Тяговые трансформаторы электровозов: конструкция, параметры, расшифорка маркировки

Конструкция и принцип работы тяговых трансформаторов электровозов

Тяговые трансформаторы для электровозов работают по тому же принципу электромагнитной индукции, что и обычные трансформаторы. Самым распространенным считается конструкция, в которую входят:

  1. Двойной стержневой магнитопровод из электротехнической стали.
  2. Первичная и вторичная обмотки.
  3. Система охлаждения масла с радиаторами и циркуляционным насосом.

Магнитопровод имеет два ярма и две стяжки из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Чтобы стержни в поперечном сечении имели форму, близкую к окружности, ширина пластин разная. Для плотного прилегания друг к другу пластины ярма стягиваются швеллерами с помощью изолированных болтов. Изоляция необходима, чтобы в сердечнике не возникали вихревые токи, которые увеличивают нагрев и снижают КПД устройства.

Трансформаторы тяговые для электровозов

Сами швеллерные балки крепят сердечник к корпусу конструкции.

Обмотки выполнены из изолированного медного провода прямоугольного сечения. Каждая из обмоток намотана на бакелитовые цилиндры. Сечение цилиндров выбрано таким образом, чтобы они входили друг в друга и образовывали пространство для циркуляции масла. Равномерность люфта обеспечивают проставки между стержнями и обмотками.

Для изоляции проводов используется специальная трансформаторная бумага.

Обмотки вместе с магнитопроводом составляют съемную часть.

Масло, циркулирующее внутри активной части, отводит тепло от нагретых элементов. Помимо охлаждения масло действует как изолятор. Перекачка масла от нагретых деталей к радиатору осуществляется с помощью циркуляционного масляного насоса.

Нагретое масло, подаваемое сверху трансформатора (где оно имеет максимальную температуру), поступает в охладители, выполненные в виде секций радиаторов. Количество масляных секций в холодильнике зависит от типа и мощности устройства.

Радиаторы охлаждаются воздушным потоком через вентилятор.

Трансформаторы тяговые для электровозов

Принципиальная схема

схема
Принципиальная схема трансформатора ODCE-5000 / 25B

Обмотки выполнены в виде трех концентрических катушек с каналами в осевом и радиальном направлениях для обеспечения необходимых изоляционных расстояний между витками и циркуляции охлаждающего масла. Обмотка низкого напряжения находится рядом с сердечником. Затем размещается высоковольтная обмотка HV (сеть), а снаружи — регулируемая низковольтная обмотка NNr. Обмотка среднего напряжения состоит из нескольких катушек, размещенных во внешнем блоке катушек каждой ветви.

Регулируемая обмотка LVR разделена на несколько ступеней с одинаковым количеством витков и может быть подключена последовательно во второй или противоположной обмотке LV. Наибольшее напряжение на обмотке НН получается, когда обмотки HH0 и HHr соединены согласованно (клеммы x1-1 соединены). При отключении секций обмотки низкого напряжения напряжение на обмотке низкого напряжения уменьшается, а при полном ее отключении напряжение остается только на выводах al-xl. Дальнейшее снижение напряжения достигается за счет встречного переключения обмотки LV и ступеней обмотки LVR. Обычно количество витков обмотки HH0 немного больше, чем у обмотки HH. Поэтому при обратном включении напряжение на обмотке НН составляет 40-70 В, что соответствует первой ступени регулирования напряжения.

Классификация

Выпускаются следующие типы тяговых трансформаторов:

  • со стержнем и армированным сердечником — в последнем стержни магнитопровода частично закрывают стержни, что повышает надежность в эксплуатации. Но первые проще и надежнее по конструкции;
  • с регулированием напряжения вторичной или первичной обмоток;
  • по положению катушек — обмотки могут быть сосредоточенными или дисковыми.

Все тяговые трансформаторы являются понижающими трансформаторами.

Конструкция тяговых трансформаторов электровозов, параметры и расшифорка маркировки

Электровозы переменного тока используют напряжение контактной сети для привода тяговых двигателей. Поскольку в контактную сеть подается высокое напряжение (около 19-29 кВ) для снижения токовой нагрузки на провода и уменьшения потерь, тяговые трансформаторы современных электровозов выполняют функцию понижения напряжения. Тяговые трансформаторы должны иметь некоторую перегрузочную способность для нормальной работы в широком диапазоне нагрузок.

Управление электровозом

Скорость электровоза регулируется постепенным изменением напряжения, подаваемого на тяговые двигатели. За исключением ВЛ80Р, на всех модификациях и разновидностях ВЛ80 подача напряжения на тяговый электродвигатель путем переключения отводов тяговой обмотки трансформатора осуществляется главным электрическим контроллером ЭКГ-8Ж.

ЭКГ-8Ж — выключатель групповой с установленными на нем контакторами. Из них 30 выполнены без арки, 4 — с арочной камерой. Благодаря этим четырем контакторным элементам можно переключать еще тридцать элементов без тока. Во время переключения положений под нагрузкой возможен пусковой ток. Поэтому между тяговым трансформатором и электрическим контроллером устанавливается высокоиндуктивный переходной реактор, который гасит коммутационные перегрузки.

Электроконтроллер ЭКГ-8Ж приводится в движение двигателем мощностью 500 Вт, питаемым от сети 50 В. Работа этого двигателя на электровозе сопровождается падением напряжения в цепях управления.

Сферы применения

Трансформатор тяговый применяется для управления автотранспортом следующих видов транспорта:

  • железная дорога;
  • под землей;
  • наземный городской.

Это оборудование преобразует электрический ток, подаваемый на электровоз, для управления механизмами машины.

Основное оборудование

На каждой секции электровоза установлено следующее оборудование:

  • тяговый трансформатор с масляным насосом, который используется для понижения напряжения контактной сети до уровня, необходимого для обеспечения работы всех электрических машин и агрегатов;
  • фазоделитель, предназначенный для генерации третьей фазы, питающей двигатели асинхронных машин. Первая и вторая фазы генерируются вспомогательной обмоткой тягового трансформатора;
  • пантограф, обеспечивающий непрерывный скользящий контакт с контактной сетью;
  • главный выключатель ВОВ-25-М, являющийся основным защитным устройством электровоза от перегрузок, коротких замыканий и других аварийных режимов работы электровоза;
  • мотор-компрессор подает сжатый воздух на электровоз. Воздух необходим для работы тормозного оборудования, пневматических устройств и блокировок, привода стеклоочистителя, а также для обеспечения свистка и тайфуна;
  • мотор-вентиляторы в количестве 4 шт. Они предназначены для наддува кузова и охлаждения оборудования. Каждая тележка оснащена мотор-вентилятором для охлаждения тягового электродвигателя.

Тяговый трансформатор имеет две обмотки: тяговую и вспомогательную (ОСН). Тяговая обмотка предназначена для питания тяговых двигателей, а ОСН питает вспомогательные машины и цепи управления. Напряжение ОСН без нагрузки составляет 399 В, при номинальной нагрузке — 380 В. Эти показатели обеспечивают работу тягового трансформатора с напряжением в ВЛ от 19 до 29 кВ. Если напряжение ниже 19 кВ и выше 29 кВ, то для обеспечения стабилизации напряжения на вспомогательной обмотке есть два выхода с напряжением 210 и 630 В, которые необходимо переключать вручную непосредственно на трансформаторе. Регулировка напряжения тяговых двигателей производится своевременно при управлении электровозом.

Питание цепей управления напряжением 50 В осуществляется трансформатором, регулируемым шунтирующим намагничиванием (ДРПШ). Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока после выпрямителя предусмотрены катушки D1 ​​и D3.

Трансформаторы малой мощности, технические характеристики:

Чтобы помочь проектировщику, упростить подготовку технического задания, мы предоставили основные параметры маломощных трансформаторов:

Выбор номинальной мощности трансформатора малой мощности производится по следующим параметрам: 0,010 кВА, 0,016 кВА, 0,025 кВА, 0,040 кВА, 0,063 кВА, 0,100 кВА, 0,160 кВА, 0,250 кВА, 0,400 кВА, 0,630 кВА, 1.000 кВА, 1600 кВА, 2500 кВА, 4000 кВА. Также допустимы следующие промежуточные значения: 0,012 кВА, 0,020 кВА, 0,032 кВА, 0,050 кВА, 0,080 кВА, 0,125 кВА, 0,200 кВА, 0,315 кВА, 0,500 кВА, 0,800 кВА, 1,250 кВА, 2,000 кВА, 3,150 кВА, 5.000 кВА. Чтобы проектировщик мог определить номинальную мощность трансформатора, необходимо разделить общую мощность всех вторичных обмоток на КПД трансформатора малой мощности. Полученное значение следует округлить до ближайшего значения рекомендованной мощности.

Зависимость КПД от того, насколько велики потери в стали и меди, а также для трансформаторов 0,010 кВА, составляет около 75-85%. Что касается трансформаторов мощностью 5 кВА, то их КПД составляет от 96 до 98 %.

При выборе номинальных напряжений обмоток необходимо выбирать таким образом, чтобы было соответствие ГОСТу. Рассмотрим ГОСТ 21128-83. Обнаружение напряжений: 6 В, 12 В, 28,5 В, 42 В, 115 В, 230 В. Эти цифры могут быть с отклонениями в самую маленькую или большую сторону. То есть +/- 0,5, 1, 2, 3, 5, 10 и 15 процентов. В некоторых случаях, если заказчику необходимо изготовить трансформатор, отличный от ГОСТа, производители идут к нему и производят его в соответствии с его требованиями. Номинальные напряжения вторичных обмоток должны быть установлены при нагрузке, то есть в номинальных токах обмоток при результирующей температуре.

Напряжение короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания — это напряжение, которое возникает на первичной обмотке при замыкании выводов вторичной обмотки, а также в процессе прохождения номинального тока по вторичной обмотке. Этот параметр обычно устанавливается в процентах от номинального напряжения первичной обмотки; определяется символами DUкз. Если рассматривать трансформаторы мощностью 0,010 кВА, то для них этот параметр будет от 15 до 20%, а для трансформаторов мощностью 5 кВА — 1,5-2,5.

Если сравнить напряжение с полностью нагруженной обмоткой, то под напряжением короткого замыкания мы увидим величину относительного увеличения напряжения вторичной обмотки без нагрузки. Определение этого параметра осуществляется следующим образом: насколько велико падение на омическом сопротивлении (т. Е. Сопротивлении постоянному току) в первичной и вторичной обмотке трансформатора при номинальной нагрузке.

Рассмотрим определение напряжения холостого хода вторичных обмоток. Под этим напряжением понимается значение напряжения на значение напряжения короткого замыкания. В некоторых случаях данный параметр не указывается производителем в паспорте трансформатора. Но, несмотря на это, заказчик при покупке трансформатора малой мощности должен понимать и знать тот факт, что напряжения вторичных обмоток всегда выше их номинального значения, если нет нагрузки.

Ток холостого хода

Под током холостого хода мы понимаем ток первичной обмотки с холостым трансформатором и номинальное напряжение. Ток холостого хода делится на активный и реактивный. Активность может быть определена путем расчета потерь на вихревые токи в стали. Реактивность определяется током утечки магнитного поля. Диапазон тока холостого хода обычно составляет от 1 мА (для трансформаторов малой мощности 0,010 кВА) до 1 А (для трансформаторов малой мощности 5 кВА). Если мы рассмотрим значения меньше этого значения, мы увидим, что они предназначены для тороидальных трансформаторов малой мощности. Их реактивная составляющая тока намного ниже активной и, по сути, им можно пренебречь. Рассматривая трансформаторы мощностью 5 кВА, мы увидим, что значения тока холостого хода не превышают 200 мА.

Ток переходного процесса

Переходный ток включения (т. Е. Пусковой ток) называется наибольшим (т).

Это значение не превышает норматива ГОСТа, в литературе по трансформатору оно практически не упоминается. Несмотря на такое понимание этой ценности, она очень важна для технического разработчика. Пусковой ток трансформатора 5 кВА может составлять от 2000 до 3000 А и даже в несколько раз превышать номинальный ток. В наиболее мощных трансформаторах пусковой ток определяется величиной мгновенного напряжения при зажигании, сопротивлением первичной обмотки (которое достигает менее 0,1 Ом), а также внутренним сопротивлением питающей ее сети (обычно, первичная обмотка превышена). Предоставление мер по ограничению пускового тока маломощного трансформатора, определенных схем и технических решений является обязательным условием для разработчика. Что именно измеряет, теперь рассмотрим: последовательное включение с первичной обмоткой ограничивающего резистора, замыкающего от 0,1 до 0,2 с контактами реле; соединение последовательно с первичной обмоткой термистора, при этом с отрицательным коэффициентом термического сопротивления; подключать / отключать маломощный трансформатор к определенной фазе питающего напряжения (в качестве примера можно взять прохождение напряжения через его максимальное значение). В случае затруднений в использовании схемных решений или если это экономически невыгодно, необходимо использовать переключатели с большим запасом электроэнергии. Рекомендуется использовать выключатели со следующими характеристиками отключения: «D» (согласно IEC / IEC 898) и «K» (согласно DIN VDE 0660). Машины с этими значениями рассчитаны только на активно-индуктивные нагрузки (от трансформаторов, электродвигателей). Для них характерна большая кратность значения номинального тока (иначе говоря, отношение пускового тока к номинальному значению). Если рассматривать машины с характеристикой отключения «D», то их кратность будет около 15, а для машин с характеристикой отключения «K» — около 10. Поскольку производитель трансформатора не может каким-либо образом повлиять на степень этого параметра, поэтому в любом случае проблему текущей начальной ситуации должен решать разработчик оборудования.

Превышение температуры трансформатора, перегрев

Повышение температуры (температура перегрева) — это разница между температурой трансформатора и температурой окружающей среды (как правило, обычно 25 ° C) во время работы трансформатора при номинальной нагрузке. Обычно температура трансформатора равна сумме перегрева и температуры окружающей среды. При изготовлении трансформаторов малой мощности производитель проверяет техническое состояние (ТУ) допустимой температуры перегрева от 50 до 60 градусов Цельсия, а температура окружающей среды достигла предела — 55 градусов Цельсия. Для определения предельной температуры трансформатора используют класс жаростойкости по ГОСТ 8865-70: А — 105 ° С, Е — 120 ° С, Б — 130 ° С, F — 155 ° С. В основном трансформаторы, которые они используются в различных отраслях промышленности, относятся к классу B. Учтите, что при определении температуры перегрева вокруг трансформатора создаются условия свободной конвекции воздуха, при этом установка трансформатора в корпусе правильная. При разработке продукта проектировщик должен учитывать оставшиеся источники тепла, возникающие в самом корпусе трансформатора. Если предел температуры трансформатора превышен, необходимо принять все возможные меры для принудительного охлаждения или отвода тепла (например, использовать вентилятор). Важное условие, которое необходимо знать: номинальное напряжение вторичных обмоток маломощного трансформатора определяется установившимся значением температуры перегрева. То есть при температуре трансформатора 25 градусов Цельсия (при так называемом холодном состоянии трансформатора) номинальное напряжение вторичных обмоток примерно на 20% выше, чем при увеличении температуры трансформатора на 50 ° C.

Испытательное напряжение рабочей частоты

Рассмотрим такой параметр, как испытательное напряжение рабочей частоты. Характеризуется силой электричества трансформаторов или, точнее, способностью без сбоев выдерживать заданное напряжение в технических условиях. Обычно производитель маломощных трансформаторов нормирует испытательное напряжение между выводами первичной и вторичной обмоток (стандартное значение параметра 3500В), а также между выводами обмоток и частями, проводящими электричество в прибор (стандартное значение параметра 1750В).

При проведении расчетов, подтвержденных практикой, были сделаны следующие выводы о преимуществах тороидальных трансформаторов перед другими типами трансформаторов:

— вес уменьшился на 20-40 процентов, уменьшены габаритные размеры;

— уменьшенные поля рассеяния (рассеяния) в несколько раз;

— ток холостого хода снижен в 3-4 раза;

— уровень шума намного ниже;

— КПД стал еще выше.

Если разработчик учтет требования и рекомендации, изложенные в этой статье, это позволит ему более правильно подойти к выбору трансформаторов малой мощности.

Один источник

Модификации ВЛ80

ВЛ80К

За годы производства ВЛ80К (с 1963 по 1971 год) было выпущено 695 экземпляров. Электровоз конструктивно продолжает традиции ВЛ60К, но во многом отличия оказались существенными. Например, вместо генератора управляющего тока ДК-405 на ВЛ80К установлен бесконтактный источник питания на базе трансформатора ТРПШ, а тяговые двигатели получили улучшенные характеристики. Пространство от перекрестного прохода до поперечного прохода закрыто шторами и представляет собой высоковольтную камеру, а проход через собственно машинное отделение предусмотрен по левой стене кузова.

В высоковольтной камере находятся все вспомогательные машины, за исключением электродвигателя вентилятора второго вагона.

Для охлаждения тяговых двигателей электровозы вместимостью до 380 помещений были оснащены двумя центробежными вентиляторами мощностью 40 кВт на каждую секцию. Они засасывали воздух через жалюзи, которые врезались в правую часть тела.

Выпрямительный агрегат охлаждается 4 вентиляторами мощностью 14 кВт. Воздух всасывается через щели в крыше, после чего направляется в шкаф выпрямителя (4 шкафа на секцию).

Расположение остальной техники в поперечном переходе и в кабине управления ничем не отличается от VL60K.

С № 380 вместо четырех осевых вентиляторов начали устанавливать два двухколесных центробежных вентилятора. Это повлекло за собой серьезную перестановку, которая оказалась крайне неудачной. Для забора воздуха центробежными вентиляторами потребовалось установить дополнительные заслонки как с левой, так и с правой стороны ящика. В результате жалюзи слева пришлось разместить прямо в продольном коридоре, что вызвало большие трудности при смене кабины управления: нужно было открывать и закрывать 8 дверей (кабины, перекрестки и по две двери на каждую камеру помещения) форт), либо оставить их открытыми, что значительно снижает качество вентиляции.

С 1970 г на всех модификациях ВЛ80 стали устанавливать буферные лампы нового типа. Два больших фонаря, которые светились как белым, так и красным светом, были заменены меньшими буферными фонарями и еще меньшими красными буферными фонарями. Фонари установлены в общем овальном сечении.

Электровоз ВЛ80т

ВЛ80Т

Всего было выпущено 1317 единиц данной модификации. Выпуск осуществлялся с 1967 по 1984 год.

Первые образцы VL80T были оснащены такими же тележками, как и VL80K. Однако в 1975 году, начиная с электровоза № 1004, вместо боковых опор стала применяться люльковая система подвески: кузов подвешивается к каждой тележке на четырех пружинных тягах. Стержни отклонены к центру каретки для большей устойчивости корпуса при боковом движении.

Вместо предохранителей используются автоматические выключатели.

Немного изменена система вентиляции. Камеры форта на левой стороне корпуса уменьшены в размерах и перенесены на крышу электровоза — теперь они не мешают проходу.

VL80T имеет реостатный тормоз, для чего потребовалась установка следующих элементов:

  • BURT (реостатный блок управления торможением), который устанавливается только в первой секции. Необходимо проверить работу контакторов расширенной зоны торможения и других устройств;
  • выпрямитель возбуждения (ВУФ). При работе тяговых электродвигателей в генераторном режиме тиристоры, из которых собран агрегат, обеспечивают плавное регулирование возбуждения тягового электродвигателя;
  • тормозные резисторы и контакторы для коммутации резисторов;
  • устройства переключения воздуха. В нормальном режиме работы двигатель вентилятора n. 3 и п. 4 подают воздух к выпрямительному узлу, маслоохладителям тягового трансформатора и уравнительному реактору. В режиме реостатного торможения воздушные переключающие устройства переключают подачу воздуха на тормозные резисторы;
  • тормозные выключатели. В режиме реостатного торможения обеспечивают отключение тяговых двигателей от выпрямительного блока и подключение якоря тягового двигателя к тормозным резисторам. При этом обмотки возбуждения включаются последовательно и подключаются к установке выпрямителя возбуждения.

Столь серьезное изменение электрической схемы электровоза повлекло за собой изменение расстановки оборудования в секциях.

ВЛ80А/Б

В 1967 году Новочеркасский электровозостроительный завод выпустил опытный вариант электровоза с бесколлекторными тяговыми двигателями. Электровоз получил обозначение ВЛ80Б-216.

В том же году был выпущен восьмиосный ВЛ80-238. Одна из его секций была обычной ВЛ80К, а вторая — ВЛ80А с асинхронными тяговыми двигателями.

По разным причинам VL80A и VL80B решили не выпускаться серийно.

ВЛ80В

Электровоз отличается наличием бесщеточных синхронных тяговых двигателей.

ВЛ80Р

В 1968 году на НЭВЗе был собран опытный образец электровоза ВЛ80Р-300. Всего за время серийного производства с 1973 по 1986 год было построено 373 единицы.

Тяговые характеристики VL80R сопоставимы с характеристиками VL80T и VL80S. Однако его сопротивление скольжению намного лучше благодаря специальной регулярной регулировке натяжения тяговых двигателей. Благодаря постепенному и постепенному увеличению напряжения электровоз без рывков набирает скорость, что не позволяет ему преждевременно буксовать.

Непрерывное регулирование напряжения стало возможным благодаря использованию в выпрямительном блоке тиристоров вместо диодов. Тиристоры также позволяют использовать рекуперативное торможение вместо реостата: они меняют постоянный ток, генерируемый тяговыми двигателями в режиме торможения, на переменный ток и возвращаются в контактную сеть через тяговый трансформатор.

Компоновка VL80R имеет небольшие отличия от VL80S и VL80T:

  • устройства переключения воздуха и тормозные резисторы снимаются, так как в них нет необходимости. Это место занимают мотор-вентиляторы n. 3 и п. 4;
  • в кабине трансформатора устанавливаются быстродействующие выключатели вместо линейных контакторов на блоке силовых устройств;
  • в электросхеме нет ЭКГ, на VL80R она отсутствует.

Кабина VL80R практически полностью соответствует кабине VL80T, за исключением пары отличий:

  • в верхнем углу кабины справа установлено 8 ламп, сигнализирующих о состоянии всех скоростных выключателей обеих секций;
  • ручка водительского контроллера заменена на круглое рулевое колесо.

ВЛ80С

Этот электровоз по сути такой же, как VL80T, который приспособлен для работы более чем в двух секциях в системе из многих единиц, управляемых одной кабиной.

Сначала можно было работать от двух-четырех секций, соединенных между собой, но в 1982 году были выпущены электровозы с номерами 550, 551 и 552, которые могли работать с тремя секциями. Также с номера 697 такая возможность есть у всех электровозов.

В ходе капитального ремонта старые электровозы этой серии были модернизированы для работы в трех секциях. Одним из недостатков является невозможность использования реостатного торможения в третьей секции. Некоторые из них были преобразованы в бустеры.

Многочисленные изменения, внесенные в конструкцию электровоза, привели к увеличению его веса. К паспортным данным добавилась новая цифра: 192 тонны.

Основные параметры

Поскольку тяговые трансформаторы электровозов предназначены для питания тяговых электродвигателей и преобразования напряжения для собственных нужд, основными параметрами будут:

  • Номинальное первичное напряжение.
  • Номинальное вторичное напряжение.
  • Власть.
  • Первичный и вторичный токи.

Серия и марка

В целом на железных дорогах страны используются устройства двух марок — ODCE и ODR. В маркировке используются следующие сокращения:

  • О — однофазный;
  • D — принудительное воздушное охлаждение;
  • C — принудительная циркуляция масла;
  • Р — для питания ртутных выпрямителей (или интегрального реактора).

Трансформаторы тяговые для электровозов

Кроме того, число указывается в виде дроби, где:

  • Числитель — типовая мощность в кВА;
  • Знаменатель — это номинальное напряжение первичной обмотки в кВ.

В конце обозначения может стоять буква, характеризующая модификацию устройства.

В частности, на электровоз переменного тока ВЛ80С установлен тяговый трансформатор ODTSE 5000/25. На электровоз ЭД9М ​​установлен трансформатор со встроенным балластом ODTSER 1600 / 25A.

Номинальные параметры

В рейтингах указаны характеристики, обеспеченные при длительной эксплуатации оборудования. Для каждого типа трансформатора параметры разные, так как рассчитаны на работу в разном оборудовании.

Трансформаторы тяговые для электровозов

Мощность

Наиболее распространенные основные полномочия:

5600, 5000, 1600, 1000 кВА.

Кроме того, трансформаторы характеризуются мощностью вторичных обмоток, коих несколько:

  • Для питания тяговых двигателей;
  • Для ваших нужд.

Напряжение

Первичное напряжение, подаваемое на обмотки по ВЛ, составляет 25 кВ. В зависимости от типа ТС для питания тяговых двигателей используются разные напряжения — от 1040 до 2208 В. Величина тягового напряжения регулируется контроллером при трогании с места, разгоне или замедлении.

Кроме того, напряжение понадобится для собственных нужд: для питания вспомогательного оборудования, отопления, освещения. Дополнительное напряжение составляет от 200 до 600 В.

При необходимости в цепь питания могут быть включены дополнительные трансформаторы, которые преобразуют напряжение до необходимого значения.

Электровоз

Частота

Частота сетевого напряжения стандартная и составляет 50 Гц, так как ток в воздушных проводах берется от общей энергосистемы.

Ток

Ток, потребляемый тяговыми двигателями, зависит от дорожных условий, загруженности подвижного состава. Течение тем больше, чем круче подъем следующего профиля, тем больше масса подвижного состава. Ток достигает максимального значения во время пуска и разгона.

Вместе с током для вспомогательных нужд он не должен превышать номинальный ток первичной обмотки.

Выпрямленное напряжение

Напряжение вторичных обмоток подается на выпрямители, поскольку в подавляющем большинстве электрических цепей используется постоянное напряжение. Для сглаживания пульсаций после выпрямителя используются реакторы, которые можно интегрировать непосредственно в тяговый трансформатор.

Часовой выпрямленный ток

Номинальный выпрямленный ток может протекать по обмоткам в течение длительного времени, не вызывая повреждений оборудования. В случае перегрузок (пусковых, нарастающих) ток, протекающий в обмотках, превышает номинальное значение. Величина кратковременного тока называется выпрямленным почасовым током.

Выпрямленный почасовой ток

Трансформаторы малой мощности, конструктивные характеристики:

Используя конфигурации и конструкции магнитопровода, можно определить конструктивные особенности. Магнитопроводы маломощных трансформаторов конструктивно делятся на следующие типы: бронированные, стержневые и тороидальные. Магнитопровод имеет W-образную форму, расположение его обмоток на центральном стержне частично закрыто магнитопроводом (т.е бронировано). Иметь в себе

два стержня с обмотками, магнитопровод маломощного стержневого трансформатора выполнен в форме буквы U. В тороидальном трансформаторе магнитопровод выполнен в виде тороида (кольца прямоугольного сечения). Что касается сердечников якоря и стержней, то они выполняются с футеровкой (отдельными пластинами из трансформаторной стали) или скрученной лентой. Тороидальные сердечники изготавливаются исключительно витыми.

Рассматривая тороидальный трансформатор, мы увидим, что распределение обмоток осуществляется равномерно по всей длине магнитопровода, что приводит к уменьшению массы медного провода, а также резкому уменьшению полей рассеяния . Магнитная цепь имеет круглую форму, что позволяет снизить вес при тех же габаритных возможностях, которые доступны для трансформаторов с прямоугольным магнитным проводом.

Коэффициент трансформации обмоток

Только упаковка для собственных нужд имеет постоянный коэффициент трансформации. Обмотка на растяжение состоит из нескольких частей: двух одинаковых неразрезных полуобмоток и одной секционированной части.

Такая конструкция нужна для регулировки напряжения на тяговом двигателе через контроллер. Регулировка заключается в том, что части, разделенные на секции, соединяются с частями, не разделенными последовательно или напротив друг друга. Таким образом достигается плавная регулировка.

Режимы работы

Существуют следующие режимы работы указанного оборудования, не отличающиеся от обычных трансформаторов:

  • нормальный — когда привод работает с оптимальной производительностью;
  • неактивный — когда на входную цепь подается напряжение и выход отключен;
  • перезагрузка — при повышении нагрузки и температуры за пределы, установленные регламентом; режимы работы
  • аварийный — при воздействии силы тока, значительно превышающей нормальные параметры. Режим короткого замыкания
    Режим короткого замыкания

В случае перегрузки или аварийной работы увеличивается риск выхода агрегата из строя. Поэтому необходимо проверить питание нагрузки, чтобы исключить опасность аварии.

Методика расчета

Расчет тяговых трансформаторов электровоза производится исходя из напряжения питающей контактной сети и мощности тяговых двигателей. При этом следует учитывать, что в общую мощность трансформатора входит мощность, потребляемая для собственных нужд.

Порядок расчета следующий:

  • Определение общей мощности;
  • Определение коэффициента трансформации (количества витков первичной и вторичной обмоток);
  • Расчет площади поперечного сечения магнитопровода исходя из полной мощности;
  • Расчет сечения проводников обмотки в зависимости от выбранной плотности тока;
  • Выбор схемы охлаждения и тепловой нагрузки на обмотки;
  • Расчет системы охлаждения.

Оцените статью
Блог о трансформаторах
Adblock
detector