Теміржол трансформаторы: түрлері, техникалық сипаттамалары және қолданылуы

 

Кіріспе

Жоғары жылдамдықты пойыздар, трамвайлар, жеңіл рельстер, метролар және әдеттегі пойыздар қауіпсіз және тиімді жұмыс істеуі үшін-бәрі сенімді қуат көзіне байланысты. Бұл электрмен жабдықтаудың артында темір жолды электрлендіру жүйесінің әртүрлі бөліктері үшін электр қуатын түрлендіруге және таратуға арналған арнайы теміржол трансформаторларының ауқымы бар. Олардың арасында,тартымтрансформаторларшешуші рөл атқарады. Олар теміржол тартқыш қосалқы станцияларында және кейбір қолданбаларда электр қуатын теміржол тартқыш жүйелеріне қажетті кернеу мен конфигурацияға түрлендіру үшін борттық пойыздарда қолданылады. Бұл мақалада біз теміржол трансформаторының не екенін, тартқыш трансформаторлардың қалай жұмыс істейтінін, теміржол трансформаторларының негізгі түрлерін, олардың негізгі сипаттамаларын және теміржол электрмен жабдықтау жүйесіне дұрыс трансформаторды қалай таңдау керектігін түсіндіреміз.

 

Темір жол тартқыш трансформаторы дегеніміз не?

Теміржол трансформаторы пойыздар мен тиісті жабдықтың электр қуатын түрлендіру, оқшаулау және тарату үшін темір жолды электрлендіру жүйелерінде пайдалануға арналған. Негізгі түрлерінің бірі – темір жол тартқыш жүйесін қуатпен қамтамасыз ететін тартқыш трансформатор.

Темір жол тартқыш трансформаторы, сондай-ақ тартқыш қуат трансформаторы ретінде белгілі, әдетте коммуналдық желіден немесе теміржол электрмен жабдықтау желісінен жоғары-вольтты айнымалы ток қуатын тарту жүйесіне сәйкес келетін кернеуге түрлендіреді. Ол әдетте темір жол тартқыш қосалқы станциясында орнатылады, онда ол әуе катенарлық немесе үшінші-рельс жүйелерін қуатпен қамтамасыз етеді. Кейбір тартқыш трансформаторлар электр пойыздарына тікелей орнатуға да арналған.

Кәдімгі күштік трансформаторлардан айырмашылығы, тартқыш трансформатор жүктеменің жиі және жылдам өзгеруіне төтеп беруі керек. Пойыздың жылдамдауы токтың кенет ұлғаюына әкелуі мүмкін, ал тежеу ​​және пойыздың жұмысындағы өзгерістер электр жүктемесінің одан әрі өзгеруіне әкелуі мүмкін. Сондықтан теміржол тартқыш трансформаторлары динамикалық жүктемелер, электрлік кернеулер, діріл және басқа да күрделі теміржол жағдайларында сенімді жұмыс істеуге арналған.

Тартқыш трансформатордың құрылысы мен бөлшектерімен кеңірек таныстыру үшін

біздің қараңызТартқыш трансформаторға шолу.

 

3. Темір жол трансформаторының жұмыс принципі

Теміржол трансформаторының жұмыс принципі электромагниттік индукцияға негізделген. Тартқыш қосалқы станцияда трансформатор желіден немесе теміржол электрмен жабдықтау желісінен жоғары вольтты қуатты төмендетеді.

Жоғары-кернеу кірісі: Әуе желілерінен немесе үшінші рельс{0}}жүйелерден электр энергиясы теміржол трансформаторының бастапқы орамасына беріледі. Кіріс кернеуі темір жол жүйесіне байланысты 15 кВ-тан 25 кВ-қа дейін болуы мүмкін.

 

Кернеуді түрлендіру:Жоғары{0}}вольтты кіріс бастапқы орамды қуаттандырады және трансформатор өзегінде өзгермелі магнит өрісін жасайды. Электромагниттік индукция арқылы бұл магнит өрісі қайталама орамдағы кернеуді трансформатордың айналу коэффициентімен анықтайтын төменгі кернеуді тудырады.

 

Кернеуді реттеу: Теміржол трансформаторы кернеуді пойыздың тартқыш жүйесінің талаптарына сәйкес реттейді, әдетте оны пойыздың қозғаушы жабдығы үшін қолайлы төменгі кернеу деңгейіне дейін төмендетеді.

 

Қуатты жеткізу: Содан кейін түрлендірілген қуат тартым жүйесіне жеткізіледі, оның ішінде тартым қозғалтқыштары немесе басқа борттық жабдық пойыздың жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

 

Қорғау және бақылау: Теміржол трансформаторлары жоғары кіріс кернеуін және пойыз жұмысы кезінде әртүрлі жүктеме талаптарын орындауы керек. Ажыратқыштар мен сенсорлар сияқты қорғаныс құрылғылары қауіпсіз және сенімді жұмысты қамтамасыз ету үшін температураны, кернеуді және токты бақылайды.

 

Кері байланыс және реттеу: Үздіксіз бақылау жүйеге жүктеме мен жұмыс жағдайындағы өзгерістерге жауап беруге мүмкіндік береді, тұрақты өнімділікті сақтауға және ақаулардың алдын алуға көмектеседі.

 

4. Темір жол трансформаторларының түрлері

Теміржол трансформаторларының бірнеше түрі бар және олардың конструкциялары теміржолды электрмен жабдықтау жүйесіне, орнату орнына және қолдануға байланысты өзгереді. Негізгі түрлеріне стационарлық тартқыш трансформаторлар, борттық тартқыш трансформаторлар, авто-трансформаторлар және көп-жүйелік тартқыш трансформаторлар жатады.

 

4.1 Стационарлық тартқыш трансформаторлар

Теміржол желісінің бойындағы теміржол қосалқы станцияларында стационарлық тартқыш трансформаторлар орнатылады. Пойызға электр қуатын әуе линиялары жүйесі немесе үшінші рельс арқылы бермес бұрын олар желіден немесе теміржол электрмен жабдықтау желісінен жоғары вольтты қуатты төмендетеді.

Бұл трансформаторлар әдетте электр пойыздарын тұрақты және сенімді қуатпен қамтамасыз ету үшін теміржолды электрлендіру жүйелерінде қолданылады.

 

4.2 Борттық тартқыш трансформаторлар

Борттық тартқыш трансформаторлар тікелей электр пойыздарына немесе локомотивтерге орнатылады. Олардың ықшам және жеңіл дизайны бар, өйткені олар тартқыш жүйенің жоғары қуат талаптарын орындай отырып, пойызбен бірге қозғалуы керек.

Бұл трансформаторлар темір жолдың әуе жүйесінен қуат алады және оны пойыздың тарту және электр жабдықтары үшін қолайлы кернеуге дейін төмендетеді.

 

4.3 Автоматты тартқыш-Трансформаторлар

Тартымды автоматты{0}}трансформаторлар теміржолды электрмен жабдықтау жүйелерінде, әсіресе жоғары{1}}вольтты және жоғары-жылдамдықтағы теміржол қолданбаларында қолданылады. Олар теміржол желісінің бойында қажетті кернеуді сақтауға көмектеседі және ұзақ қашықтықта кернеудің төмендеуін және қуат жоғалуын азайтады.

Кәдімгі екі орамдық трансформатордан айырмашылығы, автотрансформатор бастапқы және қайталама тізбектердің бір бөлігі үшін ортақ орамды пайдаланады.

 

4.4 Көп-жүйелік тартқыш трансформаторлар

Көпжүйелі тартқыш трансформаторлар әртүрлі электрлендіру жүйелері бар теміржол желілерінде жұмыс істейтін электр пойыздарына арналған. Олар әртүрлі кернеулер мен жиіліктерді орналастыра алады, бұл пойыздардың әртүрлі теміржол қуат стандарттары бар аймақтарда немесе елдерде жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

 

4.5 Айнымалы және тұрақты ток тартым жүйелеріне арналған трансформаторлар

Темір жол тартқыш трансформаторларын теміржол электрмен жабдықтау түріне қарай да жіктеуге болады.

Айнымалы токтың тартқыш трансформаторлары айнымалы токтың теміржол электрлендіру жүйелерінде, соның ішінде көптеген алыс{0}}қашықтықтағы және жоғары{1}} жылдамдықты теміржол желілерінде қолданылады. Олар кіріс айнымалы ток кернеуін пойыздың тарту жүйесі талап ететін деңгейге дейін төмендетеді.

Тұрақты ток тарту жүйелері әдетте метро пойыздарында, трамвайларда және қала маңындағы теміржолдарда қолданылады. Бұл жүйелерде трансформаторлар әдетте түзеткіштермен бірге кіріс айнымалы токты теміржол жүйесіне қажет тұрақты ток қуатына түрлендіру үшін қолданылады.

Теміржол трансформаторын таңдау темір жолды электрлендіру жүйесіне, кернеу мен жиілікке, орнату түріне, пойыздың талаптары мен жұмыс жағдайларына байланысты.

 

5. Темір жол тартқыш трансформаторларының қолданылуы

Темір жол тартқыш трансформаторлары негізінен пойыздар мен соған байланысты теміржол жабдықтарын сенімді қуатпен қамтамасыз ету үшін электрлендірілген темір жол жүйелерінде қолданылады. Олардың қолданылуы темір жолдың, пойыздың және электрлендіру жүйесінің түріне байланысты өзгереді.

 

6. Темір жол тартқыш трансформаторының құрылымы және техникалық сипаттамалары

Тартқыш трансформатордың конструкциясы темір жолды электрлендіру жүйесіне, орнату түріне, кернеу деңгейіне, қуат талаптарына және жұмыс жағдайларына байланысты. Стандартты күштік трансформаторлармен салыстырғанда, теміржол трансформаторлары жүктеменің жиі өзгеруіне, механикалық дірілге, электрлік кернеулерге және күрделі жұмыс жағдайларына төтеп беруі керек.

 

6.1 Өзек және орамдар

Трансформатор өзегі орамдар арасындағы магнит ағыны үшін төмен-қажет емес жолды қамтамасыз етеді. Жоғары-сапалы негізгі материалдар және қатты конструкция трансформаторға құбылмалы теміржол жүктемелері кезінде сенімді өнімділікті сақтауға көмектеседі.

Орамдар қажетті кернеу мен қуат көрсеткіштеріне сәйкес жобаланған. Теміржол қолданбаларына қажетті механикалық беріктік пен электрлік оқшаулауды қамтамасыз ету үшін-жоғары сапалы өткізгіш материалдар мен оқшаулау жүйелері қолданылады.

 

6.2 Кернеу және жиілік

Тартқыш трансформатордың техникалық сипаттамалары теміржолдың электрмен жабдықтау жүйесіне байланысты. Жалпы теміржол жеткізу деңгейлеріне мыналар жатады:

• 15 кВ, 16,7 Гц айнымалы ток - кейбір еуропалық теміржол желілерінде қолданылады.
• 25 кВ, 50/60 Гц айнымалы ток - темір жолды электрлендіру үшін кеңінен қолданылады.
• Кейбір қалалық және кәдімгі темір жол желілерінде қолданылатын 1,5 кВ тұрақты және 3 кВ тұрақты ток тартым жүйелері -.

Шығу кернеуі тартқыш жүйенің және төменгі ағындағы электр жабдығының талаптарына сәйкес таңдалады.

 

6.3 Қуат рейтингі

Тартқыш трансформатордың рейтингі әдетте кВА немесе МВА-да көрсетіледі және пойызға, теміржол желісіне және күтілетін жүктемеге байланысты. Әртүрлі қолданбалар жеңіл рельсті және трамвайларға арналған кіші қондырғылардан жоғары-жылдамдықтағы пойыздарға және ауыр жүк- теміржол жүйелеріне арналған жоғары қуатты трансформаторларға дейін әртүрлі қуат көрсеткіштерін қажет етуі мүмкін.

Трансформатор сонымен қатар қысқа мерзімді шамадан тыс жүктемелерге және пойыздың жылдамдауы, тежелуі және қалыпты жұмысы кезінде жүктің жылдам өзгеруіне- төтеп беретіндей етіп жасалуы керек.

 

6.4 Салқындату және құрылысы

Тартқыш трансформаторлар орнату және қуат талаптарына байланысты әртүрлі салқындату әдістерін қолдана алады.

Майға батырылған{0}}трансформаторлар салқындату және оқшаулау үшін оқшаулағыш сұйықтықты пайдаланады.

Құрғақ{0}}түрдегі трансформаторлар салқындату үшін ауаны және қатты оқшаулау материалдарын пайдаланады, бұл оларды май қажет емес жерлерде қолдануға жарамды етеді.

Борттық қосымшалар үшін трансформатор сонымен қатар кеңістік пен салмақтың қатаң талаптарына сай болуы керек. Пойыз конструкциясына байланысты трансформаторлар машина бөлмелеріне, еденнің астына, төмен-қабатты аймақтарға немесе шатырға орнатылуы мүмкін.

 

6.5 Түртіңіз Changer және Voltage Regulation

Трансформатордың кернеуін теміржол энергетикалық жүйесінің талаптарына сәйкес реттеу үшін кран ауыстырғышты пайдалануға болады. Қолданбаға байланысты тартқыш трансформатор -жүктемедегі шүмекті ауыстырғышты (OLTC) немесе өшірілген-жүктемені ауыстырғышты пайдалануы мүмкін.

OLTC трансформатор қуатталған күйде кернеуді реттей алады, ал өшірулі{0}}жүктемедегі шүмекті ауыстырғыш кран орнын өзгертпес бұрын трансформаторды ажыратуды талап етеді.

 

6.6 Тиімділік және энергия шығындары

Тартқыш трансформаторлар жоғары тиімділікке арналған, себебі олар жиі және өзгеретін жүктеме жағдайында жұмыс істейді. Олардың энергия шығындарына негізінен негізгі жоғалтулар мен жүктеме жоғалтулары жатады.

• Негізгі шығындар: Негізінен трансформатор өзегіндегі гистерезис пен құйынды токтардан туындайды. Бұл жоғалтулар трансформаторды қуаттандыру кезінде салыстырмалы түрде тұрақты болып қалады.
• Жүктемелердің жоғалуы: Негізінен орамның кедергісінен туындайды және жүктеме тоғының квадраты артады.
• Басқа шығындар: Сондай-ақ жалпы ысыраптарға адасу шығындары, диэлектрлік шығындар және салқындату жабдығы тұтынатын қуат ықпал етуі мүмкін.

Нақты тиімділік пен шығындар трансформатордың конструкциясына, номиналды қуатқа, материалдарға, салқындату әдісіне және жұмыс жүктемесіне байланысты. Сондықтан трансформатордың тиімділігі мен жоғалту мәндері жобаның нақты талаптарына және қолданыстағы стандарттарға сәйкес бағалануы керек.

 

6.7 Қорғау және сынақтан өткізу

Сенімді қорғаныс өте маңызды, өйткені тартқыш трансформаторлар жоғары электрлік және динамикалық жүктемелерде жұмыс істейді. Типтік қорғау және бақылау функцияларына мыналар жатады:

• Артық токтан қорғау
• Артық кернеуден қорғау
• Температураны бақылау
• Оқшаулауды бақылау
• Жерге тұйықталудан қорғау

Тартқыш трансформаторды сынау трансформаторды пайдалануға бергенге дейін электрлік өнімділікті, оқшаулау беріктігін, температуралық өнімділікті және жалпы сенімділікті тексеру үшін жүргізіледі.

Тартқыш трансформатордың соңғы сипаттамалары мен көрсеткіштері теміржолдағы кернеу жүйесіне, жиілікке, қуат сұранысына, орнату шарттарына, салқындату әдісіне және қолданыстағы стандарттарға сәйкес анықталуы керек.

 

6.8 Дизайндағы негізгі қиындықтар

Теміржол тартқыш трансформаторлары бірнеше талаптарды теңестіруі керек, соның ішінде:

Жоғары қуат: Жоғары және тез өзгеретін жүктерді ұстаңыз.

Жылумен басқару: Қиын жұмыс жағдайында жылуды таратыңыз.

Механикалық беріктігі: Діріл мен механикалық кернеуге төтеп беру.

Ықшамдық: Кеңістік пен салмақ шектеулеріне сай болыңыз, әсіресе борттық қолданбалар үшін.

Сенімділік: Ең аз техникалық қызмет көрсету арқылы тұрақты жұмысты қамтамасыз етіңіз.

 

7. Темір жол трансформаторын қалай таңдауға болады?

Тиісті теміржол трансформаторын таңдау теміржолдың электр жүйесіне, жүктеме талаптарына, орнату жағдайларына және қолданыстағы стандарттарға байланысты. Тапсырыс бермес бұрын келесі негізгі сипаттамаларды растау маңызды.

 

7.1 Номиналды қуат және кернеу

Трансформатордың күтілетін теміржол жүктемесін, оның ішінде ең жоғары және жұмыс кезінде ауыспалы жүктемелерді көтеруге жеткілікті сыйымдылығы болуы керек. Қажетті номиналды қуат және жоғары{1}}кернеу деңгейі теміржолды электрмен жабдықтау жүйесіне сәйкес анықталуы керек.

SCOTECH трансформаторларды 100 МВА-ға дейінгі номиналды қуатымен және 132 кВ-қа дейінгі номиналды жоғары кернеумен қамтамасыз ете алады, жоба талаптарына сәйкес теңшелген рейтингтер қол жетімді.

 

7.2 Қосылымға және фазаға қойылатын талаптар

Трансформатор қосылымы теміржол тарту жүйесіне және оның қуат беру конфигурациясына сәйкес болуы керек. Әртүрлі теміржол қолданбалары әртүрлі фазалық орналасуларды және орама қосылымдарын қажет етуі мүмкін.

Қолжетімді қосылым опциялары мыналарды қамтиды:

• YN,d11
• YN,d11,d5
• V₀V₀
• Скотт{0}}қосылған (3 фазалы/2 фазалы)
• Leblanc{0}}қосылған (3 фазалы/2 фазалы)
• Вудбридж-қосылған (3-фазалы/2-фазалы)

 

7.3 Оқшаулау және салқындату ортасы

Оқшаулағыш және салқындатқыш ортаны таңдау орнату ортасына, өнімділік талаптарына және жобаның техникалық сипаттамаларына байланысты.

SCOTECH әртүрлі опцияларды, соның ішінде FR3, минералды май, силикон, көмірсутек және өсімдік майын ұсына алады.

Салқындату жүйелерін, сонымен қатар, мырышталған немесе тот баспайтын{0}}болаттан жасалған радиаторлар бар трансформатордың рейтингі мен қолданылуына сәйкес конфигурациялауға болады.

 

7.4 Резервуар және керек-жарақтар

Трансформатор цистернасы мен қақпағы жеткілікті механикалық беріктік пен ішкі бөлшектерді қорғауды қамтамасыз етуі керек. Жоба талаптарына байланысты SCOTECH жұмсақ болаттан немесе тот баспайтын{1}}болаттан жасалған резервуарлар мен қақпақтарды ұсынады.

Қосымша керек-жарақтарды да конфигурациялауға болады, соның ішінде:

• Бухгольц эстафетасы
• Ток трансформаторы (КТ)
• -жүктеу түрткі ауыстырғышы (OLTC) қосулы
• Маршалдық қорап
• Орам температурасының индикаторы
• Басқа бақылау және қорғау керек-жарақтары

 

7.5 Кедергі және пайдаланушы талаптары

Трансформатор кедергісі кернеуді реттеуге және қысқа{0}}тұйықталу өнімділігіне әсер етеді, сондықтан оны теміржол жүйесінің талаптарына сәйкес таңдау керек.

SCOTECH реттелетін кедергіні қолдайды және қажет болғанда электростатикалық экранды қамтамасыз ете алады. Трансформатордың басқа параметрлерін де жобаның спецификациясына сәйкес реттеуге болады.

 

7.6 Стандарттар және сынақтар

Теміржол трансформаторлары нақты жобаға және нарыққа қажетті стандарттарға сәйкес жобалануы және сыналуы керек. SCOTECH трансформаторларды қолданыстағы IEC, ANSI/IEEE, NEMA, CSA және басқа да тиісті стандарттарға сәйкес жобалайды.

Теміржол трансформаторын таңдамас бұрын қажетті қуат рейтингін, кернеуді, жиілікті, қосылымды, оқшаулау мен салқындату ортасын, кедергіні, керек-жарақтарды, орнату шарттарын және қолданыстағы стандарттарды растаңыз. Трансформатор өндірушісіне осы мәліметтерді беру соңғы дизайнның теміржол электр жүйесіне және пайдалану талаптарына сәйкестігін қамтамасыз етуге көмектеседі.