ภาพรวมของหม้อแปลงเตาหลอม

I. หม้อแปลงเตาหลอมคืออะไร?

 

A หม้อแปลงเตาเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ไม่ว่าจะเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้า เพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดการปฏิบัติงานของระบบที่ใช้เตาเผา - ในการใช้งานถลุงโลหะ - ในอุตสาหกรรม (เช่น สำหรับเหล็ก เหล็กพิเศษ คอรันดัมสีขาว อลูมิเนียมอิเล็กโตรไลต์) ทำหน้าที่เป็นหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังพิเศษที่สามารถทนต่อโหลดกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ - และความเค้นเชิงกลและความร้อนซ้ำ ๆ จากอาร์คไฟฟ้า โดยทั่วไปจะมีแรงดันไฟฟ้าปฐมภูมิไม่เกิน 72.5 kV ความจุขนาดใหญ่ และใช้แท่งคาร์บอนเป็นอิเล็กโทรด ในบริบทของครัวเรือนและ HVAC จะแปลงไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าสูง - ให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าและปลอดภัยสำหรับส่วนประกอบของเตาเผา (เช่น เทอร์โมสแตทและระบบจุดระเบิด) ทำให้การทำงานมีประสิทธิภาพผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการถ่ายโอนพลังงาน โดยมีตำแหน่งการติดตั้งตั้งแต่ภายในเตาเผาไปจนถึงหน่วย AC ภายนอก ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบเฉพาะ

 

 

 

หม้อแปลงเตาทำหน้าที่เป็น "หัวใจ" ของเตาอุตสาหกรรม หน้าที่หลักของมันคือการแปลงแรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสต่ำของกริดให้เป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำและกระแสสูงที่เตาเผาต้องการ ซึ่งให้พลังงานที่แม่นยำและแข็งแกร่งสำหรับกระบวนการต่างๆ เช่น การหลอม การทำความร้อน และการกลั่น ขึ้นอยู่กับประเภทของเตาหลอม หลักการทำงาน และข้อกำหนดของกระบวนการ หม้อแปลงเตาหลอมจะมีความแตกต่างกันอย่างมากในการออกแบบและเทคโนโลยี ต่อไปนี้คือประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา เคมี และวัสดุ

โดยสรุปหม้อแปลงเตาหลอมชนิดต่าง ๆ เป็นผลิตภัณฑ์จากกระบวนการทางอุตสาหกรรมเฉพาะ พวกเขามีความเชี่ยวชาญในพารามิเตอร์การออกแบบ (แรงดัน กระแส อิมพีแดนซ์) วิธีควบคุมแรงดันไฟฟ้า ความจุเกินพิกัด และระบบการปฏิบัติงาน การทำความเข้าใจและเลือกหม้อแปลงเตาเผาที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการรับรองความปลอดภัยในการผลิต การปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ และลดการใช้พลังงาน

 

 

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิต่ำ กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ และช่วงการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่กว้างของหม้อแปลงเตาหลอม (ต้องปรับจากค่าสูงสุดเป็น 25%~50% ของค่าสูงสุด) วิธีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าจึงแตกต่างอย่างมากจากหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง วิธีการหลักมีดังนี้:

1. การควบคุมแรงดันไฟฟ้าฟลักซ์แบบแปรผัน

หลักการของมันคือการตั้งค่าก๊อกควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรือแยกขดลวดควบคุมแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดปฐมภูมิ เมื่อแรงดันไฟฟ้าหลักคงที่ แรงดันไฟฟ้าต่อรอบจะเปลี่ยนโดยการเปลี่ยนจำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิที่เชื่อมต่อกับวงจร ดังนั้นจึงเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิ ฟลักซ์แกนกลางเปลี่ยนแปลงระหว่างการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

• คุณสมบัติ: โครงสร้างที่เรียบง่ายและสามารถจัดเรียงขดลวดได้แบบศูนย์กลางหรือแบบเซ เมื่อจำนวนรอบของต๊าปที่พันขดลวดปฐมภูมิเท่ากัน ความต่างของขั้นตอนแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิจะไม่เท่ากัน หากต้องการความแตกต่างของขั้นที่เท่ากัน ต้องใช้การพันขดลวดแบบเรียงซ้อน เมื่อแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิอยู่ที่ค่าสูงสุด ส่วนที่ไม่ได้ใช้งานของขดลวดปฐมภูมิมีแนวโน้มที่จะเกิดการสั่นของแรงดันไฟฟ้า ซึ่งส่งผลเสียต่อฉนวน เมื่อแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิอยู่ที่ค่าต่ำสุด ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กของแกนจะต่ำ ซึ่งไม่ประหยัดสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีช่วงการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่กว้าง สถานการณ์สามารถปรับปรุงได้โดยใช้การแปลง D-Y
• ขอบเขตการสมัคร: หม้อแปลงเตาหลอมขนาดเล็กและขนาดกลาง-ที่มีแรงดันไฟฟ้าหลัก 35kV หรือต่ำกว่า และช่วงการควบคุมแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า 20%

 

2. การควบคุมแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงไฟฟ้าซีรีส์

มีการเพิ่มหม้อแปลงซีรีส์ลงในถังของหม้อแปลงหลัก ขดลวดแรงดันต่ำ-ของหม้อแปลงหลักและหม้อแปลงแบบอนุกรมเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของขดลวดแรงดันสูง-ของหม้อแปลงซีรีส์จะถูกเปลี่ยนผ่านขดลวดควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่แยกกันของหม้อแปลงหลัก ดังนั้นแรงดันไฟฟ้ารวมของขดลวดแรงดันไฟฟ้าต่ำ-ของหม้อแปลงหลักและหม้อแปลงซีรีส์จึงเปลี่ยนไป

• ข้อดี: ช่วงการควบคุมแรงดันไฟฟ้ากว้าง และความแตกต่างของขั้นตอนแรงดันไฟฟ้ารองจะเท่ากันเมื่อจำนวนรอบการแตะเท่ากัน แรงดันไฟฟ้าหลักไม่ได้ถูกจำกัดโดยระดับความเป็นฉนวนของตัวเปลี่ยนก๊อกน้ำ- และสามารถลดแรงดันไฟฟ้าลงได้โดยตรงจาก 63~220kV ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้สถานีย่อยระดับกลาง ความจุของขดลวดควบคุมแรงดันไฟฟ้านั้นน้อยกว่าความจุเอาต์พุตของหม้อแปลงเตาหลอมมาก ทำให้ง่ายต่อการเลือกเครื่องเปลี่ยนแทป-ที่มีปัจจัยด้านความปลอดภัยสูง ขดลวดควบคุมแรงดันไฟฟ้าสามารถเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุชดเชยเพื่อปรับปรุงตัวประกอบกำลังได้ หม้อแปลงหลักทำงานที่ฟลักซ์คงที่ ทำให้การออกแบบผลิตภัณฑ์ที่มีความจุสูงและช่วงการควบคุมแรงดันไฟฟ้ากว้างประหยัดกว่า
• ข้อเสีย: โครงสร้างที่ซับซ้อน ใช้เวลา-ในการผลิต และไม่สะดวกในการบำรุงรักษา เมื่อแตะค่าลบ การสูญเสียโหลดจะมีขนาดใหญ่ และการสูญเสียโหลดที่แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิขั้นต่ำจะแตกต่างจากที่แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิสูงสุดเล็กน้อย และแรงดันไฟฟ้าอิมพีแดนซ์ที่เพิ่มขึ้นจะมีขนาดใหญ่
• ขอบเขตการสมัคร: หม้อแปลงเตาหลอมที่มีความจุตั้งแต่ 10,000kVA ขึ้นไป หรือหม้อแปลงเตาหลอมที่มีแรงดันไฟฟ้าปฐมภูมิสูง (63kV ขึ้นไป)

 

3. การควบคุมแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ

ประกอบด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติและหม้อแปลงเตาหลอมที่มีอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงคงที่ ซึ่งสามารถติดตั้งในถังเดียวกันหรือแยกกัน โดยมีระดับฉนวนสูงสุด 35kV

• คุณสมบัติ: จุดที่เป็นกลางทั่วไปของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติจะต้องต่อสายดินอย่างน่าเชื่อถือ (เมื่อระดับแรงดันไฟฟ้าของด้านหลักและด้านรองแตกต่างกัน) สามารถต่อสายดินได้เมื่อระดับแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน เมื่อจำนวนรอบการแตะเท่ากัน ค่าความต่างระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำ-ของหม้อแปลงเตาหลอมจะเท่ากัน การเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์มีน้อยในระหว่างกระบวนการควบคุมแรงดันไฟฟ้า สำหรับผลิตภัณฑ์-เฟสเดียว สามารถใช้แกนแขนขาสาม-แกนที่มีหน้าตัดไม่เท่ากัน-ได้ โดยแขนขาหนึ่งสำหรับขดลวดควบคุมแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ แขนหนึ่งสำหรับขดลวดหม้อแปลงของเตาหลอม และแขนขาหนึ่งอันเป็นแอกทั่วไป ส่งผลให้การออกแบบประหยัดมากขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่มีความจุสูง-ควรใช้โครงสร้างที่แยกจากกัน และบัสที่เชื่อมต่อระหว่างหม้อแปลงอัตโนมัติและหม้อแปลงเตาหลอมควรจะสั้นลงและปิดไว้ เพื่อป้องกันความเสียหายต่อหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติเนื่องจากกระแสไฟฟ้าลัดวงจร-ที่มีขนาดใหญ่มากในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจร

 

 

 

 

หม้อแปลงเตาหลอมประกอบด้วย-ขดลวดแรงดันไฟฟ้าสูง แรงดันไฟฟ้า-ควบคุม และขดลวดแรงดันไฟฟ้าต่ำ- โดยมีการจัดเรียงตามหลักการสำคัญเหล่านี้:

 

 

 

 

เนื่องจากจำเป็นต้องปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานของเตาไฟฟ้า เช่น อุณหภูมิสูง กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ และการควบคุมแรงดันไฟฟ้าบ่อยครั้ง หม้อแปลงเตาหลอมจึงมุ่งเป้าไปที่ความแตกต่างในโครงสร้างส่วนประกอบหลักจากหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังทั่วไป ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายโดยละเอียดขององค์ประกอบที่แตกต่างที่สำคัญ

1. คอนจูเกตคอร์

• ลักษณะโครงสร้าง: แกนเครื่องปฏิกรณ์และแกนหม้อแปลงใช้แอกร่วมกัน ก่อให้เกิดการออกแบบ "คอนจูเกต" แบบบูรณาการ
• จุดแตกต่าง: แกนหม้อแปลงและแกนเครื่องปฏิกรณ์ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังธรรมดาส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างที่แยกจากกันอย่างเป็นอิสระโดยไม่มีแอกทั่วไป
• วัตถุประสงค์ในการออกแบบ: บีบอัดปริมาตรโดยรวมผ่านแอกที่ใช้ร่วมกัน ลดการสูญเสียแม่เหล็กรั่ว และปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมต่อของวงจรแม่เหล็กหลักเพื่อปรับให้เข้ากับความต้องการการควบคุมแบบไดนามิกของโหลดเตาไฟฟ้า

 

2. ขดลวดที่เซ

ขดลวดของหม้อแปลงเตาหลอมมีการออกแบบแบบเซพิเศษ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการขดลวดทั่วไปหม้อแปลงไฟฟ้า- ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท:

• ขดลวดตรงแบบพันแผลโดยตรง-: ตัวนำจะถูกจัดเรียงสลับกันที่ระยะพิทช์เฉพาะระหว่างการพันขดลวดโดยตรง โดยไม่เป็นไปตามตรรกะการพันตามลำดับที่สม่ำเสมอของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง
• ขดลวดที่ประกอบแบบเซ: ขดลวดจะถูกประกอบไว้ล่วงหน้าเป็นส่วนๆ แล้วประกอบเป็นชุด โดยมีทิศทางและตำแหน่งของขดลวดแต่ละส่วนของการกระจายสลับกัน
• ข้อได้เปรียบหลัก: เพิ่มความต้านทานการลัดวงจร-ของขดลวด ปรับปรุงการกระจายตัวของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กภายในขดลวด ลดการสูญเสียในพื้นที่ และปรับให้เข้ากับสภาวะกระแสพุ่งเข้าในระหว่างการสตาร์ทเตาไฟฟ้า

 

3. ขดลวดศูนย์กลาง (การออกแบบพิเศษสำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและ-ขดลวดแรงดันไฟฟ้าต่ำ)

ขดลวดรวมศูนย์กลางของหม้อแปลงเตาหลอมมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังในรูปแบบโครงสร้างของขดลวดควบคุมแรงดันไฟฟ้าและขดลวดแรงดันไฟฟ้าต่ำ-:

ขดลวดควบคุมแรงดันไฟฟ้า

• ประเภทการม้วน: มีการออกแบบพิเศษสี่แบบ: แบบต่อเนื่อง, แบบอินเทอร์ลีฟ, แบบเกลียว และแบบทรงกระบอก พร้อมสถานการณ์การใช้งานที่ตรงเป้าหมายมากขึ้น
• จุดแตกต่าง: ขดลวดควบคุมแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังส่วนใหญ่เป็นชนิดต่อเนื่องและ{0}}โครงสร้างเฉพาะสำหรับควบคุมแรงดันไฟฟ้าโหลด แรงดันไฟฟ้าแบบอินเทอร์ลีฟและแบบเกลียวที่ควบคุมขดลวดของหม้อแปลงเตาหลอมมุ่งเน้นไปที่การทนต่อแรงดันอิมพัลส์มากกว่า ในขณะที่ประเภททรงกระบอกจะปรับเสถียรภาพของสนามแม่เหล็กให้เหมาะสมในระหว่างการควบคุมแรงดันไฟฟ้า
• ข้อกำหนดในการปรับเปลี่ยน: ตอบสนองความต้องการของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าช่วงกว้าง-และบ่อยครั้งในระหว่างการถลุงเตาไฟฟ้า และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของฉนวนของขดลวด

ขดลวดแรงดันต่ำ-

(1) ประเภทโครงสร้างพิเศษ:

• ขดลวดแรงดันต่ำ-ดิสก์คู่: พันในส่วนดิสก์คู่- โดยมีพื้นที่กระจายความร้อนมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับขดลวดแรงดันต่ำ-ทั่วไปของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง
• ขดลวดแรงดันต่ำรูปทรง "รูปที่-8": ขดลวดมีการกระจายเป็นรูป "รูปที่ 8" ซึ่งช่วยลดการรั่วไหลของฟลักซ์แม่เหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับให้เข้ากับการส่งกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่
• ขดลวดแรงดันต่ำ-แบบเพลต: ใช้การออกแบบโครงสร้างเพลท-แบบแบน ลดผลกระทบที่ผิวหนังภายใต้กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ และปรับปรุง-ความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้า

(2) ความแตกต่างหลัก: ขดลวดแรงดันไฟฟ้าต่ำ-ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังส่วนใหญ่เป็นประเภททรงกระบอกและแบบเกลียว ขดลวดแรงดันไฟฟ้าต่ำ-ของหม้อแปลงเตาหลอมทั้งหมดได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานในปัจจุบันที่มีขนาดใหญ่ โดยมุ่งเน้นที่การสูญเสียต่ำและประสิทธิภาพการกระจายความร้อนสูง

 

4. สายไฟแรงดันต่ำ-

• คุณลักษณะด้านโครงสร้าง: สายไฟแรงดันต่ำ-ใช้ตัวนำไฟฟ้าหน้าตัดขนาดใหญ่- และเส้นทางเค้าโครงได้รับการปรับให้เหมาะกับการออกแบบอิมพีแดนซ์ในระยะทางสั้น-และต่ำ- โครงสร้างป้องกันถูกใช้ในบางสถานการณ์
• จุดแตกต่าง: สายไฟแรงดันต่ำ-ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังเน้นไปที่การป้องกันฉนวนและการเดินสายไฟที่เรียบร้อย ลวดตะกั่วแรงดันต่ำ-ของหม้อแปลงเตาหลอมส่วนใหญ่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม "การส่งกระแสไฟขนาดใหญ่" โดยมีส่วนหน้าตัดของตัวนำที่ใหญ่กว่า-และอิมพีแดนซ์ที่ต่ำกว่าเพื่อลดการสูญเสียลวดตะกั่ว

 

5. ขั้วต่อเต้ารับแรงดันไฟฟ้าต่ำ-

(1) ประเภทพิเศษ:

• ขั้วต่อแผ่นทองแดง: แปรรูปจากแผ่นทองแดงหนาชิ้นเดียว มีพื้นที่หน้าสัมผัสขนาดใหญ่ เหมาะสำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าขนาดกลางและขนาดใหญ่
• ขั้วต่อท่อทองแดงระบายความร้อนด้วยน้ำ-: ใช้ท่อทองแดงกลวงเป็นตัวพา รวมกับระบบทำความเย็นน้ำ- ซึ่งสามารถกระจายความร้อนที่เกิดจากกระแสน้ำขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว

(2) จุดแตกต่าง: ขั้วต่อเต้ารับแรงดันต่ำ-ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังส่วนใหญ่เป็นแท่งทองแดงหรือขั้วต่อแบบสลักเกลียว-ทั่วไปที่ไม่มีการออกแบบการระบายความร้อนด้วยน้ำโดยเฉพาะ- โครงสร้างส่วนปลายของหม้อแปลงเตาหลอมได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้ทนทานต่อสภาวะการทำงานที่มีกระแสไฟฟ้าสูงและอุณหภูมิสูง- ทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรในการส่งกระแสไฟและอายุการใช้งาน