Trasformatore del forno
Il trasformatore del forno, noto anche come trasformatore di fusione, è uno speciale trasformatore di potenza utilizzato principalmente per la fusione di metalli come l'acciaio. Può sopportare carichi di corrente ultra-elevati e sopportare ripetuti stress meccanici e termici elevati causati da archi elettrici. Tipicamente, la tensione primaria del trasformatore del forno elettrico non supera i 72,5 kV. Il trasformatore può gestire correnti che vanno da diverse migliaia a decine di migliaia di ampere. Generalmente ha una grande capacità ed è disponibile in due modelli: tipo diviso e tipo integrato. Il trasformatore del forno elettrico utilizza barre di carbonio come elettrodi ed è comunemente impiegato nella fusione in forno elettrico di acciaio speciale, corindone bianco, alluminio elettrolitico e altri materiali.
Vantaggi del trasformatore del forno
Alta efficienza
I trasformatori per forni presentano un'elevata efficienza, convertendo efficacemente l'alta tensione nella bassa tensione richiesta, riducendo così il consumo di energia.
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Controllo preciso
I trasformatori per forni sono dotati di precise capacità di controllo della tensione, fornendo un'uscita di tensione stabile in base ai requisiti di riscaldamento del forno.
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Alta affidabilità
Progettati e realizzati con specializzazione, i trasformatori per forni offrono elevata affidabilità e durata, in grado di funzionare in modo stabile a lungo-termine.
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Sistema di prodotti perfetto
I trasformatori per forni sono applicabili a vari tipi di forni, inclusi forni a induzione, forni ad arco e forni a resistenza, con un'ampia gamma di applicazioni.
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Alta sicurezza
Dotati di molteplici dispositivi di protezione di sicurezza, i trasformatori del forno prevengono efficacemente sovraccarico, cortocircuito e altri guasti elettrici, garantendo la sicurezza delle apparecchiature e del personale.
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Il funzionamento del forno comprende la carica dell'elettrodo, il periodo di fusione e la raffinazione. I rottami leggeri e pesanti nel cestello grande vengono preriscaldati con l'ausilio dei gas di scarico. Per accelerare la formazione delle scorie, vengono aggiunti calce cotta e longherone. Il caricamento del forno avviene mediante oscillazione dalla volta del forno.
In base alle vostre esigenze, avviene il caricamento del metallo caldo. Poi arriva il periodo di fusione. Durante questo periodo gli elettrodi vengono spostati nel rottame. Quando si produce l'arco tra l'elettrodo e il metallo, considerando l'aspetto della protezione, viene selezionata la bassa tensione. Dopo che l'arco è stato schermato dagli elettrodi, la tensione viene aumentata per accelerare il periodo di fusione.
Durante questo processo, il carbonio, il silicio e il manganese si ossidano. La corrente più bassa è necessaria per una produzione maggiore. Il calore si perde ed è anche minore. Il processo di fusione può essere rapido bagnando in profondità gli elettrodi.
Il processo di raffinazione inizia al momento della fusione. La rimozione dello zolfo non è essenziale per la pratica della scoria ossidante singola. A questo scopo è necessaria solo la rimozione del fosforo. Ma nella pratica della doppia scoria, viene eseguita sia la rimozione delle scorie ossidanti. Successivamente, con l'utilizzo di ferromanganese e alluminio o ferrosilicio, questo viene disossidato.
Tipi di trasformatori per forni
In molte applicazioni industriali vengono utilizzati forni ad arco, ad esempio nell'industria siderurgica, vengono utilizzati per la fusione di rottami di ferro e per la raffinazione dell'acciaio. Sono utilizzati anche per altre applicazioni come la fusione del vetro e della ceramica, la produzione e la raffinazione di molti materiali. Il forno elettrico ad arco può essere CA o CC e la potenza nominale di questi trasformatori è compresa tra 20 e 200 MVA. I reattori vengono utilizzati per attenuare le fluttuazioni, sia nello stesso serbatoio che in un'unità separata.
Il trasformatore del forno ad arco CA può essere utilizzato per operazioni ad arco lungo e ad arco corto. Questi tipi di trasformatori per forni elettrici ad arco vengono utilizzati per molti processi e applicazioni diversi. Questi tipi di trasformatori vengono utilizzati per forni per acciaio, forni siviera e per la fusione di altri materiali. Il forno ad arco in acciaio funziona in condizioni severe. In merito alle frequenti sovra-tensioni e sovra-correnti generate dai cortocircuiti nel forno e dal funzionamento dell'interruttore AT. Hanno un caricamento ciclico ma in caso di altre applicazioni il caricamento è continuo con un utilizzo elevato.
Il trasformatore del forno CC deve resistere alle sollecitazioni del funzionamento del forno e deve resistere anche ad altre sollecitazioni legate al funzionamento del raddrizzatore. Questo trasformatore si comporta come un trasformatore raddrizzatore per il funzionamento del forno. Il lato ad alta tensione deve essere protetto da frequenti commutazioni di-tensioni. La maggior parte dei forni DC di grandi dimensioni sono realizzati per la produzione di acciaio. L'uso del raddrizzatore a tiristori per la conversione in CC normalmente riduce la necessità di regolazione della tensione di carico del trasformatore del forno. La tensione di gradino è maggiore della tensione CA e un commutatore a vuoto-è adeguato in molte applicazioni.
Il ruolo dei trasformatori di forni nei processi industriali
Un trasformatore per forno è un trasformatore appositamente progettato che viene utilizzato nei forni industriali per fornire la tensione necessaria per generare calore e fondere componenti metallici e altre applicazioni associate. Sono progettati per gestire temperature estremamente elevate e carichi pesanti che si applicano a qualsiasi operazione-correlata alla fornace. Ecco alcuni dei suoi ruoli chiave in qualsiasi processo industriale:
Trasmissione di tensione:La funzione principale di questo trasformatore è aumentare o diminuire- i livelli di tensione in base ai requisiti del forno. Il livello di tensione a cui funziona è molto più elevato rispetto ad altre varianti di trasformatore, rendendolo durevole e resistente al calore estremo.
Distribuzione dell'energia:Una volta raggiunto il livello di tensione richiesto dalla fonte di alimentazione, facilita la distribuzione dell'energia a diversi settori dell'impianto di produzione, come arco elettrico, forni a induzione e altri macchinari pesanti. Garantisce un'alimentazione stabile a tutti i dispositivi collegati, ottimizzando l'output e riducendo al minimo i tempi di inattività.
Gestione del carico:I forni industriali sono progettati per gestire carichi pesanti durante le operazioni. Regola il flusso di elettricità per soddisfare le esigenze specifiche del forno senza causare sovraccarico o qualsiasi altra forma di instabilità nell'impianto elettrico.
Regolazione della tensione:Il livello di tensione deve essere mantenuto entro un intervallo specifico affinché il forno funzioni in modo ottimale. Qualsiasi forma di fluttuazione o anomalia viene rapidamente corretta, garantendo una fornitura di energia costante e controllata durante tutta l'operazione.
Misure di sicurezza:I trasformatori del forno sono dotati di una serie di funzioni di sicurezza come protezione da sovraccarico, inibitori di corto-circuito, monitoraggio della temperatura, ecc. Questi meccanismi proteggono il trasformatore e i dispositivi del forno collegati da qualsiasi forma di guasto elettrico.
Efficienza:L'efficiente trasformazione delle tensioni e la gestione dei guasti elettrici garantiscono il funzionamento ottimale del dispositivo, risparmiando energia e riducendo i costi. Aiuta a ridurre le perdite di potenza, migliora la stabilità del sistema e migliora la durata complessiva di tutti i dispositivi interessati nell'impianto elettrico.
Automazione:Grazie al miglioramento dell'intelligenza artificiale e della telematica, i trasformatori-dell'era moderna vengono anche integrati con sistemi automatizzati che aiutano a svolgere varie attività da remoto. Ciò include monitoraggio remoto, diagnostica, operazioni e analisi, solo per citarne alcuni.
Sebbene lo scopo principale di un trasformatore per forno sia chiaramente definito, il suo ruolo generale in qualsiasi ruolo industriale può essere adattato alle esigenze del settore specifico. È della massima importanza considerare tutte le specifiche tecniche che entrano in gioco per finalizzare il giusto trasformatore per forno che possa contribuire alla produttività complessiva.
Caratteristiche di progettazione dei trasformatori del forno
Prese di tensione e design del nucleo
I trasformatori dei forni elettrici in genere includono più prese per regolare la tensione secondaria. A causa dell'elevata corrente e delle poche spire effettive nell'avvolgimento a bassa-tensione, le prese sono spesso posizionate nell'avvolgimento ad alta-tensione. L'avvolgimento ad alta-tensione richiede più giri per fornire l'intervallo di tensione necessario al secondario.
La densità del flusso del nucleo varia con ciascuna presa a causa delle diverse spire primarie per ciascuna tensione secondaria. La tensione secondaria più grande determina la dimensione del nucleo, mentre la tensione secondaria più piccola influenza il numero totale di spire primarie. Di conseguenza, l'intervallo di tensione secondaria ha un impatto significativo sul peso e sul costo del trasformatore.
Caratteristiche di reattanza
L'intervallo della tensione secondaria influisce sulla reattanza del trasformatore. In un trasformatore ben-progettato, la reattanza dovrebbe variare inversamente al quadrato della tensione secondaria. Tipicamente, la reattanza non deve superare il 15%. Un intervallo di prese più ampio può complicare la disposizione delle bobine, mentre un intervallo di prese più piccolo determina un trasformatore più compatto.
Disposizione della bobina
Le bobine devono essere disposte in modo da garantire che le posizioni delle prese primarie influenzino equamente la reattanza di ciascuna multi-bobina nell'avvolgimento a bassa-tensione. Un approccio comune consiste nell'avvolgere completamente ciascuna bobina ad alta-tensione e collegare tutte le bobine in parallelo in più gruppi. Le prese vengono prese dal centro di ciascun avvolgimento e le prese corrispondenti sono collegate in più modi e commutate rapidamente da un regolatore di tensione.
Costruzione del trasformatore
La vasca del trasformatore, il coperchio e le strutture di bloccaggio della bobina sono generalmente realizzate in acciaio. Considerati gli elevati requisiti di corrente, è necessario prestare attenzione nella disposizione delle sbarre e dei conduttori per evitare la concentrazione delle perdite e il riscaldamento dei materiali magnetici circostanti a causa del flusso di dispersione. Le sbarre devono essere suddivise in base alla disposizione delle bobine e sfalsate per garantire polarità di corrente opposte nelle sbarre adiacenti.
Collegamenti tri-fase
La maggior parte dei forni ad arco di grandi dimensioni utilizza un'alimentazione tri-fase ed è pratica comune utilizzare un trasformatore tri-fase con una connessione a triangolo per l'avvolgimento a bassa-tensione. Tradizionalmente veniva utilizzato un collegamento a triangolo all'interno del trasformatore, ma questo spesso portava a perdite eccessive. Al giorno d'oggi, le sbarre collettrici sfalsate vengono fatte passare attraverso il coperchio del trasformatore e la connessione a triangolo è all'esterno del trasformatore. Supponiamo che la distanza dal forno elettrico sia significativa. In tal caso, le sbarre collettrici dovrebbero essere posizionate vicino al forno dopo aver lasciato il trasformatore per ridurre al minimo le perdite ed evitare il riscaldamento dei materiali magnetici vicini.
Sistemi di raffreddamento
I trasformatori raffreddati ad acqua- sono preferiti per i forni elettrici di grandi dimensioni per via del risparmio di costi e di spazio e perché spesso è disponibile un'ampia fornitura di acqua di raffreddamento sia per il rack degli elettrodi del forno che per il trasformatore. Se la qualità dell'acqua è discutibile, vengono utilizzati trasformatori a raffreddamento naturale.
Protezione dalla polvere
I trasformatori dei forni elettrici sono spesso installati in ambienti polverosi. Per impedire l'ingresso di polvere, i trasformatori devono essere ben-sigillati. Premistoppa adeguatamente progettati attorno a ciascuna sbarra collettrice possono impedire efficacemente l'ingresso di detriti nel trasformatore.
Requisiti di reattanza
Una caratteristica chiave dei forni ad arco è che la resistenza dell'arco diminuisce all'aumentare della corrente, il che può causare instabilità a meno che non sia collegata un'impedenza costante sufficiente in serie con la tensione di alimentazione. Per i forni ad arco di grandi dimensioni, la reattanza intrinseca del trasformatore è generalmente adeguata. Per i forni ad arco più piccoli, potrebbe essere necessaria una reattanza aggiuntiva, progettando il trasformatore con una reattanza maggiore o aggiungendo un reattore separato in serie. La reattanza intrinseca del trasformatore non deve superare il 10%-15% e questo valore viene fissato una volta selezionato. Se viene utilizzato un reattore separato, dovrebbe includere rubinetti per consentire la regolazione della reattanza secondo necessità.
Durante lo stoccaggio, il trasporto o il funzionamento e la manutenzione dell'olio isolante del trasformatore, se la qualità dell'olio è scarsa o sono presenti troppe impurità o umidità, la resistenza dell'isolamento sarà ridotta. Quando la resistenza dell'isolamento viene ridotta a un determinato valore, il trasformatore verrà cortocircuitato e causerà scintille elettriche, archi o temperature di rischio. Pertanto, la qualità dell'olio del trasformatore dovrà essere controllata regolarmente durante il funzionamento e l'olio non qualificato dovrà essere sostituito in tempo.
Per evitare danni da invecchiamento dello strato isolante con nucleo di ferro del trasformatore del forno elettrico: l'invecchiamento dello strato isolante con nucleo di ferro o il danneggiamento del manicotto del bullone di fissaggio porteranno a grandi correnti parassite nel nucleo di ferro, causando così correnti parassite. Il riscaldamento prolungato del nucleo di ferro porterà all'invecchiamento dell'isolamento. Per evitare danni accidentali all'isolamento durante la manutenzione: quando si controlla e si ripara il nucleo sospeso del trasformatore, prestare attenzione alla manutenzione della bobina o del manicotto isolante. Se si riscontrano danni da graffio, smaltirli in tempo.
Il cattivo contatto del connettore interno della bobina, del punto di connessione tra le bobine, del contatto che porta alla boccola del lato di pressione superiore e inferiore e al fulcro aperto della presa causerà un surriscaldamento parziale, danni all'isolamento e cortocircuito o cortocircuito. Circuito aperto. L'arco ad alta-temperatura generato in questo momento dividerà l'olio isolante, produrrà una grande quantità di gas e aggiungerà pressione al trasformatore. Quando la pressione supera l'impostazione di manutenzione dell'interruttore del gas senza che intervenga, si verificherà un'esplosione.
Supponendo che la bobina o il carico del trasformatore del forno sia cortocircuitato, il trasformatore sopporterà una notevole corrente di cortocircuito-. Supponendo che il sistema di manutenzione presenti delle carenze o che l'impostazione di manutenzione sia troppo grande, il trasformatore potrebbe bruciarsi. Pertanto, il dispositivo deve essere installato per una manutenzione affidabile del cortocircuito-. Rispettare una buona messa a terra: per il sistema a bassa-tensione collegato a zero durante il funzionamento e la manutenzione, il punto neutro sul lato a bassa-tensione del trasformatore deve essere messo a terra direttamente. Quando il carico trifase-è sbilanciato, la corrente apparirà sulla linea dello zero. Quando la corrente è troppo grande e la resistenza al tocco è elevata, l'alta temperatura apparirà all'indirizzo di messa a terra e illuminerà i materiali combustibili circostanti.
La scarica parziale del trasformatore è piccola e, insieme, ha un'elevata resistenza elettrica a parità di scala di isolamento. Anche se illuminato da un fuoco aperto, si spegnerà da solo. Non contiene tossine e non rilascia gas nocivi anche dopo la combustione. La temperatura dei fumi di combustione non è elevata e la trasparenza è elevata. Inoltre, non causerà danni al personale, alle attrezzature e all'ambiente durante la produzione, il trasporto, lo stoccaggio e il funzionamento.
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