Железнодорожный трансформатор (тяговый трансформатор): виды и применение

Железнодорожный трансформатор (тяговый трансформатор): что это такое, виды и как работает

Что такоежелезнодорожный трансформатор? Вы также услышите, что его называют тяговым трансформатором. По сути, это тот комплект, который позволяет использовать электроэнергию для поездов и поддерживающей их инфраструктуры. Однако немаловажно, где он живет:-он либо спрятан втяговая подстанцияпитание ВЛ или третьего рельса от сетки, либо прикручено к самому поезду(локомотив или электропоезд), где он снижает это жесткое верхнее напряжение, чтобы тяговый преобразователь, двигатели и все бортовые вспомогательные устройства могли его использовать.

Вот в чем дело: это не ваши садовые-силовые трансформаторы. Железнодорожные энергосистемы — это жестокие-сильные перегрузки, постоянные переключения, непрерывная-вибрация и гармоники силовой электроники, которые заставили бы плакать обычный трансформатор. Таким образом, железнодорожные трансформаторы создаются более прочными, умными и с совершенно другим набором приоритетов.

Проще говоря, железнодорожный (тяговый) трансформатор – это электрический трансформатор, специально предназначенный для электрификации железных дорог. Его основная работа? Возьмите высокое напряжение и понизьте его до уровня, с которым может работать тяговое оборудование. Но речь идет не только о преобразовании напряжения-, он также обеспечивает гальваническую изоляцию, хорошо взаимодействует с системами защиты и должен выдерживать все неприятные условия эксплуатации, такие как циклические нагрузки, гармоники и механические напряжения, которые возникают на этой территории.

Обычно они появляются в двух основных местах:

1) Трансформатор тяговой подстанции (сторона сети-)

Этот находится между общественной сетью и железнодорожной сетью. Его концерт включает в себя:

 Понижение напряжения с уровней передачи (например, 66–220 кВ) до уровней железнодорожного электроснабжения, таких как25 кВ переменного тока.

 Питание одной или нескольких секций воздушной линии.

 Поддержка схем защиты и управления, чтобы сбои не вывели из строя всю систему.

На большинстве железных дорог переменного тока вы найдете эти подстанции, расположенные вдоль маршрута, чтобы контролировать напряжение, когда поезда потребляют электроэнергию.

2) Бортовой тяговый трансформатор (со стороны поезда-)

Это тот, который вы найдете в электрифицированных поездах переменного тока (25 кВ переменного тока или 15 кВ переменного токасети). Электрически она находится между пантографом и преобразователем тяги,-поэтому цепь выглядит примерно так:

Пантограф → Главный выключатель → Тяговый трансформатор → Тяговый преобразователь → Тяговые двигатели.

Его основные задачи:

 Снижение напряжения воздушной линии до уровня, с которым может справиться силовая электроника.

 Обеспечение нескольких вторичных выходов-не только для тяги, но и для систем отопления, вентиляции и кондиционирования, компрессоров, зарядных устройств, освещения и управления питанием.

Стоит отметить: не в каждой электричке он есть.Системы постоянного тока(подробнее об этом ниже) часто не требуется встроенный трансформатор в том же смысле.

По своей сути этоэлектромагнитная индукцияделаю тяжелую работу:

Первичная обмотка потребляет переменное напряжение высокого-напряжения.

Магнитный сердечник передает эту энергию одной или нескольким вторичным обмоткам.

Вторичные обмотки обеспечивают более низкое напряжение, но более высокие токи.

Однако при использовании на железных дорогах конструкция должна обеспечивать:

 Быстрое изменение нагрузки (поезда, ускоряющиеся, потребляют тонну тока).

 Кратковременные-перегрузки.

 Гармоникиине-синусоидальные токиот этих тяговых преобразователей.

 Термические циклы-температуры повышаются и понижаются в течение всего дня по мере изменения требований к обслуживанию.

Конструкция железнодорожного трансформатора жестко привязана к напряжению и частоте системы. Вот краткое изложение:

1) Однофазные- тяговые трансформаторы (линии переменного тока)

Большинство железных дорог переменного тока фактически работают от однофазного воздушного электроснабжения. Бортовые трансформаторы здесь обычно имеют:

 Однофазная-первичная обмотка.

 Несколько вторичных обмоток (тяговая + вспомогательная).

 Специальная координация изоляции для борьбы с перенапряжениями на воздушных линиях и переключениями.

2) Многофункциональные-обмоточные/преобразовательные-трансформаторы

Современные поезда полагаются наБТИЗКонвертеры на основе -. Итак, вторичные обмотки устроены так, чтобы:

 Кормитьвыпрямители/инверторыэффективно.

 Уменьшите пульсации и увеличьте производительность преобразователя.

 Ручкагармонический нагревлучше,-потому что гармоники – это настоящая головная боль.

3) Автотрансформаторы в системах 2×25 кВ.

Некоторый25 кВсети используют2×25 кВСхема автотрансформатора для снижения падения напряжения и потерь при дальних перевозках. В этой настройке:

В воздушной системе используются фидерный проводник и контактная сеть с разными потенциалами.

По трассе размещаются автотрансформаторы для стабилизации напряжения и управления обратными токами.

Чтобы внести ясность: это не бортовые тяговые трансформаторы,-это частьархитектура поставок.

4) Бортовые трансформаторы масляного-наполненного и сухого-типа

В зависимости от конструкции поезда и предпочтений оператора вы увидите:

Маслозаполнено-:Отличная теплопередача, компактность для своих характеристик, но вам необходимы средства сдерживания и противопожарные/экологические меры.

Сухой-тип/литье из смолы:Нет жидкости, меньший риск разлива, но часто он больше/тяжелее, и охлаждение должно быть-точным.

«Правильный» выбор зависит от стандартов, пространства, воздушного потока, целей пожарной-безопасности и объема обслуживания, который вы готовы выполнять в течение длительного времени.

Железнодорожные трансформаторы созданы для более суровой жизни. Вот что их отличает:

Конструкции различаются, но типичный железнодорожный трансформатор включает в себя:

Сердечник и обмотки:Оптимизирован по эффективности, тепловым характеристикам и гармоничному нагреву.

Система изоляции:Создан, чтобы выдерживать высокие-импульсные нагрузки и длительное-старение.

Втулки/зажимы:Достаточно прочный для вибрации и термоциклирования.

Система охлаждения:Радиаторы, вентиляторы, насосы или принудительные-воздуховоды в зависимости от типа.

Инструментарий:Датчики температуры, устройства-уровня/давления масла (для заправленных маслом-) и интерфейсы мониторинга.

Монтажная конструкция:Разработано с учетом требований к ударам и вибрации на железнодорожном транспорте.

Когда инженеры садятся за определение или сравнение железнодорожных трансформаторов, они смотрят на следующее:

Поддержание работоспособности этих трансформаторов означает регулярный мониторинг и тестирование. Общие практики включают в себя:

 Визуальный осмотр (утечки, загрязнения, состояние охлаждения).

 Проверка сопротивления изоляции и сопротивления обмоток.

 Проверка передаточного числа оборотов.

 Мониторинг температуры и тенденции.

 Испытания масла для маслонаполненных-агрегатов (влажность, электрическая прочность, кислотность).

 Анализ растворенных газов (DGA), где это применимо,-отлично подходит для раннего обнаружения внутренних неисправностей.

 Проверка частичного разряда в некоторых диагностических программах.

Программы обычно регулируются стандартами железнодорожных операторов и национальными правилами-очевидно, что безопасность прежде всего.

Некоторые частые головные боли:

Перегревиз-за перегрузки, сбоев в охлаждении или потерь из-за гармоник.

Старение изоляцииускоряется под воздействием тепла, влаги и электрического напряжения.

Ослабленные соединенияили повреждение свинца в результате вибрации и термоциклирования.

Неисправности втулки/терминала-отслеживание, загрязнение, механическое воздействие.

Деградация масла(окисление, попадание влаги) в маслонаполненные-конструкции.

Совет для профессионалов:-мониторинг на основе тенденций-наблюдение за изменениями с течением времени-гораздо полезнее, чем результат одного теста.

Все ли электропоезда имеют тяговый трансформатор?
Неа. Обычно это делают поезда переменного тока. Во многих системах постоянного тока встроенный тяговый трансформатор не используется таким же образом,-хотя у них все еще есть преобразовательное оборудование.

Чем тяговый трансформатор отличается от обычного трансформатора?
Тяговые трансформаторы специально-созданы для работы на железнодорожном транспорте-вибрациями, перегрузками, быстрыми изменениями нагрузки и гармониками. Обычные промышленные трансформаторы не рассчитаны на такие нагрузки.

Что такое трансформатор тяговой подстанции?
Именно трансформатор на подстанции понижает напряжение сети до напряжения питания железной дороги (например, 25 кВ переменного тока) и питает участки ВЛ.

Железнодорожный трансформатор-или, если хотите, тяговый трансформатор- — это специализированное оборудование, которое абсолютно необходимо на электрифицированных железных дорогах. Независимо от того, питаете ли вы сеть от подстанции или едете в поезде для понижения напряжения, его конструкция полностью ориентирована на работу с суровыми условиями: циклами перегрузки, гармониками, вибрацией, ограниченным пространством и строгими стандартами безопасности. Если вы определяете, поддерживаете или просто пытаетесь максимально эффективно использовать его, вам следует опираться как на международные стандарты, так и на-технические требования, специфичные для железных дорог. Это не просто трансформер-это трансформер, который ходил в спортзал.

Свяжитесь сейчас