Трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в возможности обеспечения одинакового или раздельного в каждой из двух секций контактной сети регулирования напряжения, позволяющего за счет повышения напряжения в контактной сети при неизменной, потребляемой электровозами мощности, снизить токи и потери электрической энергии в контактной сети и улучшить симметрирование фазных токов питающей сети. Для решения поставленной задачи в трансформаторном агрегате для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащем трехфазный тяговый трансформатор, имеющий трехстрежневой магнитопровод, первичную обмотку, подключенную к питающей сети, и вторичную обмотку, выполненную из обмоток двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода, концы этих обмоток предназначены для подключения к контактной сети, кроме того, он содержит две вольтодобавочные обмотки, каждая из которых размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода и подключена одним концом к тяговому рельсу, а другим концом - к началам одной из фаз вторичной обмотки, размещенной на одном из крайних стержней трехстержневого магнитопровода, предложено согласно настоящему изобретению каждую из вольтодобавочных обмоток снабдить устройством регулирования напряжения. 5 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в трансформаторных агрегатах, предназначенных для электрифицированных железных дорог переменного тока.

Известен трансформаторный агрегат с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащий трехфазный тяговый трансформатор, имеющий первичную обмотку, соединенную в звезду, и вторичную обмотку, соединенную в треугольник, каждая из двух вершин которого подключена к одной из двух изолированных между собой секций контактной сети, а третья - к тяговому рельсу [1].

Описанный в [1] трансформаторный агрегат не обеспечивает раздельного и необходимого для каждой секции контактной сети регулирования напряжения электрифицированных железных дорог переменного тока и характеризуется неравномерной нагрузкой трех фаз первичной обмотки, подключенной к трехфазной системе питающей сети и зависимой от неравномерной нагрузки трех фаз вторичной обмотки трехфазного тягового трансформатора даже при симметричной нагрузке от электровозов в двух секциях контактной сети, подключенной к двум вершинам треугольника, образованного тремя фазами вторичной обмотки. В результате этого всегда имеет место несимметричный режим работы трехфазного тягового трансформатора и, соответственно, несимметричная неравномерная нагрузка трехфазной питающей энергосистемы, требования которой по симметрированию нагрузки жестко определены нормативными документами, в частности ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

Известен также трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащий трехфазный тяговый трансформатор, имеющий первичную обмотку, соединенную в треугольник, и вторичную обмотку, соединенную в звезду, начала обмоток двух фаз вторичной обмотки подключены к контактной сети, а начало третьей фазы - к тяговому рельсу [2].

Наиболее близким к заявляемому является трехфазный трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащий трехфазный тяговый трансформатор, имеющий трехстержневой магнитопровод, первичную обмотку, подключенную к питающей сети, и вторичную обмотку, выполненную из обмоток двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода, концы этих обмоток предназначены для подключения к контактной сети; кроме того, он содержит две вольтодобавочные обмотки, каждая из которых размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода и конец каждой из которых подключен к началу обмотки соответствующей фазы вторичной обмотки трехфазного тягового трансформатора, а начала каждой из вольтодобавочных обмоток объединены между собой, образуя общую точку, и подключены к тяговому рельсу [3].

Описанные в [1], [2] и [3] трансформаторные агрегаты не обеспечивают необходимые требования раздельного по секциям контактной сети регулирования напряжения электрифицированных железных дорог переменного тока.

Изобретением решается задача создания трансформаторного агрегата с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока, характеризующегося при относительно простой конструкции и высокой эксплуатационной надежности возможностью обеспечения одинакового или раздельного в каждой из двух секций контактной сети регулирования напряжения, позволяющего за счет повышения напряжения в контактной сети при неизменной потребляемой электровозами мощности снизить токи и потери электрической энергии в контактной сети и улучшить симметрирование фазных токов питающей сети.

Для решения поставленной задачи в трансформаторном агрегате для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащем трехфазный тяговый трансформатор, имеющий трехстрежневой магнитопровод, первичную обмотку, подключенную к питающей сети, и вторичную обмотку, выполненную из обмоток двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода, концы этих обмоток предназначены для подключения к контактной сети, кроме того, он содержит две вольтодобавочные обмотки, каждая из которых размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода и подключена одним концом к тяговому рельсу, а другим концом - к одной из фаз вторичной обмотки, размещенной на крайнем стержне трехстержневого магнитопровода, предложено согласно настоящему изобретению каждую из вольтодобавочных обмоток снабдить устройством регулирования напряжения.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены: на фиг.1 - электрическая принципиальная схема заявляемого трансформаторного агрегата для электрифицированных железных дорог переменного тока; на фиг.2 - зависимость величин токов фаз питающей сети заявляемого трансформаторного агрегата; фиг.2а - при симметричной нагрузке (слева и справа), фиг.2б - при несимметричной нагрузке; на фиг.3 - зависимость величин токов фаз питающей сети известного в соответствии с [1] трансформаторного агрегата: фиг.3а - при симметричной нагрузке (слева и справа), фиг.3б - при несимметричной нагрузке

Трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока содержит трехфазный тяговый трансформатор 1.

Трехфазный тяговый трансформатор 1 имеет трехстержневой магнитопровод 2, на котором размещены первичная обмотка 3 и вторичная обмотка 4.

Первичная обмотка 3 трехфазного тягового трансформатора 1 подключена к питающей сети 5.

Вторичная обмотка 4 имеет две фазы: 6 и 7 с концами 8 и 9 и началами 10 и 11 соответственно: т.е. фаза 6 имеет конец 8 и начало 10, а фаза 7 - конец 9 и начало 11.

Конец 8 фазы 6 вторичной обмотки 4 соединен с одной секцией 12 контактной сети, а конец 9 фазы 7 вторичной обмотки 4 соединен с другой секцией 13 контактной сети.

Трансформаторный агрегат содержит также две вольтодобавочные обмотки 14 и 15.

Каждая из вольтодобавочных обмоток 14 и 15 размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода 2 и подключена одним концом к соответствующей фазе 6, 7 вторичной обмотки 4 трехфазного тягового трансформатора 1; в частности, конец 16 вольтодобавочной обмотки 14 подключен к началу 10 фазы 6 вторичной обмотки 4, а конец 17 вольтодобавочной обмотки 15 подключен к началу 11 фазы 7 вторичной обмотки 4.

Другие концы 18 и 19 вольтодобавочных обмоток 14 и 15 соединены между собой, образуя общую точку, и подключены к тяговому рельсу 20.

Каждая из вольтодобавочных обмоток 14 и 15 снабжена устройством регулирования напряжения 21 и 22. В частности, вольтодобавочная обмотка 14 снабжена устройством регулирования напряжения 21, а вольтодобавочная обмотка 15 снабжена устройством регулирования напряжения 22.

Устройства 21 и 22 регулирования напряжения вольтодобавочных обмоток 14 и 15 включены таким образом, чтобы обеспечить изменение чисел витков этих вольтодобавочных обмоток.

Из представленных на фиг.2 и 3 зависимостей величин токов фаз трехфазной питающей сети 5 от значений токов нагрузки в секциях 12 и 13 контактной сети следует, что за счет подключения вольтодобавочных обмоток 14 и 15, расположенных на среднем стержне трехстержневого магнитопровода 2, происходит дополнительная токовая загруженность средней (расположенной на среднем стержне трехстержневого магнитопровода) фазы «В» первичной обмотки 3 трехфазного тягового трансформатора 1 и питающей сети и 5, соответственно, более равномерная токовая нагрузка фаз питающей сети 5. Так, при симметричной одинаковой нагрузке в секциях 12 и 13 контактной сети, соединенных с вторичными обмотками 6 и 7, размещенными на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода 2 (фиг.1), ток в фазе «В» питающей сети меньше токов в фазах «А» и «С» в схеме питания контактной сети от трехфазного тягового трансформатора по [1] в 2,4 раза, а в заявляемом трансформаторном агрегате - в 1,53 раза (фиг.2). При несимметричной нагрузке (наличие тока нагрузки в одной секции и нагрузке (наличие тока нагрузки в одной секции и отсутствие в другой) токи фаз питающей сети отличаются практически одинаково, соответственно в среднем в 2,15 раза (фиг.3) и 2,5 раза (фиг.2).

Введение в трансформаторный агрегат двух вольтодобавочных обмоток с размещением их на среднем стержне трехстержневого магнитопровода и подключением их одними концами к тяговому рельсу, а другими концами - к одной из фаз вторичной обмотки, размещенной на среднем стержне трехстержневого магнитопровода, позволит относительно простыми средствами обеспечить суммирование напряжений вторичных обмоток трехфазного тягового трансформатора и вольтодобавочных обмоток и, соответственно, регулировать и повысить напряжение в контактной сети до 57 В против 47 В в трансформаторном агрегате в соответствии с [3], и в случае равенства получаемой из системы мощности порядка 2580 Вт приведет к уменьшению тока с 52 до 40,8 А, т.е. на 21%. Снижение в контактной сети тока приведет, в свою очередь, к снижению в ней потерь электрической энергии. Кроме того, размещение вольтодобавочных обмоток на среднем стержне трехстержневого магнитопровода трехфазного тягового трансформатора с подключением к ним устройств регулирования напряжения позволит при сравнительно простой конструкции трансформаторного агрегата обеспечить одновременное или раздельное регулирование напряжения в контактной сети и повысить эксплуатационную надежность электроснабжения контактной сети.

Таким образом, заявляемое решение обеспечит:

- повышение напряжения в контактной сети;

- снижение токов нагрузки и потерь электрической энергии в тяговой сети при постоянстве потребляемой мощности;

- улучшение симметрирования фазных токов.

В соответствии с заявляемым решением разработана техническая документация. Изготовлен и испытан опытный образец трансформаторного агрегата. Результаты испытаний подтвердили работоспособность трансформаторного агрегата и широкие возможности его практического применения в будущем. В настоящее время осуществляются работы по изготовлению промышленного образца трансформаторного агрегата.

Литература

1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. Москва, «Транспорт», 1982 г., с.25÷29; 245÷248.

2. Аватков А.С. Электрификация железных дорог на однофазном токе промышленной частоты. Москва, Трансжелдориздат, 1958 г., с.218, рис.202.

3. Улучшение качества и снижение потерь электрической энергии в системах электроснабжения железных дорог // Омский институт инженеров ж.-д. транспорта //, Омск, 1988 г., с.61÷63.

Трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащий трехфазный тяговый трансформатор, имеющий трехстрежневой магнитопровод, первичную обмотку, подключенную к питающей сети, и вторичную обмотку, выполненную из обмоток двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода, концы этих обмоток предназначены для подключения к контактной сети, кроме того, он содержит две вольтодобавочные обмотки, каждая из которых размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода и подключена одним концом к тяговому рельсу, а другим концом - к началам одной из фаз вторичной обмотки, размещенной на одном из крайних стержней трехстержневого магнитопровода, отличающийся тем, что каждая из вольтодобавочных обмоток снабжена устройством регулирования напряжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах для регулирования напряжения под нагрузкой силовых и преобразовательных трансформаторов с помощью тиристоров.

Изобретение относится к тиристорному ступенчатому выключателю для непрерывного переключения между разными отводами обмотки ступенчатого трансформатора под нагрузкой, состоящему из механического ступенчатого искателя для производимого без затрат мощности предварительного выбора соответствующего отвода обмотки, на который должно быть произведено переключение, и из силового выключателя с тиристорами в качестве коммутационных средств для собственно непрерывного переключения с первоначального на предварительно выбранный новый отвод обмотки под нагрузкой.

Изобретение относится к силовой электронике и может использоваться в устройствах испытания автоматических выключателей. .

Изобретение относится к технике преобразования электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока с помощью вентильных преобразователей, управление которыми (регулирование выпрямленного напряжения) осуществляется путем переключения ответвлений от обмоток трансформаторов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения под нагрузкой силовых и преобразовательных трансформаторов. .

Изобретение относится к области преобразования электрической энергии. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при реализации регуляторов переменного напряжения для несвязанных нагрузок различного назначения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой электротехнике. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторным агрегатам для питания выпрямителей мощных преобразовательных подстанций алюминиевой промышленности.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторостроению, и может быть использовано в трансформаторных агрегатах с регулированием напряжения, предназначенных для электрифицированных железных дорог переменного тока.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в качестве регулируемого реактивного сопротивления, в частности в качестве статического компенсатора избыточной реактивной мощности в электрических сетях.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных ее отраслях. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в трансформаторах для мощных преобразовательных подстанций.

Изобретение относится к цепям регулирования электрической мощности для нагрузок, таких, как, например, системы флюоресцентного освещения. .

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в качестве плавно регулируемого сопротивления, в частности в качестве статического компенсатора избыточной реактивной мощности в электрических сетях.
Наверх