Устройство тягового трансформатора ондцэ 4350 25 электровоза 2эс5к

Тяговый однофазный трансформатор серии ОНДЦЭ–4350/25.

Тяговый однофазный трансформатор серии ОНДЦЭ–4350/25.

Тяговый однофазный трансформатор серии ОНДЦЭ-4350/25 предназначен для преобразования напряжения контактной сети в напряжение цепей тяговых двигателей через выпрямительную установку и собственных нужд электровоза.

Условия эксплуатации.

• Высота над уровнем моря – не более 1200 м.
• Температура окружающего воздуха — от –50С до +40С
• Температура в кузове электровоза — до +60С

Конструкция:
Трансформатор состоит из следующих основных частей:

• бака;
• крышки;
• расширителя;
• охладительной системы;
• активной части.

Активная часть помещена в стальной прямоугольный бак, заполненный трансформаторным маслом. Соединение бака с крышкой, бака с активной частью осуществляется при помощи специальных втулок, болтов, гаек.
Охладительная система состоит из восьми секций радиаторов, расположенных по четыри секции на боковых гранях бака. Система обдувается воздухом из системы вентиляции электровоза. Циркуляция масла в системе охлаждения обеспечивается электронасосом. Насос всасывает горячее масло из бака и нагнетает через вентилируемый охладитель в бак, в каналы обмоток.
Все вводы, установленные на крышке, разъемные и допускают замену изоляторов без подъема активной части.

Трансформатор монтируется в кузове электровоза. Крепление производится на четырех стаканах, которые опираются на резиновые амортизаторы. Трансформатор снабжен контролирующими приборами и устройствами, обеспечивающими его надежную работу.

Источник

Урок «Трансформаторы электровоза Ермак»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Принцип работы трансформатора: Принцип работы трансформатора основан на явлении взаимоиндукции. Любой трансформатор состоит из шихтованного магнитопровода, на котором намотаны первичная и вторичная обмотки, при этом вторичных обмоток может быть несколько. После подъема токоприемника (рис. 4) и включения ГВ по первичной обмотке тягового трансформатора будет протекать переменный ток I ₁ . Этот ток создает переменный магнитный поток Ф ₁ который замыкается по магнитопроводу, пересекает свою первичную обмотку и наводит в ней ЭДС самоиндукции E _1.

Рисунок 4. Принцип работы трансформатора

Магнитный поток Ф ₁ пересекает вторичную обмотку трансформатора и наводит в ней ЭДС взаимоиндукции Е ₂ . Величина ЭДС взаимоиндукции Е ₂ во вторичной обмотке трансформатора зависит от величины питающего напряжения U ₁ и от соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора, т.е. от коэффициента трансформации K _тр , который определяется соотношением K _тр = W ₁ / W ₂ .

Если K _тр > 1, то трансформатор понижающий.

Если K _тр = 1, то — разделительный.

С помощью трансформатора, изменяя K _тр , можно получить любую величину напряжения U ₂ на вторичной обмотке трансформатора. КПД трансформатора очень высокий и составляет 99,6 %, поэтому мощность первичной обмотки трансформатора равна мощности его вторичной обмотки, т.е. можно написать равенство U ₁ × I ₁ = U ₂ × I ₂ . Из этого равенства видно, что в понижающих трансформаторах во сколько раз понижается напряжение U ₂ , во столько же раз увеличивается ток I ₁ во вторичной обмотке по сравнению с первичной обмоткой трансформатора.

Если произойдет короткое замыкание во вторичной обмотке трансформатора и по ней начнет протекать значительный ток I ₂ , то пропорционально этому увеличится ток I ₁ в первичной обмотке трансформатора. Связь между этими двумя токами I ₁ и I ₂ происходит через магнитный поток трансформатора. Коэффициент трансформации можно определить и по соотношениям токов в первичной и вторичной обмотках трансформатора

В одном витке любой обмотки трансформатора наводится одна и та же ЭДС е = U ₁ / W ₁ .

Общий магнитный поток трансформатора Ф равен разности магнитных потоков Ф ₁ и Ф ₂ .

Н — направленный поток масла и воздуха;

Д — принудительное воздушное дутьё;

Ц — принудительная циркуляция масла;

Э — для работы на электроподвижном составе;

4350 — мощность трансформатора в киловольт-амперах (кВА);

25 — номинальное напряжение сетевой обмотки в киловольтах (кВ);

У — номинальное значение климатических факторов по ГОСТ 15150-69;

2 — категория размещения по ГОСТ 15543.1-89.

Назначение: Тяговый однофазный трансформатор ОНДЦЭ-4350/25 предназначен для преобразования напряжения контактной сети в напряжение цепей тяговых электродвигателей через выпрямительную установку и в напряжение собственных нужд электровоза, а также для преобразования в режиме рекуперации напряжения тяговых двигателей в напряжение контактной сети .

Допустимое значение
параметра

Типовая мощность трансформатора, кВА

Номинальная частота питающей сети, Гц

Номинальное напряжение, кВ

Максимальное напряжение, кВ

Минимальное напряжение, кВ

Кратковременный максимум напряжения в контактной сети, кВ

Тяговые обмотки (ТО1 и ТО2)

Номинальная мощность каждой обмотки, кВА

Допустимый перегрузочный ток 15-минутного режима при начальной температуре масла 20°С, А

Номинальное напряжение холостого хода на выводах, В:

Обмотка собственных нужд (ОСН)

Номинальное напряжение холостого хода на зажимах, В:

Обмотка питания цепей возбуждения тяговых двигателей (ОВ)

Номинальный ток обмотки, А, на зажимах:

Номинальное напряжение холостого хода, В, на зажимах:

Суммарные потери трансформатора, кВт

Полная масса трансформатора, кг

Трансформатор ОНДЦЭ-4350/25 состоит из следующих основных частей: бака, крышки, расширителя, охладительной системы и активной части (обмоток с отводами и магнитопровода).

Трансформатор имеет следующие обмотки:

Т01 (a1-1, 1-2, 2-x1); TO2 (a2-3, 3-4, 4-x2) — две группы тяговых обмоток, каждая — для питания двух тяговых двигателей;

ОВ (а3-5, 5-х3) — обмотки питания цепей возбуждения;

ОСН (а4-6, 6-х4) — обмотки собственных нужд.

Охлаждение трансформатора принудительное, масляно-воздушное.

Охладительная система состоит из секций радиаторов, расположенных двумя группами на боковых гранях бака. Каждая секция состоит из комплекта ребристых медных труб, соединенных по концам с коллектором. Охладительная система обдувается воздухом из системы вентиляции электровоза. Для равномерного распределения воздуха по поверхности радиаторов применяются направляющие лопатки.

Циркуляция масла в системе охлаждения обеспечивается электронасосом, который представляет собой моноблочный агрегат, состоящий из специального трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и насосной части. Электронасос всасывает горячее масло из бака и нагнетает через вентилируемый охладитель в бак. При этом поток масла направляется в нижнюю ярмовую балку и через кольцевые пазы в верхней полке балки поступает в каналы обмоток.

Активная часть помещена в стальной бак с трансформаторным маслом, которое обеспечивает необходимую изоляцию и охлаждение обмоток. Обмотки трансформатора концентрические, выполненные из медных проводов с бумажной изоляцией.

Стержни магнитопровода имеют в поперечном сечении ступенчатую форму и изготовлены из листов холоднокатаной электротехнической стали. Расширитель предназначен для компенсации температурных колебаний уровня масла в баке.

В расширитель встроен воздухоосушитель. Для контроля температуры верхних слоев масла на расширителе расположен термометр. На стенке расширителя размещен маслоуказатель с контрольными метками для температур масла от минус 50°С до плюс 60°С.

Для контроля напора масла на трансформаторе установлен манометр. Для сигнализации о достижении верхними слоями масла температуры минус 15°С и плюс 90°С на крышке трансформатора установлены два датчика-реле температуры. На крышке трансформатора установлены: два ввода сетевой обмотки, восемь вводов тяговых обмоток, три ввода обмотки собственных нужд и три ввода обмотки возбуждения. Соединение вводов с отводами выполнено из гибкого медного провода. Все вводы разъемные и допускают замену изоляторов без подъема активной части.

Реактор сглаживающий РС-19-01.

Реактор сглаживающий РС-19 ( в схеме L 2- L 5) предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в цепи одного тягового двигателя электровоза ЭС5К, что необходимо для улучшения коммутации ТЭД.

На электровозах с плавным тиристорным регулированием напряжения, роль сглаживающих реакторов особенно велика, так как именно они обеспечивают протекание тока через тяговые двигатели по замкнутому (нулевому) контуру, в отсутствии приложенного к ТЭД напряжения со стороны трансформатора в первой зоне регулирования. Реакторы обеспечивают сглаживание пульсаций тока якоря с коэффициентом 23 – 25%. Благодаря снижению пульсации тока якоря, улучшаются условия коммутации на коллекторе при работе ТЭД, снижаются потери на перемагничивание (потери в стали).

Реактор состоит из катушки, магнитопровода, двух гетинаксовых боковин, двух стеклопластовых кожухов, пяти стягивающих шпилек и установочных уголков. Обмотка катушки выполнена из медной ленты (1,95х65) мм, намотанной на ребро с зазорами между витками. Междувитковая изоляция -электронит. Магнитопровод состоит из пластин электротехнической стали толщиной 0,5 мм; шихтовка радиальная; изолирован от катушки стеклопластом. Катушку вместе с магнитопроводом опрессовывают в осевом направлении и пропитывают в электроизоляционном лаке.

Для улучшения охлаждения нижней части реактора в конструкции использовано переменное сечение воздушного канала между кожухом и катушкой.

Для защиты в перегрузочных и аварийных режимах сглаживающий реактор оборудован датчиком температуры воздуха, который предназначен для выдачи сигнала в микропроцессорную систему управления электровоза при перегревах обмотки катушки из-за перегрузки по току или уменьшения потока охлаждающего воздуха.

Работа сглаживающих реакторов в схеме: принцип работы сглаживающего реактора основан на явлении самоиндукции. Включается в силовую цепь последовательно с ТЭД увеличивая общую индуктивность цепи. Индуктивность реактора не постоянна и зависит от тока, протекающего по катушке. При трогании с места, ток достигает больших значений при этом индуктивность реактора наименьшая (за счёт намагничивания сердечника). При увеличении скорости движения, напряжение на ТЭД возрастает, что вызывает увеличение пульсаций тока и повышения индуктивности катушки реактора, за счёт которой происходит сглаживание пульсаций. При появлении индуктивности в катушке, увеличивается ЭДС самоиндукции, направление которой всегда противоположно направлению пульсаций.

В результате в цепи ТЭД с последовательно включенными сглаживающими реакторами значительно уменьшается переменная составляющая пульсирующего тока, что способствует улучшению коммутации ТЭД.

Назначение: индуктивные шунты типа ИШ-009 (в схеме L 11 — L 14) предназначен для уменьшения бросков тока и улучшения коммутации тяговых двигателей при переходных процессах с ослабленным возбуждением в режиме тяги.

Индуктивный шунт состоит из катушки, магнитопровода, двух гетинаксовых боковин, трех стягивающих шпилек и установочных уголков. Магнитопровод шихтован из пластин электротехнической стали марки 2212 толщиной 0,5 мм и изолирован стеклопластом. Катушка намотана на ребро с зазором из медной шины сечением (3×35) мм2. Междувитковая изоляция выполнена из электронита. Катушку вместе с магнитопроводом опрессовывают в осевом направлении и пропитывают в электроизоляционном лаке вакуумно-нагнетательным способом с последующей выпечкой.

Работа в схеме: Пульсирующий ток состоит из двух составляющих: переменной и постоянной. На переменную составляющую оказывает большое влияние индуктивное сопротивление сглаживания. Для постоянной составляющей, индуктивность роли не играет.

При включении резистора параллельно обмотке возбуждения, который обладает большим активным сопротивлением и малым индуктивным сопротивлением, появляется контур для прохождения тока с увеличенной переменной составляющей, которая протекая по якорю ухудшает коммутацию, в результате происходит переброс по коллектору. Для исключения неравномерного распределение тока между ОВ и резистором, т.е. исключение контура, в параллельную цепь добавили индуктивный шунт, увеличивающий индуктивное сопротивление и улучшает коммутацию ТЭД.

Каждый индуктивный шунт включается последовательно с резистором ослабления возбуждения соответствующего ТЭД при включении контакторов первой ступени ослабления возбуждения. Индуктивные шунты улучшают коммутацию ТЭД и предотвращают появление кругового огня по коллектору при работе электровоза в режиме ослабления возбуждения в следующих случаях:

при восстановлении контакта полоза токоприемника с контактным проводом после кратковременного отрыва;

при подключениях (отключениях) контакторов ослабления возбуждения ТЭД;

при появлении бросков напряжения на ТЭД при их работе в режиме ослабленного возбуждения (например, при резком изменении напряжения в контактной сети).

Если при движении электровоза на высоких позициях с применением ослабления возбуждения для ТЭД произойдет кратковременный отрыв токоприемника от контактного провода, то это вызовет уменьшение тока в первичной обмотке тягового трансформатора, что в свою очередь приведет к уменьшению магнитного потока в сердечнике и, следовательно, к уменьшению напряжения на вторичных обмотках, а значит и на зажимах самих ТЭД. Значительное снижение напряжения на ТЭД приводит к исчезновению тока и магнитного потока ТЭД, а значит, в соответствии с формулой Е _дв = СпФ _дв и к уменьшению противоЭДС в обмотках якоря практически до нуля. В результате восстановления контакта токоприемника с контактным проводом при отсутствии индуктивных шунтов через тяговые двигатели начнет протекать большой нарастающий ток якоря по следующим причинам:

за время потери контакта токоприемника с проводом противоЭДС якоря успевает уменьшиться до нуля и почти не оказывает сопротивления нарастающему току якоря;

при восстановлении напряжения на зажимах ТЭД начинается увеличение тока и в обмотке возбуждения ТЭД появляется ЭДС самоиндукции Е _в , которая, в первый момент времени будет препятствовать протеканию тока по обмотке возбуждения, в результате чего весь ток якоря (почти 100 %) будет протекать через резистор R _ов который в силу своих характеристик не оказывает значительного сопротивления нарастающему току якоря, поэтому ток якоря нарастает, практически минуя обмотку возбуждения ТЭД, и скорости нарастания токов в обмотках якоря и возбуждения будут очень сильно отличаться.

В результате этих причин произойдет значительный бросок тока якоря, что приведет к быстрому насыщению добавочных полюсов и замедлению роста их магнитного потока, из-за чего реактивная ЭДС в коммутируемых проводниках якоря будет недостаточно компенсироваться, что приведет к сильному искрению под щетками и может вызвать появление кругового огня по коллектору ТЭД.

Помехи радиосвязи на электрифицированных железных дорогах возникают вследствие недостаточно плотного контакта между токоприемником и контактным проводом, плохой коммутации электрических двигателей постоянного тока. В последнем случае происходит искрение щеток, возникает и гаснет дуга в выключателях и контакторах, что вызывает появление токов высокой частоты. Эти токи генерируют электромагнитные колебания, создавая радиопомехи, особенно в диапазоне длинных и средних волн. По характеру воздействия на приемники различают гладкие (непрерывные) помехи и импульсные. Снижают уровень помех, прежде всего поддерживая в исправности устройства электроснабжения и локомотивы. Другой путь снижения его — увеличение сопротивления токам высокой частоты. Для этого после токоприемника локомотива включают фильтр, состоящий из дросселя Др и конденсатора С. Конденсатор С соединен одной обкладкой с дросселем, а другой — с кузовом электровоза и, следовательно, с землей. Токи высокой частоты, значительно сниженные вследствие большого индуктивного сопротивления дросселя, через конденсатор, обладающий малым емкостным сопротивлением, отводятся в землю. Дроссель и конденсатор образуют контур, который настраивают, подбирая индуктивное и емкостное сопротивления таким образом, чтобы в землю отводились гармонические составляющие тех частот, при которых помехи наибольшие.

Дроссель помехоподавления ДП-011.

Дроссель помехоподавления ДП-011(в схеме L 1) предназначен для снижения уровня радиопомех, возникающих при нарушении контакта между токоприемником и контактным проводом.

Дроссель состоит из катушки 1, закрепленной на фарфоровом изоляторе 3 с помощью основания 2 из гетинакса, окрашенного электроизоляционной эмалью.

Устройство: Катушка намотана из алюминиевой шины сечением (4 x 40) мм 2 на ребро с зазорами между витками, которые обеспечиваются электронитовыми прокладками. Катушка закрепляется на основании при помощи пластин, вмонтированных между витками, и затем забандажированных вместе с электронитовыми прокладками. Катушка пропитывается в электроизоляционном лаке вакуумно-нагнетательным способом с последующей выпечкой. Основания на изоляторе закрепляются при помощи колец, фланцев и резинового уплотнения.

Фильтр Ф-6.

Назначение: Фильтр (в схеме Z 1) включен в цепь первичной обмотки тягового трансформатора с целью подавления помех радиоприему.

Частота настройки контура, мГц. 2,13

Резонансное сопротивление настроенного контура, кОм, не менее 11

Устройство и работа. Фильтр состоит из катушки индуктивности 3, конденсаторов постоянной емкости 2, установленных на гетинаксовом основании 1. Катушка выполнена из медной ленты 2,63 х 28 мм. Междувитковая изоляция — электронит. Катушка пропитана в изоляционном компаунде. Конденсаторы постоянной емкости типа КВИ. Фильтр устанавливается на изоляторе, рассчитанном на напряжение 25 кВ.

Трансформаторы малой мощности на электровозе ЭС5К.

Предназначен для питания электрических печей кабины электровоза. 380-50В

-при токе 90 А в обмотках al-xl, а2-х2 9400

-при токе 110 А в обмотках al-xl, а2-х2 11500

Номинальное напряжение обмотки А-Х, В 380

Напряжение холостого хода обмоток al-xl, а2-х2, В 51 + _— 2

Напряжение обмоток al-xl, а2-х2

при номинальной нагрузке, В 50 + _— 2

Ток холостого хода, не более, А 2,5

Потери холостого хода, не более, Вт 95

Номинальный ток обмоток al-xl, а2-х2, А:

-при температуре окружающего воздуха ниже 45°С 110

-при температуре окружающего воздуха выше450°С 90

Трансформатор Тр-23 состоит из магнитопровода 1 стержневого типа, набранного из пластин электротехнической стали 3413, и двух катушек 2. Катушки трансформатора имеют две обмотки: первичную и вторичную. Первичная обмотка намотана проводом ПЭТВСД 1,32×5,6 и имеет 192 витка, вторичная обмотка намотана проводом ПСДТ 4,5×11,2 и имеет 26 витков. Между обмотками расположена защитная экранирующая обмотка, один конец которой соединен с магнитопроводом. Первичные обмотки катушек соединены между собой параллельно. Выводы первичной обмотки расположены на контактных зажимах.Для подключения во внешнюю цепь вывода обмоток трансформатора имеют крепеж Мб и фиксирующие скобы, исключающие проворот кабельных наконечников внешнего монтажа. Катушки трансформатора пропитаны в эпоксидном компаунде.

Трансформатор Тр-18 предназначен для питания реле контроля замыкания на «землю» цепей тяговых двигателей.

Трансформатор Тр- 18 состоит из магнитопровода 1, набранного из Ш-образных изолированных пластин электротехнической стали толщиной 0.5 мм с размерами стержня 30×30 мм. Катушка 2 трансформатора каркасная с квадратным окном, имеет две обмотки: первичную и вторичную. Обе обмотки намотаны проводом ПЭТ-200, диаметром 0.355 мм и имеют 1600 и 970 витков соответственно. Междуслоевая и междуобмоточная изоляции катушки — бумага кабельная К-120. Корпусная изоляция — 4 слоя ленты ЛЭСБ 0.1×20 мм, с перекрытием 1/2 ширины ленты.Катушка трансформатора пропитана в эпоксидном компаунде.

Трансформатор Тр-19 предназначен для панели питания счетчика электроэнергии и вентиля защиты.

Трансформатор Тр — 19 состоит из магнитопровода 1, набранного из Ш-образных изолированных пластин электротехнической стали толщиной 0.5 мм с размерами стержня 30×30 мм. Катушка 2 трансформатора каркасная с квадратным окном, имеет две обмотки: первичную и вторичную. Обе обмотки намотаны проводом ПЭТ-200, диаметром 0,5 мм. Первичная обмотка имеет 960 витков, вторичная — 1011 витков с отпайкой на 581 витке. Катушка трансформатора пропитана в эпоксидном компаунде.

Трансформатор ТО-89(Т19, Т20)

Трансформатор ТО-89 предназначен для синхронизации работы аппаратуры управления с сетью.

Трансформатор ТО-89 состоит из магнитопровода 1, набранного из Ш-образных изолированных пластин электротехнической стали 3413 толщиной 0,5 мм с размерами стержней 35×35 мм и бескаркасной катушки. Катушка 2 имеет три обмотки: первичную и две вторичных обмотки, намотанных проводом ПЭТ-200 диаметром 0.315 мм. Первичная обмотка имеет 3800 витков, вторичные имеют 665 витков и 166 витков. Катушка трансформатора пропитана в эпоксидном компаунде.

Источник