är huvudsakligen cylindriska och spiralformade. Låg-lindningarna i ugnstransformatorer är alla utformade för att anpassa sig till stora strömförhållanden, med fokus mer på låga förluster och hög värmeavledningsprestanda.

 

4. Låg-ledningsledningar

• Strukturell funktion: Låg-ledningstrådar använder stora-tvärsnittsledare, och layoutbanan är optimerad för en kort-avståndsdesign med låg-impedans. En avskärmande struktur används i vissa scenarier.
• Skillnadspunkt: Låg-ledningstrådarna i krafttransformatorer fokuserar mer på isoleringsskydd och snygga kablar. Låg-ledningstrådarna i ugnstransformatorer är huvudsakligen optimerade kring "stor strömöverföring" med ett större ledartvärsnitt och lägre impedans för att minska ledningstrådsförlusten.

 

5. Låg-uttagsterminaler

(1) Specialtyper:

• Kopparplåtsterminaler: Bearbetad från ett enda stycke tjock kopparplåt, med stor kontaktyta, lämplig för strömöverföring med medelstor och stor kapacitet.
• Vattenkylda kopparrörsanslutningar: Använd ihåliga kopparrör som bärare, kombinerat med ett vatten-kylsystem, som snabbt kan avleda värmen som genereras av stora strömmar.

(2) Skillnadspunkt: Låg-uttagsterminalerna på krafttransformatorer är för det mesta konventionella kopparstänger eller bultar av-typ utan en dedikerad vattenkylningsdesign. Terminalstrukturen hos ugnstransformatorer är speciellt utformad för att motstå stora strömmar och höga-temperaturförhållanden, vilket säkerställer strömöverföringsstabilitet och livslängd.