Тяговий трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б

 03.12.2024

Тема програми: Безконтактні апарати

Тема уроку 41 : Тяговий трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б

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 .

 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 кВт; 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

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.

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.

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.

Домашне завдання:

Відео:

https://www.youtube.com/watch?v=t8c-S4XtWaE

Контрольні питання:

1. Будова?

2. Призначення?

3. Принцип роботи?