Тягові трансформатори
Завантажити конспект в форматі “docx” ви можете в кінці опису
Основною силовою установкою, яка живить тягові електродвигуни електровозів та електропоїздів змінного струму, є тяговий трансформатор. Як правило, ці пристрої, окрім силової обмотки, мають ще й обмотку власних потреб для живлення допоміжних електричних машин та електричних кіл управління. На пасажирських електровозах на тягові трансформатори намотують обмотку живлення електричного опалювання вагонів, а на електропоїздах від обмоток трансформатора живляться також електричні кола опалення та освітлення салонів.
Тягові трансформатори, на відміну від стаціонарних, мають широкий діапазон регулювання вихідної напруги. Вони повинні надійно працювати без додаткових ремонтів у проміжку між періодичними ремонтами при значному відхиленні напруги на струмоприймачі вище номінального значення, впливі вібрацій і поштовхів, значних динамічних навантаженнях, температурі навколишнього середовища в діапазоні від -40 до +50 °С, коротких замикань і впливі на обмотки комутаційних перенапруг, високій вологості повітря .
Габарити тягового трансформатора обмежені габаритами кузова електровоза, або підвагонним простором електропоїзда. При роботі трансформатора виділяється тепло, тому його обладнано системою охолодження з циркуляцією масла. Застосовують спеціальне трансформаторне масло, що має пробивну напругу 25…30 кВ/мм, температуру спалаху не нижче 135 °С, температуру загустіння не нижче -45 °С і питому вагу близько 0,9 г/см3 при відсутності механічних домішок і води.
Конструкція тягових трансформаторів залежить від способу регулювання напруги на локомотиві. Регулювання на вторинній обмотці трансформатора використовується в електровозів серій ВЛ40, ВЛ60, ВЛ80, а також електропоїздах серії ЭР9, ЭД9. На електровозах серій ЧС4, ЧС8 використовується регулювання на первинній обмотці. На електровози серій 2ЕЛ5, 2ЭС5К, ДСЗ, ЭП1М встановлені тягові трансформатори з постійним коефіцієнтом трансформації. Основою трансформатора є магнітопровід. По магнітопроводу замикається змінний магнітний потік трансформатора, що пронизує його обмотки.
По способу зборки магнітопроводи розділяють на шихтовані, які збирають із окремих переплетених сталевих листів, і шихтовані-стикові, які зібрані із окремих скріплених впритул шихтованих блоків. Шихтовані магнітопроводи більш надійні в експлуатації, зручні у виробництві — не вимагають складного устаткування для зборки. Тягові трансформатори виконують із вертикальним і горизонтальним розташуванням стрижнів. Трансформатори з горизонтальним розташуванням стрижнів вдається виконати тільки порівняно невеликих потужностей через обмеження по ширині.
Тягові трансформатори для електровозів виконують із вертикальним, а для моторних вагонів електропоїздів з горизонтальним розташуванням стрижнів. Магнітопровід кожного тягового трансформатора складається з активної частини, по якій замикається основна частина магнітного потоку, і допоміжних неактивних частин — балок, стяжних шпильок, ізоляційних деталей. В активній частині магнітопроводу є стрижні, на яких установлюють і закріплюють обмотки, і ярма, що служать для утворення замкнутого магнітного контуру, на яких обмотки не встановлюють.
Активна частина встановлюється в бак з маслом, на який навішуються маслопрокачуючий насос, секції для охолодження масла, повітропроводи системи вентиляції, розширний бачок з мірним склом тощо. Розглянемо конструкцію тягових трансформаторів основних локомотивів залізниць України. Тяговий трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б призначений для перетворення напруги контактної мережі в напругу живлення тягових двигунів, включених через напівпровідникові перетворювачі, і напругу власних потреб електровоза ВЛ80.
Трансформатори подібної конструкції використовують на електровозах ВЛ60 та ВЛ40, що експлуатуються в пасажирському русі. На них додатково розташована обмотка електричного опалювання вагонів. Технічні дані трансформатора такі: потужність мережної обмотки — 4485 кВА; номінальна напруга — 25 кВ; номінальний струм тягової обмотки — 1750 А; напруги холостого ходу тягової обмотки на вводах а1 -01 (а2-02) — 1218 В; потужність обмотки власних потреб — 225 кВА; номінальний струм обмотки власних потреб — 550 А; маса — 8000 кг; ККД — 0,98.
Трансформатор складається з наступних основних частин: активна частина (7), уведення обмоток (14, 15), бак трансформатора (5), система охолодження (2), контрольно-вимірювальні прилади (12). Технічні дані трансформатора та схема з’єднання обмоток нанесені на табличку, прикріплену до стояка (13) на кришці бака (16) (рис. 5.1). Всі вводи у відповідності зі схемою мають маркування, нанесені на кришку бака. На кришці бака встановлені два уведення (14) мережної обмотки, чотирнадцять уведень (15) тягових обмоток і чотири уведення обмотки власних потреб. З’єднання уведень із відводами виконано гнучкими мідними провідниками. Всі уведення розбірні й допускають заміну ізоляторів без підйому активної частини.
Для захисту від механічних пошкоджень активна (виймальна) частина поміщена в сталевий восьмигранний бак (5) із трансформаторним маслом ТКп, що забезпечує необхідну ізоляцію й охолодження обмоток. З’єднання бака із кришкою рознімне фланцеве з ущільненням прокладкою з масломорозостійкої гуми. Сталеві прутки охороняють гуму від надмірного стиску і створюють опорну поверхню для кришки. У нижній частині торцевих граней бака встановлені дві шпильки для кріплення активної частини.
Отвори в баку в місцях установки упорів закриті знімними сталевими заглушками. Дві балки-камери (9) приварені до стінок бака. Вони є повітроводами системи охолодження і, крім того, разом з опорними балками використовуються як елементи конструкції рамної підвіски бака, а також збільшують жорсткість поздовжніх граней бака. В опорні балки уварені чотири стакани, що є опорами трансформатора на електровозі. На опорній балці знаходиться бобишка для заземлення трансформатора. У нижній частині бака розташований вентиль для заливання й зливу масла, а також кран для відбору проби масла.
Охолодження трансформатора примусове, масляно-повітряне зі спрямованою циркуляцією масла. За допомогою електронасоса (11) гаряче масло прокачується через охолоджувач, що складається із шести секцій (4), розташованих двома групами на бічних гранях бака. Кожна секція складається з комплекту мідних труб, з’єднаних по кінцях з колекторами. Охолоджувач обдувається повітрям із системи вентиляції електровоза. Охолоджене масло прокачується через короб (3) у нижній частині бака в нижні ярмові балки (6) по двох патрубках (2), а потім надходить в обмотки.
Картонні шайби перекривають осьові канали в декількох місцях по висоті обмотки й тим самим створюють примусову (від електронасоса) циркуляцію масла в радіальних каналах обмоток. На кришці бака (16) розміщений розширювальний бачок (17), призначений для компенсації температурних коливань рівня масла в баку, а також для зменшення поверхні зіткнення масла з повітрям. На розширнику є покажчик рівня масла, пробка для долівки масла (18) і пробка для сполучення з атмосферою.
Контрольно-вимірювальні прилади трансформатора служать для індикації температури масла (термометр) і визначення напрямку обертання вала електронасоса (манометр) (12) по надлишковому тиску, створюваному насосом. До складу активної частини входять обмотки (11) (рис. 5.2), магнітопровід (6), виводи (5), а також вузли й деталі ізоляції. Магнітопровід трансформатора (6) двострижневий, шихтований із пластин електротехнічної сталі марки 3414 товщиною 0,35 мм без лакування і отворів. Стяжка стрижнів зроблена бандажами зі склострічки. Ярма пресуються балками із гнутого профілю за допомогою болтів
Рис. 5.1 Тяговий трансформатор ОДЦЭ-5000/25:
1 – захисна сітка масляної секції; 2 – масляний трубопровід; 3 – піддон; 4 – масляна секція; 5 – бак; 6 – нижня ярмова балка; 7 – обмотка; 8 – селікогелевий патрон; 9 – повітропровід охолодження масла; 10 – опорна балка; 11-маслолрокачуючий насос; 12 – манометр тиску масла; 13 – опора головного контролера; 14 – виводи мережевої обмотки; 15 – виводи вторинної обмотки; 16 – кришка бака; 17 – розширювальний бачок; 18 – заливочна горловина
Також вас може зацікавити:
2006. Устройство и работа электровоза ВЛ80с А.Ю.Николаев, Н.В.Сесявин
Верхня (7) і нижня (12) ярмові балки з’єднані вертикальними стяжними пластинами, що мають зачеплення з балками. Нижні ярмові балки (12) використовуються як камери для спрямованої циркуляції масла. Обмотки кожного стрижня закріплені на трьох ізоляційних циліндрах за допомогою картонних прокладок і рейок. Для компенсації усадки прокладок застосований притиск, виконаний у вигляді похилої штанги (1), один кінець якої шарнірно укріплений в ярмовій балці, а інший — пов’язаний з рухомим башмаком (8).
У п’ятку башмака (8) упирається пружина (3), що прагне змістити його і привести штангу у вертикальне положення. Така конструкція забезпечує практично постійне зусилля осьової стяжки обмоток. Контактами головного контролера тягові обмотки з’єднуються у дві групи. Кожна група через випрямну установку підключається до двох тягових двигунів.
Обмотки трансформатора з’єднані між собою, а також з уведеннями, розташованими на кришці бака, за допомогою відводів (рис. 5.3). Вони являють собою проміжні струмоведучі елементи, виготовлені з мідних шин або прутків і закріплені до ярмових балок за допомогою ізоляційних матеріалів. Ізоляція обмоток маслобарьерна, являє собою масляні канали в сполученні з вузлами й деталями з електроізоляційних матеріалів.
Блок трансформатора встановлюється у високовольтній камері (ВВК) через гумові амортизатори на раму кузова. Через різницю частот коливань деталей всі приєднання до трансформатора виконані за допомогою гнучких елементів — уведення з’єднані із шинним монтажем гнучкими шунтами, а балки-камери з повітроводами — брезентовими патрубками.
Також вас може зацікавити:
Допоміжні трансформатори, реактори, дроселі та фільтри
При роботі трансформатора на електровозі повинні дотримуватися вимоги до температура трансформаторного масла, яка не повинна перевищувати 85 °С довгостроково і 95 °С короткочасно протягом 2 годин. При перевищенні температури масла понад припустиму необхідно вжити заходів для зниження навантаження і з’ясування причини можливої несправності. Не допускається включення навантаження при непрацюючому електронасосі, якщо температура масла вище 30 °С. Допускається робота трансформатора без примусової вентиляції при працюючому електронасосі й при навантаженій обмотці власних потреб.
Після тривалого відстою електровоза в зимовий час при низькій температурі масла включення трансформатора на навантаження повинно проводитись при відключеному електронасосі, який потрібно ввімкнути при температурі масла 30 °С. Тяговий трансфор-матор ОДЦЭ-5000/25Б має первинну мережеву обмотку (виводи «А1-X»), вторинну — силову і обмотку власних потреб (рис. 5.4). Обмотка власних потреб призначена для живлення допоміжних кіл електровоза.
Рис. 5.4 Схема тягового трансформатора ОДЦЭ-500/25
Силова обмотка ділиться на дві половини, кожна з яких складається з основної обмотки (виводи «а1-х1, а2-х2») та секційної (виводи «1-01,5-02»). Несекційні частини завжди перебувають у роботі і виводами а1, а2, постійно підключені до випрямних установок. Обмотки, розташовані на одному сердечнику, аналогічні обмоткам іншого сердечника і відрізняються тільки позначенням уведень і напрямком намотування. Ближче до сердечника розташовані нерегульовані частини тягових спіральних обмоток (а1-х1 на одному сердечнику та а2-х2 на іншому).
У середині розміщена мережева обмотка. На зовнішньому циліндрі розташовані подвійні дискові котушки регульованої частини тягової обмотки, а також обмотка власних потреб.Регулювання напруги проводиться підключенням або відключенням секцій секційних обмоток до основних (рис. 5.5). У перший напівперіод змінного струму перша напівобмотка живить тягові електродвигуни першого візка, а друга — другого візка секції. У другий напівперіод навпаки.
Рис. 5.5 Схема регулювання напруги на виводах тягового трансформатора ОДЦЭ-5000/25: а) перша позиція, б) п’ята позиція, в) 17-а позиція, г) 21-а позиція, д) 33-я позиція
Електровоз ВЛ80 має 33 позиції, з яких 9 ходових. З 1-у по 17-у позиції основна та секційна обмотки включені зустрічно, тобто вивід «Х1» з’єднаний з виводом «01», а вивід «Х2» з «02». На першій ходовій позиції, (рис. 5.5, а) напруга знімається через перехідні реактори (25), (26) з виводів «а 1»,«1» та «а2», «5».
На наступній ходовій позиції відбувається відключення реакторів від виводів «1», «5» і підключення до виводів «2», «6», тобто відключення однієї секції і збільшення напруги на тяговому двигуні. З 18-у по 33-ю позиції — обмотки включаються згідно: вивід «х1» з’єднується з виводом «1», а вивід «Х2» з виводом «5». Напруга знімається з виводів «а 1», «Х1»(«а2», «Х2»), а на наступній позиції з виводів «а1», «2» («а2», «6»), тобто відбувається підключення секції. Перехідний реактор дає можливість збільшити кількість ступенів регулювання напруги (проміжних позицій), тим самим згладити перехід з однієї ходової позиції на іншу.
Ходовою позицією називається стан, при якому обидва плечі перехідного реактора підключені до одного виводу секційної обмотки, і обидва реактори включені симетрично. Будь-який інший стан перехідного реактора є неходовою позицією. Рух на неходовій позиції дозволяється обмежений термін часу, необхідний для переходу з однієї ходової позиції на іншу. Визначити, на якій позиції перебуває електровоз, можна по лампах О, ХП на пульті або за вказівкою покажчика позицій пульта машиніста.
Найнебезпечніші парні неходові позиції, на яких спостерігається пульсація струму живлення тягових електродвигунів. На непарних неходових позиціях реактори включаються симетрично, але підключені до різних виводів секційної обмотки. Секція замикається накоротко, що може при значному навантаженні і тривалій роботі привести до здуття секції і виходу трансформатора з ладу. Тяговий трансформатор LTS-7,85/25 встановлений на електровозі ЧС4. Він виконаний з регулюванням на стороні вищої напруги.
Рис. 5.6 Тяговий трансформатор LTS-7,85/25 – а) та схема електричних з’єднань – б): 1 – масляний бак; 2 – дно бака; 3 – перемикач ступенів; 4 – високовольтний вивід; 5 – маслорозширювальний бачок; 6- опорна плита
Також вас може зацікавити:
1975. Пассажирские электровозы ЧС4 и ЧС4т В.А.Каптелкин
Трансформатор має бак (1) чотирикутної форми (рис. 5.6), до поздовжніх стінок якого приварені лапи (фланці) (2) для встановлення його на опорній плиті (6). Між лапами й опорною плитою знаходяться гумові прокладки для амортизації. Стінки бака мають товщину 5 мм, дно — 10 мм.
На стінках бака укріплені: перемикач ступенів (3), відділений від внутрішнього простору бака ізоляційною перегородкою, на якій розташовані штепсельні контакти регульованої обмотки; уведення обмоток власних потреб і опалення поїзда; теплообмінник з насосом. На кришці змонтовані високовольтні уведення, шинні введення (4), розширник (5), зварений з листової сталі товщиною 3 мм, повітроосушувач, реле газового захисту. До стінки розширника приварений маслопокажчик.
На стінці розширника біля маслопокажчика нанесені контрольні оцінки, що відповідають рівню масла при температурах -40, +20 і +40 °С. На розширнику (5) також установлений дистанційний контактний термометр, що контролює температуру верхніх шарів масла в баку, з уставкою контактів 60 °С (номінальна температура) і 90 °С (максимальна температура). При температурі масла вище уставки контакти термометра замикають ланцюг сигнальної лампи на пульті керування. Між кришкою бака і розширником знаходиться газове реле. Магнітопровід трансформатора броньового типу набраний з листів холоднокатаної трансформаторної сталі товщиною 0,35 мм.
Магнітні втрати не перевищують 0,7 Вт/кг. Обмотки виконані з мідного проводу прямокутного перетину, ізольованого декількома шарами кабельного паперу і одним шаром бавовняної пряжі. Листи покриті кардитом. На електровозах ЧС4Т встановлено тяговий трансформатор SL68/3848/51. Конструкція тягового трансформатора типу (Рис. 5.7) виконана так, що його активна частина (магнітопровід з обмотками), включаючи всі міжобмоточні з’єднання, розташована над знімним баком і укріплена безпосередньо на нижній плиті. Бак зварений зі сталевих листів товщиною 5 мм. Усередині бак пофарбований поліефірною фарбою.
Знімний бак (3) з’єднаний з нижньою рамою (1) трансформатора за допомогою фланців (17), між якими прокладена ущільнювальна гумова прокладка. Для підйому і транспортування трансформатора на знімному баку є чотири цапфи (6). Трансформатор укріплений на підлозі електровоза через опорну плиту нижньої рами. На бічній стінці знімного бака укріплений перемикач ступенів (16). На верхній частині знімного бака розташована шафа (15), на якій укріплений розширник (14) з повітроосушувачем (13) і газове реле Бухгольця (20).
Там також знаходяться прохідні ізолятори з введеннями первинної обмотки (22, 23). Виводи вторинних обмоток (4) виконані мідними шинами, розташовані на бічних стінках бака. Виводи (18) обмотки опалення поїзда та виводи (19) обмотки власних потреб розташовані поруч із розширником. Вивідна коробка (21) перемикача напруги 25/12 кВ розташована у верхній частині бака. Термометр (25), призначений для контролю температури масла, має контакти для сигналізації нормальної температури +60 °С и максимальної +90 °С.
Захист і сигналізація при перегріві масла здійснюється так само, як і на електровозі ЧС4. Поруч із термометром встановлено термостат (24), контакти якого включені в електричне коло пуску мотор-вентиляторів тягового трансформатора. Магнітопровід набраний з окремих листів холоднокатаної трансформаторної сталі товщиною 0,35 мм, покритих кардитом. Магнітопровід з обмотками закріплений болтами на нижній рамі із застосуванням металевих каркасів.
Регулювальна обмотка розташована на двох сердечниках магнітопроводу і складається з десяти двошарових котушок. Виводи від котушок через штепсельні рознімання, розташовані на ізоляційній плиті, з’єднані з виборцем перемикача щаблів. Для котушок використаний провід прямокутного перетину, ізольований шістьома шарами кабельного паперу. Між подвійними котушками регулювальної обмотки встановлені ізоляційні клини товщиною 5 мм, призначені для створення зазору між котушками і запобігання їх від переміщення.
Рис. 5.7 Тяговий трансформатор SL68/3848/51: 1 – нижня рама; 2 – кран; 3 – бак; 4 – виводи вторинних обмоток; 5 – масло-насос; 6 – цапфи; 7 – трубопровід; 8 -маслоохолоджувач; 9 – трубопровід; 10 – фільтр; 11 – охолоджувальна камера; 12 – мотор-вентилятори; 13 – повітроосушувач; 14 – розширник; 15 – шафа; 16 – перемикач щаблів; 17 – фланці; 18 – виводи обмоток опалення; 19 – виводи обмоток власних потреб; 20 – газове реле; 21 – вивідна коробка 25/12 КВ; 22, 23 – виводи мережевої обмотки; 24 — термостат; 25 – термометр
Поруч із регулювальною обмоткою розташована обмотка опалення поїзда від електровоза та обмотка власних потреб, намотані із прямокутного мідного проводу. Обмотки високої напруги ізольовані від обмоток низької напруги спеціальними манжетами. Первинна обмотка складається з восьми двошарових котушок, розташованих на двох сердечниках магнітопроводу.
Котушки первинної обмотки дворядні, виконані з мідного проводу прямокутного перетину, ізольованого чотирма шарами кабельного паперу. Поруч із первинною розташовані вторинні обмотки, що складаються з восьми дворядних котушок. Охолоджувальна система трансформатора розташована безпосередньо на баку, містить у собі масляний насос (5), два мотор-вентилятори, які встановлені в окремих блоках (12), шафу з маслоохолоджувачем (8), фільтр (10), охолоджувальну камеру (11) і трубопроводи.
Маслоохолоджувач складається з латунних трубок з ребрами для охолодження. Трубки впаяні в корпус охолоджувальних елементів, які по обидва боки закриті камерами, з’єднаними за допомогою фланців із трубами охолоджувальної системи. Нагріте масло з бака трансформатора по трубі надходить у маслоохолоджувач і потім по трубі у фільтр і масляний насос. Останній проганяє охолоджене масло по трубі в бак трансформатора. Для спуска масла передбачений кран.
Первинна і вторинна обмотки трансформатора не секціоновані. Для регулювання напруги використовують секціоновану обмотку автотрансформатору, яка складається з 32…35 секцій та включена на напругу контактної мережі (рис. 5.8). Від автотрансформаторної обмотки до первинної обмотки трансформатора підводиться напруга, що залежить від числа підключених секцій — чим більше секцій, тим вище напруга.
Рис. 5.8 Спрощена схема силових кіл електровоза ЧС4
Первинна обмотка трансформатора з боку землі постійно з’єднана з автотрансформатором. Перехід з однієї позиції на іншу проводиться перемиканням виводу первинної обмотки з однієї відпайки автотрансформаторної обмотки на іншу. Під час рушання електровоза, коли на двигуни потрібно подати невелику напругу, вивід А трансформатора приєднаний до відпайки (1), що відповідає першому ступеню регулювання, і на первинну обмотку трансформатора подається напруга, рівна напрузі однієї секції 0-1. Для підвищення напруги на тягових двигунах вивід А перемикають на відпайку 2, потім на відпайку З і т. д. Номер відпайки відповідає номеру ступеня регулювання і позиції перемикача ступенів.
Напруга, що подається на первинну обмотку трансформатора, на другому ступені дорівнює напрузі двох секцій автотрансформаторної обмотки 0-2, на третьому — трьох секцій 0-3 і т. д. Найбільшою вона буде тоді, коли первинна обмотка підключена до відпайки 32. Кожна з 32 позицій є ходовою. Позитивним фактором регулювання на стороні вищої напруги є те, що всі позиції являються ходовими, крім того, коливання напруги в контактній мережі буде скомпенсоване е.р.с. самоіндукції автотрансформатора, і автотрансформатор буде працювати як стабілізатор.
Так як регулювання проводиться при великому значення напруги, то струми комутації незначні — це дає можливість виконувати контакти перемикача ступенів невеликих розмірів, що приводить до зниження габаритів комутаційної апаратури. До недоліків такого регулювання варто віднести менший коефіцієнт потужності електровоза, чим при регулюванні на вторинній стороні трансформатора.
Крім того, необхідна додаткова високовольтна обмотка автотрансформатора, у результаті чого збільшується маса міді, сталі й трансформатора в цілому. Струмоведучі елементи потребують більшої ізоляції, що приводить до ускладнення їх конструкції. При роботі в трансформатора можуть виникнути пошкодження, що приводять до місцевого нагрівання окремих деталей під впливом погіршення контакту.
У місцях нагрівання відбувається розкладання твердої органічної ізоляції і масла, що супроводжується виділенням газу. Щоб вчасно виявити ці пошкодження, застосовують газове реле (20) (рис. 5.7). Його встановлюють у патрубку між кришкою бака і розширником. Гази, які виділяються в місці пошкодження, піднімаються в розширник і попадають у газове реле, витісняючи з нього масло. Газове реле Бухгольця (рис. 5.9) складається з корпуса (1), кришки (2), двох поплавців
Рис. 5.9. Реле газового захисту Бухгольця: 1 – корпус; 2 – кришка, 3 – стійка; 4 – пробка
Поплавці розташовані один над іншим і прикріплені до стійки (3). Напрямок масла в корпусі газового реле показано стрілкою. Пробка (4) служить для спуска масла. При зниженні рівня масла в реле перекидається поплавець В, що замикає контакти (1) і (2) у ланцюзі сигналізації (цифри в кружках). У випадку виникнення значних ушкоджень у трансформаторі, які супроводжуються бурхливим виділенням газів (коротке замикання, електрична дуга), створюється поштовх масла та газу в патрубку і в реле.
У результаті цього перекидається другий поплавець Н реле, що замикає контакти (3) й (4) у ланцюзі управління головного вимикача, і трансформатор відключається. Контроль температури масла здійснюється термометром, що має контакти для сигналізації про нормальну (60 °С) і найбільшу (90 °С) температури.
На електропоїздах серії ЭР9 встановлюють тягові трансформатори ОЦР-1000/25 та ОДЦЭР-1600/25. Тяговий трансформатор підвішують під кузовом моторного вагона на двох балках. Він складається із прямокутного сталевого бака та виймальної частини, укріпленої на кришці. На баку змонтовані: система циркуляції трансформаторного масла, повітроосушувач (9) (рис. 5.10), коробка високовольтного вводу (3), ізолятори виводів обмоток трансформатора, мотор-насос трансформатора (2).
Рис. 5.10 Тяговий трансформатор ОЦР-1000/25: 1 – активна частина; 2 – електронасос; 3 – ввід 25 кВ; 4 – бак; 5 – ввід обмотки власних потреб; 6 – ввід тягової обмотки; 7 -маслопокажчик; 8 – кришка; 9 – повітроосушувач; 10 – сигналізуючий термометр
Активна частина складається з магнітопроводу (2) з обмотками (3), сполучних шин (4) та кришки (1) (рис. 5.11, а). Тяговий трансформатор має стрижневий сердечник з надягнутими на нього циліндричними обмотками. Сердечник з обмотками розташований горизонтально й кріпиться за допомогою спеціальних болтів до кришки (1) бака.
Магнітопровід виконаний шихтованим з листів електротехнічної сталі товщиною 0,35 мм, покритих тонким шаром ізоляційного лаку. Перетин стрижнів східчастий, багатокутний, що наближається за формою до круглого, перетин ярма прямокутний. Листи стрижнів (2) (рис. 5.11, б) і кожне ярмо стягнуті між собою болтами, на які надіваються бакелітові трубки (3). Під головки болтів і гайок підкладені бакелітові шайби. На стрижнях концентрично розташовані обмотки.
Рис. 5.11 Активна частина – а) та обмотки – б) тягового трансформатора ОЦР-1000/25: 1 – кришка; 2 – магнітопровід; 3 – бекалітовий циліндр; 4 – мережева обмотка; 5 – тягова обмотка; 6 – обмотка власних потреб; 7 – канали. 8 – шини
Також вас може зацікавити:
1978. Электропоезд ЭР9м руководство по эксплуатации
Трансформатор має чотири обмотки: первинну А-Х (рис. 5.12) напругою 25 кВ; тягову, з виводами 1-8; дві обмотки власних потреб — а-х1 для живлення допоміжних кіл і а-х2 для живлення кіл електричного опалення. Кожна обмотка складається з окремих котушок, намотаних з мідної шини.
Рис. 5.12 Схема тягового трансформатора ОЦР-1000/25
Котушки насаджені на бакелітові трубки з високими ізоляційними властивостями і включені у відповідності зі схемою послідовно або паралельно. Між витками котушок є спеціальні дистанційні планки для вільного доступу охолоджуючого масла. На внутрішніх циліндрах ближче до стрижнів знаходиться первинна високовольтна обмотка, на середніх циліндрах — вторинна тягова обмотка.
Кожна вторинна обмотка розбита на вісім послідовно з’єднаних секцій. Залежно від кількості включених секцій напруга на тяговій обмотці змінюється від -276 до -2208 В. На зовнішніх циліндрах знаходяться допоміжні обмотки: на стрижні X — обмотка -220 В власних потреб, на стрижні А — обмотка -600 В опалення салонів. Бакелітові трубки на магнітопроводі зміцнюють за допомогою дерев’яних розпірок.
Магнітопровід з обмотками занурений у бак із трансформаторним маслом. Паперова ізоляція шин і бакелітових трубок просочена маслом з високими ізоляційними властивостями. Кінці всіх обмоток трансформатора виведені через порцелянові ізолятори, розміщені на торцевій стінці бака в окремій камері зі знімною кришкою. Охолодження трансформатора здійснюється примусовою циркуляцією масла через секції охолоджувача. Циркуляцію масла здійснює електронасос 2ТТ-16/10.
Охолодження масла проводиться продувкою через секції охолоджувача повітря в кількості 4000 м3/г мотор-вентилятором, насадженим на вал фазорозщеплювача. Постійно циркулююче масло підтримує в баку необхідну температуру, яка на вході в охолоджувач не повинна перевищувати 50 °С. У трансформаторів ОЦР-1000/25 відсутній розширювальний бачок, тому масло в бак не доливають до кришки. Щоб уникнути сплесків масла і оголення обмоток у баку, на невеликій відстані від кришки укріплений спеціальний заспокоювач — металевий лист із отворами.
Рівень масла контролюється покажчиком масла встановленим на бак. Для запобігання масла від зволоження отвір у кришці трансформатора з’єднують із атмосферою через спеціальний повітроосушувач. Трансформатор ОДЦЭР-1600/25 (рис. 5.13) встановлений на електропоїзді ЭР9Е. Принципова схема трансформатора ОДЦЭР-1600/25 і його характеристики такі ж, як у трансформатора ОЦР-1000/25, але в бак додатково встановлена обмотка згладжуючого реактора.
Рис. 5.13 Тяговий трансформатор ОЦР-1600/25: 1 – трансформатор; 2 – виводи; 3 – бак; 4, 6 – кришки; 5 – коробка; 7 – ввід 1 кВ; 8 – ввід 25 кВ; 9 – ввід 600 В; 10 – реактор; 11 – кріплення
Охолоджувач масла такої ж конструкції, як на електропоїздах ЭР9П і ЭР9М. Винесений під зустрічний потік повітря, він обгороджений спеціальним каркасом з металевою сіткою, яка виключає влучення щебеню та інших предметів на його активну частину, і обладнаний направляючим екраном — дифузором для поліпшення умов охолодження. Примусова циркуляція масла через охолоджувач починається після включення насоса, що відбувається автоматично при нагріванні масла до температури +30 °С.
У діапазоні швидкостей руху 40… 100 км/г поверхня охолоджувача масла трансформатора обдувається повітрям із середньою швидкістю 1,5-5 м/с. Активна виймальна частина складається з трансформаторного і реакторного блоків. Реактор складається із семи подвійних котушок по 30 витків (15 витків в одинарній котушці), намотаних двома паралельними проводами. Котушки двох стрижнів з’єднані паралельно. Сердечник стрижневого типу набирається із пластин трансформаторної сталі. Стяжка пластин проводиться сталевими консолями.
Обидві половини магнітопроводу з насадженими обмотками стягаються між собою сталевими шпильками. Реактор з’єднаний з активною частиною трансформатора і з баком за допомогою болтів. Зміну величини напруги здійснюють послідовним підключенням головним контролером (ГК) різного числа секцій обмотки нижчої напруги трансформатора. При повністю включеній тяговій обмотці трансформатора регулювання швидкості здійснюють ослабленням поля тягових двигунів.
Тяговий трансформатор ОНДЦЭ-4350/25 призначений для перетворення напруги контактної мережі в напругу тягових споживачів електровозів 2ЕЛ5, 2ЭС5К, для власних потреб, живлення обмоток збудження тягових двигунів, а також для перетворення в режимі рекуперації напруги тягових перетворювачів у напругу контактної мережі. Номінальна потужність трансформатора — 4350 кВА, маса — 7500 кг. Трансформатор складається з бака (9) (рис. 5.14), кришки (1), розширника (7), охолоджувальної системи і активної частини. Активна частина поміщена в сталевий бак (9) із трансформаторним маслом, що забезпечує необхідну ізоляцію і охолодження обмоток.
Обмотки трансформатора концентричні, виконані з мідних проводів з паперовою ізоляцією. Стрижні магнітопроводу мають у поперечному перерізі східчасту форму і виготовлені з листів холоднокатаної електротехнічної сталі 3408. Охолодження трансформатора примусове, масляно-повітряне. Охолоджувальна система складається із секцій радіаторів (8), розташованих двома групами на бічних гранях бака. Кожна секція складається з комплекту ребристих мідних труб, з’єднаних по кінцях з колектором. Охолоджувальна система обдувається повітрям із системи вентиляції електровоза.
Для рівномірного розподілу повітря по поверхні радіаторів застосовуються напрямні лопатки. Циркуляція масла в системі охолодження забезпечується електронасосом (6), який складається з трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором і насосної частини. Електронасос всмоктує гаряче масло з бака і нагнітає через вентильований охолоджувач у бак. Розширник (7) призначений для компенсації температурних коливань рівня масла в баку. У розширник вбудований осушувач повітря (3). Для контролю температури верхніх шарів масла на розширнику розташований термометр (2).
На стінці розширника розміщений покажчик масла (4) з контрольними мітками для температури масла від -50 °С до +60 °С. Для контролю напору масла на трансформаторі встановлений манометр (5). Для сигналізації про досягнення верхніми шарами масла температури -15 °С або +90 °С на кришці трансформатора встановлені два датчики-реле температури (10). На кришці (1) трансформатора встановлені два вводи мережної обмотки, вісім вводів тягових обмоток, три ввід обмотки власних потреб і три вводи обмотки збудження.
З’єднання вводів із відводами виконані із гнучкими зв’язками. Всі вводи рознімні і допускають заміну ізоляторів без підйому активної частини. Трансформатор має наступні обмотки (рис. 5.15): СО (А-Х) — мережна обмотка; ТОЇ (а1-1, 1-2, 2-х1); Т02 (а2-3, 3-4, 4-х2) — дві групи тягових обмоток, кожна для живлення двох тягових двигунів; ОВ (аЗ-5, 5-хЗ) — обмотка живлення електричних кіл збудження тягових електродвигунів в режимі рекуперації; ОСН (а4-6, 6-х4) — обмотка власних потреб.
На електровозах 2ЕЛ5, 2ЭС5К регулювання напруги здійснюється на стороні вторинної обмотки випрямно-інверсним перетворювачем ВІП постійного струму. Для таких локомотивів тягові трансформатори виконують із постійним коефіцієнтом трансформації. Використання ВІП дає можливість реалізувати принцип рекуперації (повертання електроенергії в контактну мережу). А також безступінчастого регулювання випрямленої напруги на тягові двигуни.
Рис. 5.14 Тяговий трансформатор ОНДЦЭ-4350/25: 1 – кришка; 2 – термометр; 3 – осушувач повітря; 4 – покажчик масла; 5 – манометр ; 6 – електронасос; 7 – розширювач; 8 – масляна секція; 9 – бак
Рис. 5.15 Схема тягового трансформатора ОНДЦЭ-4350/25
В електровозів ДСЗ використовуються асинхронні тягові електродвигуни з короткозамкненим ротором. Тому на силову вторинну обмотку підключають частотні перетворювачі. Коефіцієнт трансформації такого трансформатора постійний, а регулювання напруги проводиться зміною частоти струму живлення тягових двигунів.
Також вас може зацікавити:
Електрорухомий склад (електровози, електропоїзди) Електронний підручник (docx)
