Допоміжні трансформатори, реактори, дроселі та фільтри
Завантажити конспект в форматі “docx” ви можете в кінці опису
На електрорухомому складі використовується велика кількість допоміжних трансформаторів та дроселів різного призначення. Розподільні трансформатори з декількома обмотками живлять електронні пристрої, схеми автоматики та захисту, датчики струму та іншу апаратуру. Двохобмоточні трансформатори встановлені в електричних колах реле заземлення, живлення пристроїв, обігрівання компресорів, електричних апаратів та пневматичного обладнання, живлення радіостанції та ін.
Всі вони не значно відрізняються конструктивно від більшості трансформаторів. Для живлення кіл управління електровозів змінного струму застосовується випрямно-стабілізуючий пристрій, що складається із трансформатора, випрямляча і регулятора напруги. Трансформатор ТРПШ-2 цього пристрою має номінальну потужність 9,2 кВА; номінальний струм первинної обмотки дорівнює 20 А, вторинної — 80 А і обмотки підмагнічування 6,5 А.
Рис. 5.16 Трансформатор трансформатора ТРПШ-2 – а), схема розташування обмоток – б) та принципова схема – в): 1,3- магнітопроводи підмагнічування; 2 – основний магнітопровід; 4 – шпилька; 5 – обмотка підмагнічування; 6 – первинна обмотка; 7 – вторинна обмотка
Окрім первинної і вторинної обмоток, він має обмотку підмагнічування, за допомогою якої здійснюється стабілізація випрямленої напруги 50 В. Магнітна система ТРПШ складається із трьох магнітопроводів, набраних з листів електротехнічної сталі. Основний, середній магнітопровід (2) (рис. 5.16) має площу перетину у два рази більшу, ніж два крайніх (1, 3). Первинна обмотка Н1-К1 6 складається із двох котушок, кожна з яких охоплює всі три магнітопроводи.
Вторинна обмотка Н2-К2 7 також має дві котушки; вони з’єднані паралельно й охоплюють тільки середній магнітопровід. Кожна котушка посаджена на свій стрижень. Обмотка підмагнічування НЗ-КЗ (5) складається із чотирьох послідовно з’єднаних котушок, які посаджені на стрижні магнітопроводів підмагнічування. Для того щоб виключити появи в обмотці підмагнічування змінної напруги, котушки її включені таким чином, що постійні магнітні потоки в магнітопроводах складаються і наводять у котушках е.р.с., спрямовані зустрічно, тобто взаємно компенсуються.
Первинна напруга коливається в широких межах (від -280 до -460 В) відповідно до коливань напруги в контактній мережі і змін спадання напруги в обмотці тягового трансформатора електровоза. Стабілізація вторинної напруги здійснюється регулюванням струму в обмотці підмагнічування. При зниженні первинної напруги регулятор напруги забезпечує збільшення струму в обмотці НЗ-КЗ, що приводить до збільшення насичення крайніх магнітопроводів. У результаті збільшується магнітний потік в основному, середньому магнітопроводі і, відповідно, напруга у вторинній обмотці Н2-К2.
У випадку збільшення напруги регулятор напруги зменшує струм в обмотці підмагнічування, і напруга в обмотці Н2-К2 знижується. Трансформатор Тр-135 призначений для забезпечення роботи системи, що встановлює необхідну величину кута відкривання тиристорів випрямно-інверсного перетворювача (ВІП) електровозів 2ЕЛ5, 2ЭС5К залежно від форми напруги контактної мережі. Номінальна потужність трансформатора — 100 ВА.
Номінальна напруга первинної обмотки — 1250 В, вторинних обмоток — 220 В, номінальний струм вторинних обмоток — 1,0 А. Маса — 3,9 кг. Трансформатор, (рис. 5.17) має магнітопровід броньового типу, набраний з ізольованих пластин електротехнічної сталі 3413 товщиною 0,5 мм із розмірами стрижня 35×35 мм. Котушка трансформатора каркасна, із квадратним вікном, має три обмотки — первинну (Н1-К1) і дві вторинних (Н2-К2, НЗ-КЗ). Первинна обмотка намотана проводом ПЭТ-200 діаметром 0,315 мм і має 3 800 витків. Вторинні обмотки намотані тим самим проводом і мають по 665 витків. Котушка трансформатора просочена в епоксидному компаунді.
Рис. 5.17 Трансформатор ТР-135
Трансформатор струму ТПОФ-25 у комплекті з вимикачем ВОВ-25А-10/400 УХЛ1 призначений для автоматичного відключення електричного живлення електровоза від контактної мережі при коротких замиканнях і перевантаженнях. Він розрахований на номінальний первинний струм 400 А. Номінальна напруга — 25 кВ. Номінальний струм вторинної обмотки — 25 А, маса — 48 кг. Трансформатор струму складається з порожнього порцелянового ізолятора (6) (рис. 5.18). струмоведучого стрижня (2), фланців (4, 6), ізоляційних прокладок (5) і котушки (3) із сердечником.
Котушка має 16 витків. Кінці котушки виведені на контактотримач, укріплений на фланці (2). Для згладжування пульсацій випрямленого струму в електричних колах живлення тягових електродвигунів електровозів використовують котушки індуктивності з шихтованими сердечниками, які називаються згладжуючі реактори. Принцип роботи реактора складається в тому, що при зростанні синусоїдальної напруги в котушці виникає е.р.с. самоіндукції, яка направлена зустрічно дії струму і не дає можливості досягти максимального амплітудного значення напруги. При спаданні напруги е.р.с. самоіндукції міняє свій знак і протидіє падінню напруги до мінімального значення амплітуди. Таким чином, пульсації випрямленого струму зменшуються.
Рис. 5.18 Струмовий трансформатор ТПОФ-25: 1 – ізолятор, 2 – струмоведучий стрижень; 3 – котушка з сердечником; 4 – фланець верхній; 5 – ізоляційна прокладка; 6 – фланець нижній
Наявність сердечника збільшує ефект згладжування за рахунок остаточної магнітної індукції, яка підтримує дію цієї е.р.с. Реактори включають послідовно в кола живлення тягових електродвигунів. Ці пристрої мають шихтовані сердечники, мідні обмотки і примусову вентиляцію. Згладжуючі реактори РС20, РС-53 встановлені на електровозах серій ВЛ40, ВЛ60, ВЛ80, 2ЕЛ5, 2ЭС5К. Вони розраховані на номінальний струм 1700 А і мають індуктивність 6 мГн. Вага реактора — 800 кг. Реактор складається з котушки (2) (рис. 5.19, а) з магнітопроводом (4), двох гетинаксових боковин (6), кожуха (1), що покращує охолодження реактора, стяжних шпильок (3) і установочних кутків (7).
Рис. 5.19 Згладжуючі реактори РС-53 – а) та 1CLVH-7050 – б): 1 – кожух; 2 – обмотка; 3 – стяжна шпилька; 4 – магнітопровід; 5 – шайба; 6 – боковина гетинаксова; 7 – установочний кутик
Обмотка виконується із шини мідної ШММ 4×65, намотаної на ребро із зазором між витками 4 мм. Виткова ізоляція виконана з електроніта, установлюється на 1/3 висоти обмотки для покращення її охолодження. Обмотка разом з магнітопроводом спресовується в осьовому напрямку й піддається вакуумному просоченню лаком ПЭ-933Л з наступною випічкою. Магнітопровід радиально-шихтований з лакованих листів електротехнічної сталі 2212 товщиною 0,5 мм. Циліндрична поверхня та торці магнітопроводу покриті склопластом. Товщина основного шару склопласту 7 мм.
Обмотка та магнітопровід з торців затискаються гетинаксовими боковинами і стягаються п’ятьма шпильками з дюралюмінієвого сплаву Д1Т. На електровозах ЧС4 встановлено згладжуючі реактори 1CLVH-7050, 2CLVH-7050, конструкція якого представлена на рис. 5.19, б. Реактор складається з каркаса (1), шихтованого екрануючого магнітного контуру (2) і обмотки (3). Обмотка складається із трьох незалежних секцій без сталевого сердечника.
Витки обмотки виготовлені з алюмінієвих шин з ізоляцією класу В. Між окремими витками обмотки є вентиляційні канали. Перехідний реактор призначений для обмеження струмів короткого замикання секцій тягового трансформатора при переходах з однієї позиції регулювання на іншу і розподілу напруги при роботі електровоза на перехідних позиціях головного контролера на електровозах серій ВЛ40, ВЛ60, ВЛ80 використовують перехідні реактори ПРА-48.
Також вас може зацікавити:
Випрямлячі та перетворювачі ЕРС (docx)
Реактори розраховані на номінальний струм 1270 А, індуктивний опір 0,12 Ом, вагу 450 кг. Охолодження — природне, повітряне. Перехідний реактор ПРА-48 (рис. 5.20) являє собою комплект двох реакторів, кожний з яких працює самостійно в одному із плечей вторинної обмотки трансформатора. Кожен окремий реактор складається із чотирьох спіральних котушок (1), намотаних із двох паралельних алюмінієвих шин перерізом 8×60 мм із зазором між шинами 7 мм. Кожна котушка у восьми місцях стягнута бандажами зі склострічки. Комплект із чотирьох котушок просочується лаком ПЭ-933Л.
Для зменшення потоків розсіювання в торцевих частинах кожного реактора розташовані пакети екранування (4), шихтовані з електротехнічної сталі 2212 товщиною 0,5 мм. Обидва комплекти котушок установлюються на підставі (3) з гетинаксу товщиною 30 мм і в осьовому напрямку стягнуті вісьма шпильками (2) з дюралюмінієвого сплаву. Для запобігання влучення між витками сторонніх предметів над верхнім комплектом котушок укріплені листи (5) з азбоцементної дошки товщиною 12 мм. Транспортувати реактор можна тільки за допомогою спеціального пристрою, зачепленого за середину двох боковин верхнього пакета екранування, з охватом їх на довжині 150 мм.
Як було вказано вище, для шунтування обмоток збудження тягового електродвигуна і розподілу струмів між електричним колом живлення двигуна та шунтувальними резисторами на електровозах змінного струму використовують індуктивні шунти, які включають паралельно обмоткам збудження ТЕД, послідовно з резисторами ослаблення поля. Індуктивний шунт ИШ-95 встановлюється на електровозах змінного струму і розрахований на номінальний струм 520 А. Маса шунта — 110 кг. Він складається з обмотки (2) (рис. 5.21, а) двох боковин (5) з гетинаксу товщиною 30 мм, стягнутих в осьовому напрямку трьома шпильками (4).
Котушка шунта збирається на магнітопроводі (1), шихтованому радіально із пластин електротехнічної сталі 2212 товщиною 0,5 мм, ізольованих лаком. Магнітопровід ізольований склопластом. Обмотка котушки виконана з мідної стрічки МГМ 3×45 мм, намотаної на ребро із зазорами між витками 2 мм. Виткова ізоляція — електроліт товщиною 1 мм. Котушка з магнітопроводом просочується лаком ПЭ-933Л вакуумним способом з наступною випічкою.
На електровозах постійного струму ВЛ10, ВЛ11 встановлено індуктивний шунт ИШ-063, (рис. 5.21, б) призначений для запобігання кидків струму в колах тягових електродвигунів при нестаціонарних процесах (відрив струмоприймача від контактної мережі, часткове зняття навантаження з тягових підстанцій, к. з. і т. п.) як у режимі тяги, так і рекуперації. Шунт розраховано на номінальну напругу 3000 В і номінальний струм 310 А. Індуктивність шунта становить 4,5 мГн, маса — 580 кг.
Рис. 5.20 Перехідний реактор ПР-48: 1 – котушка реактора; 2 – шпилька; 3 – основа; 4 – пакет екранування; 5 – захисний азбоцементний лист
Індуктивний шунт складається з магнітопроводу (1) і двох котушок (2). Магнітопровід броньового типу зібраний з лакованих листів електротехнічної сталі 1213 товщиною 0,5 мм. З метою одержання високої індуктивності при годинному струмі 410 А між магнітопроводами передбачені зазори. Сумарний повітряний зазор дорівнює 100 мм.
Рис. 5.21 Індуктивні шунти а) ИШ-95 та б) ИШ-063: 1 – магнітопровід; 2 – обмотка; 3 – ізоляція магнітолровода (склопластик); 4 – шпилька; 5 – боковина; 6 – гак для транспортування; 7 – установочний кутик; 8 – шпилька; 9 – виткова ізоляція (електроніт)
Дискові котушки шунта намотані із шинної міді МГМ розмірами 4,4X28 мм, міжвиткова ізоляція виконана з азбестової стрічки розмірами 0,5×30 мм у два шари, між дисками котушок є зазор 15 мм для проходження охолодного повітря. Шунт встановлюють на ізоляторах. Дроселі використовують на електровозах для згладжування пульсацій випрямленого струму у колах управління, при живленні електронних пристроїв системи автоматики, зарядки акумуляторних батарей та ін.
Для приклада розглянемо конструкцію дроселів ДС-1 та ДС-3. Дросель ДС-1 розрахований на напругу 150 В, номінальний струм — 90 А. Він має вагу 64 кг. Дросель складається з магнітопроводу (4) (рис. 5.22, а) і котушки (2). Магнітопровід дроселя броньового типу шихтується із пластин електротехнічної сталі 2212 товщиною 0,5 мм. У бічних магнітних стрижнях ярма встановлено зазор 5 мм. На центральному стрижні розташована котушка (2), яка закріплена клинами (3).
Котушка дроселя складається із циліндричної двошарової обмотки та ізоляційного циліндра (7). Циліндр виготовлений зі склопласту. Обмотка має 90 витків, намотаних на ребро мідною
Рис. 5.22 Дроселі а) ДС-1, б) ДС-3: струмоведуча шина; 2 – котушки; 3 – клини; 4 – магнітопровід; 5 – шпильки; 6 – основа; 7 – ізоляційний склопластиковий циліндр
шиною розмірами 4,5×10,6 мм. Між шарами та по зовнішній поверхні обмотка ізольована скляною електроізоляційної стрічкою ЛЭС 0,2×35 мм. Котушка просочується лаком ПЭ-933Л. Дросель ДС-3 (рис. 5.22, б) також складається з магнітопроводу (4) та котушки (2). Він розрахований на номінальний струм 60 А, напругу — 150 В і має масу 13,3 кг. Магнітопровід шихтований з лакованих листів електротехнічної сталі Э22 товщиною 0,5 мм, скріплюється чотирма скобами товщиною 2 мм і чотирма шпильками М8. На шпильки намотується бекалітовий папір із промазкою лаком ЛВС.
Котушка дроселя намотується із проводу ПСД 3,53×4,7 мм на широке ребро у два паралельних проведення. Міжшарова ізоляція виконана зі стрічки скляної електроізоляційної ЛЭС 0,1×20 мм. Котушка просочується в лаку КП-18 і покривається емаллю ГФ-92. Виводи котушки представляють куточок з мідного твердого дроту ПМТ 3×20 мм, який припаяний до витків обмотки. У внутрішню порожнину котушки вставляється сердечник, який розклинюється клинами.
Для зниження рівня радіоперешкод, які створюються при роботі електровоза під контактним проводом, на даху електровоза встановлюють дроселі радіоперешкод. Дросель Д-51 встановлений на електровозах серій ВЛ40, ВЛ80 і складається з котушки (1) (рис. 5.23, а), намотаної з мідної шини розміром 3×20 мм, закріпленої за допомогою планок (2) на ізоляторі (5). Дросель ДР-027 встановлюють на електровозах ВЛ10, ВЛ11. Він також складається з котушки з мідної шини (рис. 5.23, б) закріпленої за допомогою текстолітових пластин на сталевих кутках (7). Зверху встановлений захисний кожух (6).
На електровозах серій 2ЕЛ4, 2ЕЛ5, 2ЭС5К встановлено дросель радіоперешкод ДП-011, який по конструкції схожий з дроселем Д-51. З введенням в експлуатацію електровозів нових серій, які використовують системи дистанційного контролю швидкості руху, струму та напруги тягових електродвигунів, а також внутрішні системи діагностики обладнання, виникла необхідність встановлення на них датчиків струму та напруги. Датчик напруги являє собою трансформатор з постійним коефіцієнтом трансформації і високою залежністю напруг первинної та вторинної обмоток.
Рис. 5.23 Дроселі радіоперешкод а) Д-51, б) ДР-027: 1 – котушка; 2 – планка кріплення; 3 – фланець; 4 – шпилька; 5 – ізолятор; 6 – захисний кожух; 7 – сталеві кутки кріплення
Датчик-трансформатор напруги LV100/SP51 призначений для контролю напруги на виході ВІП у режимі рекуперації електровозів 2ЕЛ5, 2ЭС5К. Датчик-трансформатор побу-дований за принципом перетворення вхідного струму пропорційно прикладеній напрузі в пропорційний вихідний струм з гальванічною розв’язкою між первинною (силовою) і вторинною (вимірювальною) обмотками (рис. 5.24).
Перетворена напруга подається на вхідні клеми датчика через зовнішній резистор (R1), величина якого визначається, виходячи з номінальної величини вхідного струму датчика. Конструктивно датчик-трансформатор виконаний у вигляді нерозбірного модуля з литою ізоляцією. Для підключення ланцюгів живлення і навантаження в модулі передбачені три штирьових виводи з різьбою М5 і кріпленням проводів під гайку. Виводи «+» та «-» первинної обмотки виконані у вигляді двох отворів з різьбою М5.
Рис. 5.24 Датчик-трансформатор напруги LV100/SP51 – а) та схема включення – б)
Датчики струму призначені для формування електричного сигналу, пропорційного струмам якорів або струмам збудження тягових двигунів. Датчики струму ДТ-39 і ДТ-009 використовуються для контролю струму в режимі тяги та у режимі реостатного або рекуперативного гальмування електровозів з автоматичним управлінням.
Датчик струму ДТ-39 являє собою трансформатор постійного струму (1) (рис. 5.25, а), первинна обмотка якого (мідна шина) (3) включається послідовно в електричне коло якоря або обмотки збудження тягового двигуна, а вторинна обмотка через шунтувальний резистор (2) і випрямний міст (5) (рис. 5.25, б) включається на змінну напругу 127 В. При відсутності струму в первинному ланцюзі індуктивний опір вторинних обмоток досить великий і струм у них практично дорівнює нулю.
Рис. 5.25 Датчик струму ДТ-39 – а), схема включення ДТ-39 – б), датчик струму ДТ-009 – в), схема включення ДТ-009 – г): 1 – обмотка; 2 – шунтувальний резистор; 3 – мідна шина; 4 – резистор; 5 – діодний міст; 6 – ізолятор
При збільшенні первинного струму сердечник трансформатора підмагнічується, індуктивний опір вторинних обмоток зменшується, і струм з їхнього ланцюга збільшується. Середнє значення напруги на шунтуючому резисторі в робочому діапазоні прямо пропорційно первинному струму. Ця напруга використовується в системі автоматичного регулювання гальмового зусилля. Вторинні обмотки трансформатора для захисту від комутаційних перенапруг шунтуються резистором опором 47 кОм.
Датчик струму ДТ-009 складається з датчика-трансформатора (1), серії LEM типу LT-1000SI/SP58, закріпленого на каркасі за допомогою двох ізоляторів (6) і шини (1) первинного струму. Датчик має три, гальванічно розв’язаних від силової шини, виводи – «плюс», «мінус», «М». До виводів «плюс» і «мінус» підключають джерело постійного струму напругою 24 В.
До виводу «М» підключають вимірювальний резистор, спадання напруги на якому пропорційно обмірюваному первинному струму. Датчик працює за принципом компенсації магнітного поля, створюваного струмом у первинному ланцюзі. Струм у вимірювальному контурі в точності відображає поводження струму в первинному ланцюзі в обраному масштабі.
Також вас може зацікавити:
Електрорухомий склад (електровози, електропоїзди) Електронний підручник (docx)
