محول مقوم متعدد الانقسام

في أنظمة التحليل الكهربائي، والطلاء الكهربائي، ومحركات التيار المستمر واسعة النطاق، يمكن أن يصل تيار التيار المستمر على جانب الصمام إلى عشرات الآلاف من الأمبيرات. يؤدي استخدام ملف من جانب الصمام أحادي المسار إلى مقطع عرضي كبير جدًا للموصل، مما يجعل اللف والإخراج الطرفي صعبًا، بينما يزيد أيضًا من خطر ارتفاع درجة الحرارة الموضعية مع ارتفاع التيار. تقوم محولات المقوم متعددة الانقسام بتقسيم ملف جانب الصمام إلى عدة فروع مستقلة، كل منها يوفر جسر مقوم مختلف؛ وهذا يقلل من التيار لكل فرع ويعزز المرونة التشغيلية للنظام. تقوم شركة Yulan Transformer بتصنيع محولات مقومات متعددة الانقسام بسعات تتراوح من 630 كيلو فولت أمبير إلى 80000 كيلو فولت أمبير ومعدلات جهد على جانب الشبكة تبلغ 6 كيلو فولت، و10 كيلو فولت، و15 كيلو فولت، و22 كيلو فولت، و35 كيلو فولت.

وظيفة هيكل الانقسام

يؤدي تقسيم الملف على جانب الصمام إلى تقليل التيار في كل فرع، وبالتالي تقليل المقطع العرضي للموصل المطلوب ومواصفات قضيب التوصيل الطرفي، مما يبسط عملية التصنيع. تقترن الفروع المنقسمة عبر الدائرة المغناطيسية للنواة، مما يؤدي إلى إنشاء "مقاومة منقسمة" محددة. تحد هذه المعاوقة من تأثير دائرة قصر في أحد الفروع على الفروع الأخرى وتمنع التيارات المتداولة بين جسور المقوم.

في مصادر طاقة التيار المستمر للتحليل الكهربائي، غالبًا ما يتم دمج البنية متعددة الانقسام مع تكوين "متوازي معكوس في الطور". تشترك الملفات المنقسمة المتجاورة في نفس طور الجهد ولكن لها اتجاهات متعاكسة للخارج، مما يتسبب في إلغاء المجالات المغناطيسية لبعضها البعض؛ وهذا يقلل من تدفق تسرب الفتحة والخسائر الضالة في المكونات الهيكلية.

تكوينات الانقسام المشتركة

ثنائي الانقسام

ينقسم ملف جانب الصمام إلى فرعين مستقلين، كل منهما متصل بجسر مقوم منفصل. يعد الهيكل المزدوج الانقسام هو أبسط التكوين ويستخدم بشكل شائع للتحليل الكهربائي ذو السعة المتوسطة أو إمدادات الطاقة بالطلاء الكهربائي.

الانقسام الثلاثي والانقسام الرباعي

ينقسم ملف جانب الصمام إلى ثلاثة أو أربعة فروع، وهو مناسب للتطبيقات التي تتطلب تيارات أعلى أو مخرجات تيار مستمر متعددة. يمكن تبديل كل فرع بشكل مستقل، مما يسمح للفروع المتبقية بمواصلة العمل حتى لو تم فصل جزء من الحمل.

الانقسام المحوري والانقسام الشعاعي

يتضمن الانقسام المحوري ترتيب مقاطع لف عالية ومنخفضة الجهد على طول ارتفاع الطرف الأساسي، في حين يتضمن الانقسام الشعاعي تشكيل طبقات لف متعددة في الاتجاه الشعاعي. تؤدي هاتان الطريقتان إلى توزيعات مختلفة للمقاومة وتدفق التسرب؛ يعتمد الاختيار على معلمات المقوم ومتطلبات الدائرة القصيرة. المواصفات الفنية

معلمة العنصر

تحديات التصميم

التحكم في مقاومة الانقسام

يؤثر حجم مقاومة الانقسام بشكل مباشر على توزيع التيار بين جسور المقوم ومستويات تيار الدائرة القصيرة. إذا كانت الممانعة منخفضة جدًا، تحدث تقلبات تيار كبيرة في الفروع الأخرى أثناء خطأ أحادي الفرع؛ إذا كانت عالية جدًا، تزداد الخسائر ويتدهور أداء تنظيم جهد خرج التيار المستمر. يتطلب التصميم تحقيق القيم المستهدفة من خلال ترتيبات اللف وتعديلات الأبعاد الهندسية، بناءً على نطاق المعاوقة المحدد من قبل الشركة المصنعة للمقوم.

ارتفاع التيار الرصاص

يمكن أن يصل إجمالي تيار جانب الصمام إلى عشرات الآلاف من الأمبيرات؛ وحتى بعد الانقسام، يظل التيار في فرع واحد مرتفعًا جدًا. تستخدم المخارج عادة عدة قضبان نحاسية متوازية؛ مطلوب تباعد موحد وتدابير تبديل لضمان التوزيع الحالي عبر القضبان المتوازية ومنع ارتفاع درجة الحرارة الموضعية. تتميز بعض المنتجات بألواح طرفية ذات مساحة كبيرة على الجدار الجانبي للخزان لتقليل مقاومة التلامس.

تدفق التسرب وتسخين المكونات الهيكلية

تولد اللفات عالية التيار مجالات مغناطيسية شديدة التسرب، مما يؤدي إلى حدوث تيارات إيدي في هياكل التثبيت، وألواح الربط، وجدران الخزان. غالبًا ما تتطلب التصميمات متعددة الانقسام درعًا مغناطيسيًا على الجدران الداخلية للخزان، بالإضافة إلى مشابك مشقوقة أو استخدام مواد غير مغناطيسية، لتقليل الخسائر الشاردة. اختيار طريقة التبريد

عادةً ما تستخدم محولات المقوم متعددة الانقسام ذات السعة الكبيرة تبريد الماء بالزيت القسري (OFWF) أو تبريد الهواء بالزيت القسري (OFAF). يجب أن يأخذ اختيار المبرد في الاعتبار الحرارة الإضافية الناتجة عن الخسائر الناجمة عن التوافقيات؛ لا يمكن للحسابات الحرارية أن تعتمد فقط على التقديرات المستندة إلى التيارات الجيبية لتردد الطاقة.

التصنيع والاختبار

يتم جرح اللفات باستخدام موصلات منقولة أو موصلات متوازية متعددة، مع حواجز عازلة موثوقة موضوعة بين الفروع المنقسمة. بعد التجميع، يخضع الجزء النشط للمعالجة في نظام التجفيف الفراغي بمرحلة بخار الكيروسين لإزالة الرطوبة والغازات تمامًا من مكونات العزل.

بالإضافة إلى اختبارات المصنع القياسية، يتم إجراء قياسات لمقاومة الانقسام بين الفروع، ومقاومة العزل بين الفروع، وتحمل مستويات الجهد. بالنسبة للمنتجات ذات الجهد 35 كيلو فولت وما فوق، يتم إجراء اختبارات نبضات البرق وقياسات التفريغ الجزئي. تتضمن المتطلبات المحددة اختبارات ارتفاع درجة الحرارة لكل فرع منقسم للتحقق من ارتفاع درجة حرارة النقطة الساخنة في ظل التيارات التوافقية المقدرة.

تتم أرشفة بيانات الاختبار بالرقم التسلسلي، مما يضمن إمكانية التتبع مرة أخرى إلى عمليات التعبئة والتكديس والتجفيف. والشركة حاصلة على شهادات ISO 9001:2015، وISO 14001، وISO 45001.

التعليمات

س: ما هي العلاقة بين "التقسيم المتعدد" و"تعدد الإرسال"؟

يشير مصطلح "الانقسام المتعدد" إلى التصميم الهيكلي حيث يتم تقسيم ملف جانب الصمام إلى فروع متعددة قادرة على توفير مصدر طاقة مستقل. يشير "تعدد الإرسال" إلى استخدام إزاحة الطور لإنشاء اختلافات الطور بين جسور المقوم، وبالتالي التخلص من التوافقيات على جانب الشبكة. ويمكن الجمع بين المفهومين؛ على سبيل المثال، قد يقوم محول مزدوج الانقسام بتزويد الطاقة إلى جسرين بستة نبضات بشكل منفصل، مع تطبيق إزاحة الطور لتشكيل نظام ذي 12 نبضة.

س: كيف يتم تحديد المعاوقة المنقسمة عادة؟

يتم تحديد قيم مقاومة الانقسام من قبل الشركة المصنعة للمقوم أو مصمم النظام، استنادًا بشكل أساسي إلى قيود تيار الدائرة القصيرة، والتحكم الحالي المتداول بين الجسور المتوازية، ومتطلبات تنظيم جهد التيار المستمر. تقوم الشركة المصنعة للمحول بضبط ترتيب اللف وأبعاد قناة التبريد لتلبية المعاوقة المستهدفة، ومن ثم التحقق من التصميم من خلال الاختبار.

س: ما هي فوائد الاتصال المتوازي العكسي في الطور؟ 

من خلال توصيل اللفات المنقسمة المتجاورة في تكوين غير متوازي، تكون اتجاهات التيار معاكسة، مما يتسبب في إلغاء المجالات المغناطيسية المتسربة الناتجة بعضها البعض؛ وهذا يقلل بشكل كبير من تدفق تسرب الفتحة، وتسخين المكونات الهيكلية، والقوى الكهرومغناطيسية على اللفات. يستخدم هذا التصميم على نطاق واسع في محولات المعدل ذات الجهد المنخفض والتيار العالي لتطبيقات التحليل الكهربائي.

س: هل يمكن للفروع الفردية لمحول متعدد الانقسام أن تعمل بشكل مستقل؟

نعم. الفروع الجانبية للصمام مستقلة كهربائيًا، مما يسمح بتشغيل أو إيقاف تشغيل جسور المقوم المقابلة بشكل منفصل. عندما يتم إخراج بعض الفروع من الخدمة، يظل الملف الجانبي للشبكة والقلب قيد التشغيل؛ ومع ذلك، يجب توخي الحذر للتأكد من أن الحمل على الفروع المتبقية لا يتجاوز حدود التصميم.

س: كيف ينبغي الحفاظ على نظام تبريد الماء بتدوير الزيت القسري؟

يتطلب نظام تبريد الماء فحصًا منتظمًا للتأكد من عدم وجود تسربات في أنابيب مياه التبريد ومراقبة الضغط التفاضلي بين دوائر الماء والزيت لمنع دخول الماء إلى الزيت. يمكن أن يؤدي التحجيم الداخلي في المبردات إلى إضعاف تبديد الحرارة؛ وينبغي تحديد جداول التنظيف على أساس نوعية المياه. قبل أن يتم تنشيط المحول، يجب أن يبدأ نظام التبريد أولاً؛ عند إيقاف التشغيل، يجب أن يكون نظام التبريد هو آخر من يتوقف.

سيناريوهات التطبيق

تُستخدم محولات المقوم متعدد الانقسام بشكل أساسي في البيئات الصناعية التي تتطلب طاقة تيار مستمر عالية، مثل:

● ورش التحليل الكهربائي واسعة النطاق للألمنيوم والنحاس والزنك

● خلايا التحليل الكهربائي ذات غشاء التبادل الأيوني للكلور والقلويات

● أفران الرسم الجرافيتي وأفران القوس الكهربائي التي تعمل بالتيار المستمر

● خطوط إنتاج الطلاء الكهربائي الآلية واسعة النطاق

● أنظمة إمداد الطاقة بالتيار المستمر لصهر المعادن غير الحديدية

تتطلب هذه التطبيقات موثوقية عالية، وتوزيعًا موحدًا للتيار، وسهولة الصيانة - وهي المناطق التي يوفر فيها الهيكل متعدد الانقسام مزايا كبيرة.