авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |

«АГИСТРАЛЫЧЫЕ ЛЕКТРОВОЗЫ листок КОНТРОЛЬНЫЙ СРОКОВ ВОЗВРАТА КНИГА ДОЛЖНА БЫТЬ ВОЗВРАЩЕНА НЕ ПОЗЖЕ УКАЗАННОГО ЗДЕСЬ СРОКА ...»

-- [ Страница 11 ] --

К о м м у т а ц и ю двигателей п р о в е р я ю т : а) при м а к с и м а л ь н о м напря жении, д о п у с т и м о м в п р о ц е с с е э к с п л у а т а ц и и, минимальном токе воз б у ж д е н и я и м а к с и м а л ь н о й с к о р о с т и в р а щ е н и я ;

б ) при т о к е якоря, воз буждении и напряжении, соответствующих номинальному режиму;

в) при м а к с и м а л ь н о м т о к е якоря, м а к с и м а л ь н о м в о з б у ж д е н и и и номи нальном напряжении.

К о м м у т а ц и ю г е н е р а т о р о в п р о в е р я ю т : а) при м а к с и м а л ь н о м т о к е яко ря, м а к с и м а л ь н о м токе в о з б у ж д е н и я и номинальной с к о р о с т и в р а щ е н и я ;

б ) при номинальных т о к е якоря и т о к е в о з б у ж д е н и я и номинальной ско рости вращения.

И с п ы т а н и е при к а ж д о м р е ж и м е н а д о п р о в о д и т ь в течение 30 сек.

Д в и г а т е л и с питанием о т контактной сети и с п ы т ы в а ю т на в о с с т а н о в ление питания. П р и п о м о щ и в ы к л ю ч а т е л я двигатель, р а б о т а ю щ и й при номинальной нагрузке, о т к л ю ч а ю т от п и т а ю щ е г о напряжения, а затем через 0,5—1,0 сек вновь в к л ю ч а ю т. Характеристика сети, питающей двигатель, при этих испытаниях д о л ж н а б ы т ь такой, ч т о б ы в момент по вторной подачи н а п р я ж е н и я о н о с о с т а в л я л о не менее 1,2 н о м и н а л ь н о г о, а в течение в с е г о периода пуска — не менее 0,9 номинального.

При п у с к о в ы х испытаниях д в и г а т е л ь д о л ж е н в ы д е р ж и в а т ь пять пус ков п о д р я д с интервалами м е ж д у ними в 2 мин при минимальном на пряжении и пять п у с к о в — при м а к с и м а л ь н о м. П у с к о с у щ е с т в л я ю т по с х е м е р а б о т ы двигателя на э л е к т р о в о з е. М о м е н т, р а з в и в а е м ы й при э т о м двигателем, д о л ж е н б ы т ь равен м а к с и м а л ь н о м у м о м е н т у двигателя в экс плуатации. П р о в е р к у к о м м у т а ц и и п р о в о д я т на н е о х л а ж д е н н ы х двигате лях п о с л е испытаний на п о в ы ш е н н у ю с к о р о с т ь вращения.

Д в и г а т е л и м о т о р - г е н е р а т о р о в ( п р е о б р а з о в а т е л е й ), как о т м е ч е н о вы ше, и м е ю т с м е ш а н н о е в о з б у ж д е н и е с питанием одной из о б м о т о к от н е з а в и с и м о г о источника. Такие двигатели при к о р о т к о м замыкании в сети м о г у т р а б о т а т ь в г е н е р а т о р н о м р е ж и м е.

П о э т о м у р е к о м е н д у е т с я п о д в е р г а т ь их с л е д у ю щ е м у д о п о л н и т е л ь н о м у испытанию. Д в и г а т е л ь при р а б о т е генератора в х о л о с т у ю в к л ю ч а ю т на м а к с и м а л ь н о е напряжение, п р е д в а р и т е л ь н о включив п р е д у с м о т р е н н ы е с х е м о й з а щ и т н у ю а п п а р а т у р у и у с т р о й с т в а. П о с л е д о с т и ж е н и я у с т а н о в и в ш е г о с я р е ж и м а двигатель о т к л ю ч а ю т от п и т а ю щ е й сети и з а м ы к а ю т н а к о р о т к о. Испытания п о в т о р я ю т д в а ж д ы с интервалом 5 мин. Если двигатель правильно спроекти р о в а н и х о р о ш о изготовлен, т о при всех к о м м у т а ц и о н н ы х испытаниях не д о л ж н о н а б л ю д а т ь с я механических п о в р е ж д е н и й, п е р е б р о с о в на з е м л ю или к р у г о в о г о огня, п о д г о р а н и я к о л л е к т о р а ;

п о с л е этих испытаний кол лектор д о л ж е н б ы т ь пригоден к дальнейшей р а б о т е без дополнительной очистки или о б р а б о т к и.

И з о л я ц и я о б м о т о к в с п о м о г а т е л ь н ы х машин о т н о с и т е л ь н о корпуса и между отдельными о б м о т к а м и д о л ж н а в ы д е р ж и в а т ь в течение 1 мин испытательное с и н у с о и д а л ь н о е н а п р я ж е н и е UUCn ч а с т о т о й 50 гц. Для двигателей с питанием от контактной сети н а п р я ж е н и е м в ы ш е 750 в на пряжение U u c n = 2, 2 5 U + 2000 в;

для в с п о м о г а т е л ь н ы х машин, не свя занных н е п о с р е д с т в е н н о с контактной с е т ь ю, м о щ н о с т ь ю б о л е е 1 кет Uutn = 2 U + 1000 е\ для всех в с п о м о г а т е л ь н ы х машин с питанием от а к к у м у л я т о р о в и напряжением о т н о с и т е л ь н о корпуса не с в ы ш е 40 в Uucn = 2 U + 500 е.

В двух последних случаях н а п р я ж е н и я UUcn не д о л ж н ы быть ниже 1500 е.

Как и для т я г о в ы х двигателей, испытания электрической прочности изоляции в с п о м о г а т е л ь н ы х машин д о л ж н ы п р о и з в о д и т ь с я при темпера турах о б м о т о к, близких к р а б о ч и м т е м п е р а т у р а м. К. п. д. в с п о м о г а т е л ь ных машин м о ж н о практически о п р е д е л я т ь как н е п о с р е д с т в е н н ы м, так и косвенным м е т о д о м. При определении к. п. д. двигателей непосредствен ным м е т о д о м для нагрузки ц е л е с о о б р а з н е е в с е г о и с п о л ь з о в а т ь т а р и р о ванный генератор. В э т о м случае к. п. д. и с п ы т ы в а е м о г о двигателя Р где Р — м о щ н о с т ь, о т д а в а е м а я т а р и р о в а н н ы м г е н е р а т о р о м ;

Рда — м о щ н о с т ь, п о т р е б л я е м а я из сети и с п ы т ы в а е м ы м двигателем;

т] — к. п. д. т а р и р о в а н н о г о г е н е р а т о р а.

При определении к. п. д. г е н е р а т о р о в н е п о с р е д с т в е н н ы м м е т о д о м о б ы ч н о и с п о л ь з у ю т т а р и р о в а н н ы й двигатель.

К. п. д. в с п о м о г а т е л ь н ы х машин косвенным м е т о д о м о п р е д е л я ю т п у тем н а х о ж д е н и я отдельных потерь, как и для т я г о в ы х двигателей. О д н а ко при э т о м дополнитель но у ч и т ы в а ю т и потери в демпферных сопротивле ниях, п о с т о я н н о включен ных в цепь машин при их р а б о т е на э л е к т р о в о з е.

Измерение активного сопротивления обмоток, испытание на повышен н у ю с к о р о с т ь вращения, проверку сопротивления и электрической прочности изоляции, снятие с к о р о с т ных характеристик, на Рис. 259. Принципиальная cxei\ia включения вспо хождение зоны наилуч могательных двигателей при определении зоны шей к о м м у т а ц и и на вспо- наилучшей коммутации:

могательных машинах П — переключатель полярности тока подпитки — отпитки проводят принципиально так же, как и на т я г о в ы х двигателях. С х е м ы проведения этих испытаний д о л ж н ы учитывать о с о бенности конструкции машин. На рис. 259 приведена с х е м а подпитки и отпитки в с п о м о г а т е л ь н ы х двигателей для определения зоны наилучшей коммутации при испытании двигателей м е т о д о м н е п о с р е д с т в е н н о г о на гружения нагрузочным г е н е р а т о р о м.

В н е к о т о р ы х случаях, к р о м е перечисленных испытаний отдельных электрических машин, п р о в о д я т испытания комплектных агрегатов, со с т о я щ и х из п р и в о д н о г о двигателя и р а б о ч е г о механизма ( к о м п р е с с о р а, вентилятора и т. д. ). Эти испытания т а к ж е м о г у т включать типовые и контрольные испытания. И с п ы т ы в а е м ы й агрегат при э т о м д о л ж е н б ы т ь п о л н о с т ь ю у к о м п л е к т о в а н з а щ и т н о й и п у с к о в о й аппаратурой, как и при его у с т а н о в к е на э л е к т р о в о з е, а испытательный с т е н д д о л ж е н о б е с п е чить р е г у л и р о в к у нагрузки в н у ж н ы х пределах путем воздействия на рабочий механизм.

§ 60. ИСПЫТАНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Испытания а с и н х р о н н ы х э л е к т р о д в и г а т е л е й и расщепителей фаз э л е к т р о в о з о в п р о и з в о д я т по п р о г р а м м е, п р е д у с м о т р е н н о й ГОСТом 183—66. Они делятся на к о н т р о л ь н ы е и типовые. П р о г р а м м а испытаний для асинхронных двигателей д о п о л н и т е л ь н о с о д е р ж и т определение мак с и м а л ь н о г о и м и н и м а л ь н о г о значений их в р а щ а ю щ и х м о м е н т о в при пи тании от р а с щ е п и т е л я фаз. Д л я расщепителей фаз п р е д у с м а т р и в а ю т про в е р к у коэффициента а с и м м е т р и и линейных напряжений и оптимальной величины е м к о с т н о й компенсации при но минальной м о щ н о с т и нагрузки и номи нальном значении напряжения однофазной сети.

Трехфазные асинхронные двигатели и с п ы т ы в а ю т по методике, изложенной в Г О С Т а х 7 2 1 7 — 6 6 и 11828—66 с у ч е т о м та ких о с о б е н н о с т е й их р а б о т ы на э л е к т р о в о зах, как к о л е б а н и е в ш и р о к и х пределах на пряжения в контактной сети, несимметрия ф а з н ы х т о к о в, вызванная несимметрией ли нейных н а п р я ж е н и й, в о з д е й с т в и я тряски и вибраций.

Опыт холостого хода. Под холостым х о д о м п о н и м а ю т р а б о т у р а с щ е п и т е л я фаз, п о д к л ю ч е н н о г о к о д н о ф а з н о й сети при от сутствии т р е х ф а з н о й нагрузки на его з а ж и м а х и механической нагрузки на валу. Из э т о г о опыта о п р е д е л я ю т т о к и потери х о л о с т о г о х о д а. С х е м а проведения р е ж и м а хо л о с т о г о х о д а для расщепителя фаз приве дена на рис. 260. Питание его статора д о л ж н о о с у щ е с т в л я т ь с я от источника регу л и р у е м о г о о д н о ф а з н о г о напряжения номи нальной ч а с т о т ы. Н а п р а в л е н и е вращения р о т о р а р а с щ е п и т е л я фаз в ы б и р а ю т из ус Рис. 260. Схема включения ловия получения наименьшей асимметрии асинхронного расщепителя линейных напряжений расщепителя при •фаз для его испытания в ре трехфазной нагрузке. Для исключения жиме холостого хода в о з м о ж н ы х о ш и б о к при определении меха нических п о т е р ь п е р е д проведением опыта х о л о с т о г о х о д а расщепители -фаз м о щ н о с т ь ю д о 150 ква д о л ж н ы п р о р а б о т а т ь 60 мин без нагрузки, причем р е ж и м м о ж н о у м е н ь ш и т ь д о 30 мин при к о н т р о л ь н ы х испыта ниях. П р и испытаниях н е о б х о д и м о о п р е д е л и т ь коэффициент асимметрии л и н е й н ы х напряжений х о л о с т о г о х о д а р а с щ е п и т е л я.

Х а р а к т е р и с т и к и х о л о с т о г о х о д а с н и м а ю т при постепенном пониже нии с п о м о щ ь ю п о т е н ц и а л - р е г у л я т о р а п р и л о ж е н н о г о напряжения, начи ная от н а и б о л ь ш е г о напряжения, р а в н о г о 130% номинального, и кончая в о з м о ж н о н а и б о л е е низким. Д л я п о с т р о е н и я х а р а к т е р и с т и к и х о л о с т о г о х о д а н а д о иметь з а м е р ы 9 — 1 1 точек. П р и проведении опыта и з м е р я ю т л и н е й н ы е и ф а з н ы е н а п р я ж е н и я м е ж д у всеми тремя ф а з а м и, ч а с т о т у, ток и м о щ н о с т ь д в и г а т е л ь н о й о б м о т к и р а с щ е п и т е л я ф а з, по к о т о р ы м затем в ы ч и с л я ю т в с е н е о б х о д и м ы е данные. К о э ф ф и ц и е н т м о щ н о с т и р а с щ е п и теля ф а з при х о л о с т о м х о д е о п р е д е л я ю т по ф о р м у л е 77Г' с08сро = (430) U о* о где U0 — напряжение о д н о ф а з н о й сети при х о л о с т о м х о д е ;

Р0 — в ы х о д н а я м о щ н о с т ь х о л о с т о г о х о д а.

Потери х о л о с т о г о х о д а при номинальной ч а с т о т е АРс = АР0м + АРст + АРм, (431) где — электрические потери в о б м о т к е с т а т о р а расщепителя фаз.

АР0м Потери ЛЛ* = /§(г,1 + г м ), (432) где /'oi и г02 — активное с о п р о т и в л е н и е первой и в т о р о й фаз о б м о т к и при т е м п е р а т у р е опыта.

С у м м у п о т е р ь в стали и механических п о т е р ь АР0 м о ж н о получить вычитанием потерь в двигательной о б м о т к е ДЯолс из п о т р е б л я е м о й м о щ ности х о л о с т о г о х о д а Рхх:

ЬР0=РХХ-АР0М. (433) Д л я разделения механических п о т е р ь и п о т е р ь в стали н е о б х о д и м о п о с т р о и т ь к р и в у ю з а в и с и м о с т и АРС 4- АРМ = (АРс + ДЛю) (U) и экстра п о л и р о в а т ь ее д о пересечения с 10 Рр о с ь ю ординат. О т р е з о к, о т с е к а а кВт емый на оси о р д и н а т, в ы р а ж а ет величину механических по терь.

Если ч а с т о т а f при снятии характеристик холостого хода о т л и ч а е т с я от номинальной ча стоты / м не б о л е е чем на ± 2 %, то измеренные величины н а д о привести к номинальной ч а с т о те. Д л я э т о г о значения линей н о г о напряжения Uo, п о т е р ь в стали АРС и механических по терь АРмех с л е д у е т у м н о ж и т ь fH f L \1 • соответственно н а —, (— ) f \ fJ •ft) Результаты режима холо стого хода можно изобразить графически в виде функции от напряжения U0 с л е д у ю щ и х ве Рис. 261. Характеристики холостого хода личин: т о к х о л о с т о г о х о д а / 0, расщепителя фаз НБ-453А потери х о л о с т о г о х о д а Ро, ко эффициент м о щ н о с т и c o s ф 0, ко эффициент асимметрии линей н ы х напряжений К (для р а с щ е п и т е л я ф а з ). П р и контрольных испыта ниях о г р а н и ч и в а ю т с я о п р е д е л е н и е м т о к а и п о т е р ь х о л о с т о г о х о д а т о л ь к о для н о м и н а л ь н о г о н а п р я ж е н и я. Ч а с т о т у при э т о м м о ж н о не из мерять.

На рис. 261 п р е д с т а в л е н ы х а р а к т е р и с т и к и х о л о с т о г о х о д а р а с щ е п и теля ф а з Н Б - 4 5 3 А.

О п ы т к о р о т к о г о з а м ы к а н и я. П о д о п ы т о м к о р о т к о г о замыкания р а с щепителя ф а з п о д р а з у м е в а ю т питание о б м о т о к его с т а т о р а по п у с к о в о й с х е м е при оптимальной величине п у с к о в о г о сопротивления и з а т о р м о ж е н н о м р о т о р е. И з э т о г о опыта о п р е д е л я ю т токи и потери при к о р о т к о м замыкании, а т а к ж е начальный п у с к о в о й ток. О п ы т о м к о р о т к о г о з а м ы кания п р о в е р я ю т в о з м о ж н о с т ь стоянки р а с щ е п и т е л я ф а з в р е ж и м е ко р о т к о г о замыкания при п у с к о в о й с х е м е и номинальном напряжении в про д о л ж е н и е не менее чем 10 сек. П е р е д началом испытаний д о л ж н а б ы т ь измерена т е м п е р а т у р а о б м о т о к с т а т о р а, а р о т о р з а т о р м о ж е н. Опыт д о л жен п р о в о д и т ь с я при с и н у с о и д а л ь н о м о д н о ф а з н о м напряжении мини мальной величины.

З а т о р м о ж е н н ы й р а с щ е п и т е л ь при опыте в к л ю ч а ю т на напряжение, с о с т а в л я ю щ е е 1 5 — 2 0 % н о м и н а л ь н о г о, затем н а п р я ж е н и е б ы с т р о повы ш а ю т д о значения, о т л и ч а ю щ е г о с я о т н о м и н а л ь н о г о не б о л е е чем на — 2 5 % - = - + 1 5 %. П р и э т о м один з а м е р д о л ж е н б ы т ь произведен при но минальном напряжении или при напряжении, о т л и ч а ю щ е м с я от номи нального не б о л е е чем на 2, 5 %. При э т о м р а с щ е п и т е л ь ф а з д о л ж е н вы д е р ж а т ь испытание в р е ж и м е Ркз к о р о т к о г о замыкания в течение а кдт /7' ! 10 сек.

Коэффициент мощности в — / V cos ipt р е ж и м е к о р о т к о г о замыкания р а с щ е п и т е л я фаз ОМ 1/ / ОМ 600 - * КЗ COS ср^^ = (434) иI 0, ^ КЗЛ КЗ где Uк и 1Кз — о д н о ф а з н о е на т п р я ж е н и е и ток /г короткого за мыкания, по h т р е б л я е м ы й от 200 50 о д н о ф а з н о й се / ти.

К р а т н о с т ь начального пус к о в о г о т о к а расщепителя ф а з о п р е д е л я ю т как отношение на и»

200 чального п у с к о в о г о тока, по Рис. 262. Характеристика короткого замыка- т р е б л я е м о г о от о д н о ф а з н о й се ния расщепителя НБ-453А:

ти, к н а и б о л ь ш е м у ф а з н о м у то /1, /2 и / 3 — токи фаз;

Ul2 — напряжение фазы ку расщепителя при номиналь ных напряжении и нагрузке.

Х а р а к т е р и с т и к и к о р о т к о г о з а м ы к а н и я р а с щ е п и т е л я фаз Н Б - 4 5 3 А по казаны на рис. 262.

Испытание на нагревание. При этих испытаниях п р о в е р я ю т нагрева ние отдельных к о н с т р у к т и в н ы х э л е м е н т о в р а с щ е п и т е л я фаз, предназна ченного для д л и т е л ь н о г о р е ж и м а р а б о т ы. Испытания следует п р о в о д и т ь при неизменной т р е х ф а з н о й э л е к т р и ч е с к о й нагрузке, равной номиналь ной м о щ н о с т и при номинальном напряжении о д н о ф а з н о й сети и опти мальной величине е м к о с т н о й компенсации д о тех пор, пока т е м п е р а т у р а отдельных частей р а с щ е п и т е л я ф а з не б у д е т у с т а н о в и в ш е й с я. Р а с щ е п и тель фаз д о п о л н и т е л ь н о и с п ы т ы в а ю т на нагревание при напряжении од нофазной сети, к о т о р о е на 15% в ы ш е н о м и н а л ь н о г о н а п р я ж е н и я, так как при э т о м токи р а с щ е п и т е л я м а к с и м а л ь н ы е. М а ш и н у м о ж н о начинать испытывать как в х о л о д н о м, т а к и в н а г р е т о м состоянии. Д л я с о к р а щ е ния времени нагрузка р а с щ е п и т е л я ф а з в начале испытаний в течение 15—20 мин м о ж е т с о с т а в л я т ь 120% его номинальной м о щ н о с т и. При испытании и з м е р я ю т т е м п е р а т у р у у з л о в машины и о к р у ж а ю щ е г о в о з д у ха. О т с ч е т ы показаний п р и б о р о в, и з м е р я ю щ и х ф а з н ы е, линейные напря жения и токи, р е к о м е н д у е т с я п р о и з в о д и т ь через к а ж д ы е 30 мин.

По достижении практически установившейся температуры отдель ных частей машины ее останавливают и замеряют температуру нагрева одним из известных методов. Температуру о б м о т о к статора рекомендует ся измерять методом сопротивления, но допускается также применение температурных детекторов, термосопротивлений или термопар. При ис пользовании метода сопротивлений превышение температуры медной об мотки над температурой о х л а ж д а ю щ е й среды определяют по форму ле (401).

Если температуру обмотки м о ж н о измерить только через 15—20 сек после отключения машины, то для определения действительного пере грева вводят корректировку на остывание машины так же, как это де лается при испытаниях тяговых двигателей.

Для определения температуры подшипников рекомендуется исполь зовать температурные детекторы и термометры, а для определения тем пературы стали — детекторы или термометры.

Снятие рабочих характеристик. Для проверки гарантированных зна чений к. п. д., коэффициента мощности, коэффициента асимметрии и скольжения необходимо снять нагрузочные характеристики расщепителя фаз. Нагрузочные испытания проводят при номинальной мощности на грузки, номинальном напряжении и при предельных допустимых откло нениях напряжения однофазной сети ( + 15-= 2 5 % ) от номинального.

Испытания надо проводить при оптимальном значении емкостей компен сации. Нагрузки по своему характеру должны быть аналогичны той нагрузке, для питания которой предназначен расщепитель. Так как асин хронные двигатели при пониженной нагрузке на валу работают также в режиме расщепителя фаз, при испытании нагрузка каждого из них не должна быть ниже 50% его номинальной мощности. Из этих же с о о б ражений не рекомендуется использовать для нагрузки расщепителя фаз двигатели номинальной м о щ н о с т ь ю более 5 0 % номинальной мощности расщепителя.

Испытания проводят по схеме (рис. 263), измеряя линейные и фаз ные напряжения, токи, фазные мощности расщепителя фаз, ток и мощ ность, потребляемые трехфазной нагрузкой из однофазной сети, токи и суммарную мощность, п о т р е б л я е м у ю нагрузкой. Мощность, потребляе м у ю трехфазной нагрузкой, замеряют методом трех ваттметров или ме тодом двух ваттметров.

Мнение, что к. п. д. расщепителя фаз равен отношению мощности,, потребляемой трехфазной нагрузкой, к мощности, потребляемой систе мой из сети, не вполне правильно. В идеальном случае при симметрии линейных напряжений системы расщепитель фаз преобразует примерно половину мощности, потребляемой трехфазной нагрузкой. При емкост ной компенсации часть мощности трехфазной системы напряжений пре образуется конденсаторной батареей помимо расщепителя.

К. п. д. следует определять как отношение мощности Р 2, преобразо ванной расщепителем фаз для получения трехфазной системы, к мощно сти Р ь потребляемой им:

,-A-fl \ (435) Р, I 2Р,+Р + АР) где Р — мощность механической нагрузки на валу;

АР — потери расщепителя фаз, которые представляют собой раз ность м е ж д у м о щ н о с т ь ю, потребляемой системой от однофаз ной сети РСу и м о щ н о с т ь ю, потребляемой трехфазной нагруз кой 2 Р К ;

= Р\р + Ргр + Рзр — сумма показаний трех ваттметров, изменяю щих фазные мощности расщепителя фаз.

Наличие коэффициента 2 в выражении (435) объясняется тем, что мощность генераторной обмотки является составной частью замеряемой мощности двигательной фазы.

При отсутствии механической нагрузки на валу расщепителя вели чина Р в выражение (435) не входит;

этим выражением учитываются изменения режима р а б о т ы отдельных о б м о т о к расщепителя фаз, причем не требуется учитывать знаки показаний ваттметров. Одна из фаз дви гательной обмотки в определенных условиях м о ж е т работать в генера торном режиме, так ж е как генераторная о б м о т к а, преобразуя однофаз ную систему напряжений в трехфазную. Так, в расщепителе фаз НБ-453А в зависимости от напряжения однофазной сети при номиналь ной мощности нагрузки первая фаза м о ж е т работать в генераторном и двигательном режимах. При более высоком напряжении она работает в генераторном режиме, а при пониженном напряжении — в двигатель ном режиме, о чем свидетельствует отклонение стрелки ваттметра в про т и в о п о л о ж н у ю сторону и баланс мощностей расщепителя фаз (табл. 51).

Таблица их% и23 !с C/.i 'pi 'рз 7 Р2 "зр "•я "2Р CSф O вв вв вв кет в в в ва ва в ва ва в в в 123 0,605 174 192 92.5 440 135 168 87.6 0,825 380 122 88 128 88,2 0, 280 ЬР=Рр АР = Р, С k '„2 '« РРЗ РР Я Р1 '«1 - Р2 (Р Л " П мкф а кет/В а а кет кет а кет в в в в в в в кет -яяз в в кет 6, 1,6 0,934 0,787 6, 86, 195 18, 28, 4, 0, 6 0,9-19 0, 7 8 4, 4, 162 83, 15, 20, 0, 6,8 0,955 0,754 4,0 4, 133 84, 12,2 14, -1, В табл. 51 даны р е з у л ь т а т ы т и п о в ы х испытаний расщепителя ф а з НБ-453А при номинальной м о щ н о с т и нагрузки и оптимальной величине емкостной компенсации.

Коэффициент мощности c o s e ( 4 3 6 ) UJc с о о т в е т с т в е н н о м о щ н о с т ь и ток, п о т р е б л я е м ы е системой где Ре, /с ( р а с щ е п и т е л ь фаз и н а г р у з к а ) из о д н о ф а з н о й сети.

В данном с л у ч а е c o s ср — величина у с л о в н а я, фактически в ы р а ж а ю щая коэффициент м о щ н о с т и с и с т е м ы, в к о т о р у ю в х о д я т р а с щ е п и т е л ь фаз и нагрузки.

К о э ф ф и ц и е н т а с и м м е т р и и линейных н а п р я ж е н и й k a определяется как отношение н а п р я ж е н и я о б р а т н о й п о с л е д о в а т е л ь н о с т и U0\ к напря ж е н и ю прямой п о с л е д о в а т е л ь н о с т и t / n, полученных при разложении несимметричной с и с т е м ы линейных н а п р я ж е н и й на симметричные со составляющие:

100 о/о. (437) / k и.

jfLz Если с и с т е м а линейных на пряжений н е с о д е р ж и т с о с т а в л я ю щ е й нулевой последова тельности, т. е. в е к т о р ы, выра жающие линейные напряже ния, о б р а з у ю т з а м к н у т ы й тре угольник, то составляющие прямой и о б р а т н о й п о с л е д о в а Рис. 264. Графическое определение коэффи^ тельности можно определять циента асимметрии графически, как п о к а з а н о на рис. 264.

Система напряжений представлена тремя векторами, образующи ми замкнутый треугольник. О с т а в л я я о д н у с т о р о н у треугольника, на пример, U12 н е п о д в и ж н о й, п о в о р а ч и в а ю т вектор Uz\ против часовой стрелки, а вектор U 2 з — по ч а с о в о й стрелке на 120° в о к р у г концов век т о р а U12 как центра в р а щ е н и я. С о е д и н и в концы п о в е р н у т ы х векторов, п о л у ч а ю т DE = 3 U n. П о в о р а ч и в а я в е к т о р ы и 1/2з на 120° в о б р а т ном направлении: U 2 з — против ч а с о в о й стрелки, UZ\ — по часовой, по лучим FG = 3 U0.

К о э ф ф и ц и е н т а с и м м е т р и и т р е х ф а з н о й с и с т е м ы напряжений м о ж н о т а к ж е определить по н о м о г р а м м а м (рис. 2 6 5 ).

П у с к о в ы е испытания п р о в о д я т для определения н а д е ж н о с т и и вре мени пуска р а с щ е п и т е л я фаз по п у с к о в о й с х е м е, при минимальном на пряжении о д н о ф а з н о й сети, р а в н о м 0,75 UH. В р е м я пуска и з м е р я ю т се к у н д о м е р о м или по о с ц и л л о г р а м м а м п у с к о в ы х т о к о в. В п р о ц е с с е испытаний п р о в е р я ю т в о з м о ж н о с т ь пуска при л ю б о м положении р о т о ра, т а к как при пуске в о з м о ж н ы случаи его «прилипания». Р е з у л ь т а т ы пусковых испытаний д а н ы в т а б л. 52.

Испытания на к р а т к о в р е м е н н у ю п е р е г р у з к у т о к о м п р о в о д я т при номинальном напряжении о д н о ф а з н о й сети по схеме, п о з в о л я ю щ е й по лучить токи в ф а з а х р а с щ е п и т е л я, р а в н ы е 1,5 / н • Д о п у с к а ю т п о в ы ш е н и е напряжения на 10% от н о м и н а л ь н о г о. П е р е г р у з к у полуторакратным Таблица Расщепитель фаз Параметры НБ- НБ- НБ- НБ-453А 0, 0, 0, 0, Пусковое сопротивление в ом^ 9, 8, Время пуска в сек.

5, 6, 5, 4, Млуск в кГ-м 20, 19, 18, 16, Мтах в кГ-м 1, 1, 1, 1, М т т в кГ-м т о к о м м о ж н о получить, п о д к л ю ч и в к р а с щ е п и т е л ю т р е х ф а з н ы е асин хронные двигатели б е з е м к о с т н о й к о м п е н с а ц и и, а т а к ж е в к л ю ч и в д о полнительно активное и и н д у к т и в н о е с о п р о т и в л е н и я на с о о т в е т с т в у ю Испытания на п о л у т о р а к р а т н ы й т о к нагрузки в течение 2 мин ре комендуется п р о в о д и т ь п о с л е н а г р у з о ч н ы х испытаний р а с щ е п и т е л я фаз.

М а к с и м а л ь н ы й и минимальный в р а щ а ю щ и й м о м е н т р а с щ е п и т е л я фаз и асинхронных двигателей, п и т а ю щ и х с я о т него, д о л ж е н б ы т ь о п р е д е лен из кривой з а в и с и м о с т и в р а щ а ю щ е г о м о м е н т а о т с к о л ь ж е н и я М = = M ( s ). З а в и с и м о с т ь М = M ( s ) с н и м а ю т при включении расщепителя по п у с к о в о й с х е м е, приведенной на рис. 267, на н а п р я ж е н и е о д н о ф а з н о й сети Uс = 0,7 Un. В р а щ а ю щ и е м о м е н т ы о п р е д е л я ю т н е п о с р е д с т в е н н ы м измерением при н а г р у з к е р а с щ е п и т е л я ф а з или двигателей б а л а н с и р ным г е н е р а т о р о м п о с т о я н н о г о т о к а, э л е к т р о м а г н и т н ы м т о р м о з о м или тарированным г е н е р а т о р о м п о с т о я н н о г о т о к а по Г О С Т у 7217—66.

С к о л ь ж е н и е о п р е д е л я ю т одним из известных с п о с о б о в.

П о р е з у л ь т а т а м испытаний п о д с ч и т ы в а ю т величины скольжения м о м е н т о в р а с щ е п и т е л я ф а з и с т р о я т з а в и с и м о с т ь М = M ( s ), показан ную на рис. 268. В р а щ а ю щ и й м о м е н т М = 0,975 А _ ( 1, 0 1 / я /0), (438) + п где Е0 — э. д. с. х о л о с т о г о х о д а т о р м о з н о й м а ш и н ы при токе в о з б у ж дения 1в\ п — скорость вращения тормозной машины;

/ л — ток тормозной машины;

/ 0 — т о к х о л о с т о г о х о д а т о р м о з н о й м а ш и н ы при заданных вели чине U = c o n s t и с к о р о с т и в р а щ е н и я п.

24 Заказ 1278 3 Скольжение подсчитывают по формуле пс— п (439) s= где п с — синхронная скорость вращения.

юЛ 6) Рис. 267. Схемы для снятия зависимости М = M(s):

а — для асинхронного расщепителя фаз (АРФ) при питании от однофазной сети;

б — для асинхронного двигателя при питании от асинхронного рас щепителя фаз 10 20 30 40 50 60 70 80 90 s% Рис. 268. Зависимость М = M(s) расщепителя фаз НБ- Испытания на вибрацию. Вибрация и тряска электрических машин приводят к ускоренному повреждению их обмоток и подшипников, об разованию трещин в таких деталях, как подшипниковые щиты.

Величина вибрации (размах или двойная амплитуда колебаний) электрических машин, замеренная в вертикальном, продольном и попе речном направлениях, зависит от дисбаланса ротора машины. Для определения этой зависимости машину устанавливают на резино-метал лических амортизаторах (например, на амортизаторах А К С С - 3 0 0 ) на массивной плите. Требуемый баланс с о з д а ю т грузами весом 50— 1000 г, которые закрепляют в шпоночной канавке вала на постоянном расстоянии от оси вращения. Величину вибрации замеряют вибромет ром ВПУ-1 с пределом измерений д о 500 мкм, обеспечивающим точ ность замера 10%.

На рис. 269 и 270 показаны зависимости вибраций от дисбаланса для электродвигателей АП81-4 и АС81-6, построенные по усредненным данным, полученным при замерах вибрации на десяти электродвигате лях к а ж д о г о типа.

На величину вибрации электрических машин влияют т а к ж е осно вания, на которых они установлены и закреплены, несимметрия токов в фазах статорной обмотки, вызывающая переменные радиальные силы, мкм ш т зоо 300 у / = Г I- = о • гцоо гсп 600,2Ш Гсп 1200 1200 Дисбаланс Дисбаланс Рис. 269. Зависимость вибраций от дис- Рис. 270. Зависимость вибрации от дис баланса ротора электродвигателя баланса ротора электродвигателя АС8К-6 в плоскостях:

АП81-4:

/ — поперечной;

2 — продольной;

3 — вер 1 — в поперечной плоскости;

2 — в продоль ной плоскости;

3 — в вертикальной плоскости тикальной действующие м е ж д у статором и р о т о р о м, и изменение скорости враще ния ротора из-за колебания напряжения в контактной сети. Последнее особенно заметно влияет на режимы работы центробежных вентилято ров, в которых могут одновременно возникать вибрации аэродинамиче ского характера. Так, при л а б о р а т о р н ы х исследованиях двигателя АП81-4 с вентилятором Ц13-50 № б б ы л о о б н а р у ж е н о, что первая кри тическая скорость двигателя без вентилятора равна 380 об/мин, а ам плитуда колебаний достигает 2,5 мм. При скорости 1200 об/мин ампли туда колебаний равна 0,25 мм, причем частота колебаний не совпадает с частотой вращения двигателя. При номинальной скорости, равной 1470 об/мин, вибрация двигателя практически равна нулю. Для систе мы двигатель — ротор вентилятора первая критическая скорость имеет место при 365 об)мин, а при 1400—1500 об!мин наблюдаются колеба ния системы, не с о в п а д а ю щ и е с частотой вращения. Причиной их явля ются собственные колебания ротора вентилятора.

Установка ротора в к о ж у х е приводит к небольшим изменениям критических скоростей вращения и значительному уменьшению ампли туды колебаний, что объясняется дополнительной связью через задний 24* диск системы двигатель — ротор с системой к о ж у х — испытательный стенд.

Влияние вибрации на р а б о т у электрических машин увеличивается в процессе их эксплуатации на электровозе. Так, например, при кон трольной проверке в эксплуатации 100 электровозов BJI60 было обна ружено, что вибрацию д о 40 мкм имели 6 6 % электродвигателей АС81- и 7 6 % электродвигателей АП81-4. Соответственно 29 и 2 1 % этих дви гателей имели вибрацию 40—100 мкм. У 6 0 % расщепителей фаз вибра ция составляла 100 мкм, а у 3 0 % — 100—160 мкм.

При определении величин вибраций ? кузове электровоза BJI80K-038 ускорениемерами балочного типа с проволочными преобра f зователями было установлено, что о б о р у д о в а н и е электровоза подвер гается вибрациям с частотами от 2,5 д о 100 гц. Частоты 2,5—15 гц со ответствуют частотам колебания электровоза как упругой механической системы. Вибрации с частотой примерно 25 гц вызваны неуравновешен ностью роторов электрических машин, расположенных в кузове, кроме двигателей осевых вентиляторов, частота вибраций которых равна при мерно 50 гц. Вибрация частотой 100 гц возникает из-за питания асин хронных двигателей несимметричным напряжением.

ГЛАВА XII ТЯГОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ § 61. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТРАНСФОРМАТОРАМ В настоящее время на электровозах применяют тяговые трансфор маторы с масляным охлаждением.

Работа тяговых трансформаторов зависит от условий работы элек тровоза. Они могут работать в следующих условиях.

1. При возможном отклонении напряжения на токоприемнике в пре делах + 15 2 5 % от номинального.

2. При воздействии вибраций и толчков, вызываемых динамиче скими воздействиями подвижного состава. В о время движения электро воза частота колебаний трансформатора составляет 1,5-—30 гц при ус корении в вертикальном направлении 0,3g и 0,2g в горизонтальном поперечном направлении. Расчетное ускорение при ударе вдоль оси электровоза принимают равным 1 g. П о условиям достижения мини мального веса и размеров трансформатора для его размещения на электровозе необходимо предельное использование активных мате риалов.

3. При воздействии на обмотки трансформатора как атмосферных, так коммутационных перенапряжений, возникающих при работе электровоза. Величина последних зависит от параметров схемы элек тровоза и может достигать во вторичной цепи значительных величин (амплитудных значений до 10 кв и более).

4. При значительных динамических усилиях в обмотках, при глу хих коротких замыканиях и при обратных зажиганиях выпрямителей.

5. При температуре воздуха о х л а ж д а ю щ е г о трансформатор в пре делах от + 4 0 -т- —50° С.

6. При дополнительных механических нагрузках на бак трансфор матора от установленного на нем оборудования, например, переходных реакторов, переключателя ступеней и др.

Тяговые трансформаторы электровозов отличаются от обычных трансформаторов очень широким диапазоном регулирования выходного напряжения.

Трансформаторы должны обладать высокой надежностью, рабо тать без дополнительных профилактических ремонтов в промежутке времени между большими периодическими ремонтами, при которых воз можна подъемка керна с проверкой, и восстановлением всех креплений.

При проектировании трансформаторов все эти условия должны быть учтены.

373* § 62. СПОСОБЫ Р Е Г У Л И Р О В А Н И Я НАПРЯЖЕНИЯ И ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ Конструкция тяговых т р а н с ф о р м а т о р о в в значительной степени за висит от принятого с п о с о б а регулирования напряжения на электровозе.

Напряжение на выходе трансформатора регулируют изменением числа включенных витков его обмоток. В практике отечественного электрово зостроения наиболее широкое распространение получило регулирова ние путем изменения числа витков вторичной обмотки, или низковольт ное регулирование (регулирование на низшей стороне трансформато р а ). В о з м о ж н ы два с п о с о б а такого регулирования: согласованное и встречно-согласованное. Из них наиболее широко применяют регули рование вторым с п о с о б о м.

При высоковольтном регулировании (регулировании на высшей стороне т р а н с ф о р м а т о р а ) н е о б х о д и м о применение системы двух транс ф о р м а т о р о в — автотрансформатора и трансформатора с постоянным коэффициентом трансформации.

Их совмещение в одной магнит ной системе приводит к возникно вению так называемых трех стержневых трансформаторов.

При низковольтном регулиро вании обмотка низкого напряже ния разделяется на две части: не г з k регулируемую (основная о б м о т ка) и регулировочную (регули 6) Я) ровочная о б м о т к а ). В практике отечественного тягового транс Рис. 271. Схема расположения обмоток на сердечнике: форматоростроения на сердечни 1 — сердечник;

2 — постоянная часть обмот ках обмотки располагают обычно ки НН\ 3 — обмотка ВН;

4 — регулировоч ная часть обмотки И И тремя концентрическими катуш ками с каналами в осевом и ра диальном направлении для соблюдения изоляционных расстояний м е ж д у витками и циркуляции о х л а ж д а ю щ е г о масла.

Первой у сердечника р а с п о л а г а ю т о б м о т к у низкого напряжения ННо. Затем р а з м е щ а ю т о б м о т к у высокого напряжения ВН и снаружи регулировочную о б м о т к у ННр низкого напряжения (рис. 271, а). Воз м о ж н о т а к ж е размещение о б м о т о к, показанное рис. 271, б, но во втором случае реактанц о б м о т о к В Н — Н Н в 2 — 3 раза больше, чем в первом.

К р о м е того, при согласном включении частей обмотки Н Н основные ее части сцеплены с трапецевидным полем, с о з д а ю щ и м добавочные по тери в ней. О б м о т к а собственных н у ж д С Н состоит из нескольких ка тушек, размещенных во внешнем блоке катушек к а ж д о г о стержня м е ж д у группами катушек Н Н (одни на XU высоты и другие — на 3Д вы соты н а р у ж н о г о блока к а т у ш е к ).

Регулировочная о б м о т к а разделена на несколько ступеней, число витков которых равно м е ж д у собой. Наибольшее напряжение на о б м о т ке НН (выводы ах — Ох на рис. 272) получается при согласном вклю чении основной и всей регулировочной обмотки (соединение Х\ — 1).

П о мере выключения секций регулировочной обмотки напряжение сни жается, и при ее полном выключении остается только напряжение на зажимах а \ — х х обмотки. Дальнейшего уменьшения напряжения до стигают встречным включением основной обмотки и ступеней регулиро вочной обмотки. О б ы ч н о число витков основной обмотки несколько больше, чем регулировочной обмотки. Так, при встречном включении напряжение н е б о л ь ш о е ( 4 0 — 7 0 в);

о н о с о о т в е т с т в у е т первой ступени регулирования.

При в ы с о к о в о л ь т н о м регулировании с т р е х с т е р ж н е в ы м т р а н с ф о р м а т о р о м (рис. 273) п о п е р е ч н о е сечение с р е д н е г о с т е р ж н я р а в н о сече нию д в у х крайних с т е р ж н е й. Н а о д н о м из крайних с т е р ж н е й р а з м е щ е н а о б м о т к а а в т о т р а н с ф о р м а т о р а, подключенная к контактной сети. Эта ннп нн0 ннп СН ННп ) а о 02 0, ц 3 5 6 7 Вторая ветвь Первая ветвь Рис. 272. Принципиальная схема обмоток трансформатора ОЦР-5600/ для двухполупериодной схемы выпрямления •обмотка р а з б и т а на р я д ступеней о б ы ч н о с о д и н а к о в ы м числом вит ков, в ы в о д ы от к о т о р ы х присоединены к в ы с о к о в о л ь т н о м у п е р е к л ю ч а телю. На этом ж е стержне размещают обмотку собственных нужд.

amp Рис. 274. Распределение тока в об мотке автотрансформатора:

У а тр— напряжение на зажимах об ОС мотки автотрансформатора;

и 0\А — соответственно линии измене Рис. 273. Схема трансформато ния тока /2 и /1;

ABC — ломаная ли ра с высоковольтным регули- ния расчетной нагрузки для выбора рованием сечения меди обмотки На среднем с т е р ж н е н а х о д я т с я о б м о т к а В Н, п и т а ю щ а я с я от о б мотки а в т о т р а н с ф о р м а т о р а, и в ы х о д н а я о б м о т к а Н Н. Ч и с л о витков о б мотки а в т о т р а н с ф о р м а т о р а в д в о е б о л ь ш е числа витков о б м о т к и ВН.

Так как н а п р я ж е н и е на о б м о т к е а в т о т р а н с ф о р м а т о р а АТр постоянно, т о магнитный п о т о к, с о з д а в а е м ы й е ю в крайнем с т е р ж н е, всегда п о с т о янен и не з а в и с и т от ступени регулирования.

При крайнем н у л е в о м п о л о ж е н и и п е р е к л ю ч а т е л я напряжение на о б м о т к а х В Н и Н Н р а в н о нулю, т а к как магнитный п о т о к в среднем с т е р ж н е равен н у л ю и весь магнитный п о т о к з а м ы к а е т с я через стер жень 3. П о мере п е р е д в и ж е н и я контакта переключателя на п о с л е д у ю щие позиции р а з м а г н и ч и в а ю щ е е д е й с т в и е о б м о т к и В Н у м е н ь ш а е т с я, и часть м а г н и т н о г о п о т о к а о т в е т в л я е т с я в средний стержень. При сред 375* нем положении контакта переключателя весь поток стержня 1 замыка ется через стержень 2. При дальнейшем передвижении контакта пере ключателя поток в среднем стержне превышает поток в стержне Л а на последней ступени регулирования поток среднего стержня распре деляется поровну м е ж д у крайними стержнями.

Таблица Трансформаторы ю Ю ю.

ю ( N ю м о сч ( N м сч о* о « о о I»

* о о о Наименование о о о о СО о to CN СО ю ю N ж а & а а U-, Д Я Сь о S О О О Электровозы, на которых установ ф фр ф п ВЛ лены трансформаторы ВЛ60 ВЛ80 В Л 80 В К Номинальное напряжение перемен ного тока со стороны первичной обмотки трансформатора (или автотрансформатора) в в.... 25 О О 25 000 25 000 25 О 25 000 25 Номинальная частота в гц... 50 50 50 50 Номинальное напряжение, выпрям ленное на выводах основной вто 1 ричной обмотки, в в 1 650 970 1 100 Напряжение обмотки трансформа тора при холостом ходе в в:

25 О О 25 О 25 000 25 первичной 25000 25. 2 060 1 255, одной ветви вторичной тяговой 2 060 1 230, Г 390 — 625, 479 606, собственных нужд 399 396, 229 627, 434, 238 — возбуждения тяговых двига телей при торможении... — — — — — Номинальная мощность обмотки в ква\ автотрансформатора 7 4 — — первичной трансформатора.. 5 244 2 400 5 4 630 6 4 вторичной 4 944 2 300 5 4 305 — собственных нужд 300 300 325 возбуждения тяговых двигате лей при торможении... — — — — Номинальный (длительный) вы прямленный ток обмотки в а:

автотрансформатора 176, — — — — 96 249,3 первичной трансформатора.. 209,8 185,2 163, 1 200 6 708 4 2 каждой ветви основной вторич- 3 500 3 ной 1 243 собственных нужд 520 возбуждения тяговых двигате 545 лей при торможении... — — — — Суммарные потери трансформатора 106 в ква \... — — Напряжение короткого замыкания 9,8 9,82 — — в % Размеры трансформатора в мм:

2 026 2 2 770 2 2 длина — 1 2 000 1 ширина — — 3 2 2 889 2 высота — 12 10 9 12 400 10 500 6 Вес трансформатора в кг....

В том числе:

6 3 5 800 6 000 выемной части....... — бака с арматурой и охладите 2 3 700 2 000 1 175 1 лями — 2 500 2210 2 2 900 1 масла — 376* При регулировании величина тока в секциях обмотки автотранс форматора неодинакова и зависит от положения переключателя. На рис. 274 приведена диаграмма распределения токов в плечах обмотки автотрансформатора, основывающаяся на равенстве их н. с. По этой причине обмотку автотрансформатора можно выполнять из провода различного сечения, применяя для крайних секций провод увеличенно го сечения, а для средних — уменьшенного.

Из-за низкого реактанца механическая устойчивость обмотки авто трансформатора мала, и при коротких замыканиях в переключателе величина динамических усилий между витками настолько возрастает, что может вызвать повреждение обмотки.

П о типу применяемых сердечников различают стержневые и бро невые трансформаторы. В отечественных тяговых трансформаторах применяют в основном двухстержневые сердечники с цилиндрическими обмотками на обоих стержнях, расположенными концентрически. О б мотки могут быть соединены последовательно или параллельно.

При сердечнике броневого трансформатора обмотки располагают на среднем стержне, а сечение крайнкх стержней, охватывающих об мотку снаружи, равно половине сечения средних стержней. В этом случае применяют преимущественно чередующиеся обмотки дискдвого типа, хотя могут быть использованы и цилиндрические обмотки, как при стержневом трансформаторе.

Большинство зарубежных фирм изготовляют тяговые трансформа торы броневого типа с чередующимися дисковыми обмотками для ре гулирования напряжения как на высокой стороне, так и низкой. Такие тяговые трансформаторы имеют существенные преимущества по срав нению с трансформаторами стержневого типа. Они применены на элек тровозах Ф и других. В Советском С о ю з е были изготовлены опытные электровозы BJ180B, на которых установлены трехстержневые транс форматоры ОЦРН-7300/25 с высоковольтным регулированием напря жения.

Для уменьшения размеров трансформатора и сокращения рас стояния между осями стержней обмотка автотрансформатора имеет эллиптическую форму, а остальные обмотки — цилиндрическую.

Основные данные трансформаторов, применяемых на магистраль ных электровозах, эксплуатируемых в С С С Р, приведены в табл. 53.

§ 63. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ Методика расчета тяговых трансформаторов для выпрямительных электровозов частотой 50 гц впервые в С С С Р разработана Московским электрозаводом. В дальнейшем рассмотрены основные положения ме тодики расчета трансформаторов.

Так как в настоящее время на отечественных электровозах приме няют тяговые трансформаторы стержневого типа с концентрическими обмотками и низковольтным регулированием напряжения, то ниже рас смотрена схема расчета трансформатора этого типа.

Задание на проектирование. Для проектирования трансформатора выдается задание, в котором должно быть указано следующее:

назначение трансформатора, система регулирования напряжения, схема выпрямления, обмотки трансформатора, их назначение, схема и номинальное напряжение обмоток, режимы их работы, величина нагру зок обмоток трансформатора;

пределы колебаний напряжения на токоприемнике;

377* для обмотки Н Н число ступеней регулирования, напряжение сту пеней, в том числе первой, выпрямленное напряжение в длительном (часовом) режиме на зажимах тяговых двигателей;

напряжение короткого замыкания обмоток В Н — Н Н (на послед ней ступени регулирования) и В Н — СН;

способ охлаждения трансформатора, ориентировочное количество воздуха для охлаждения.

Кроме того, могут быть даны указания по конструкции трансфор матора и другие специальные указания.

Сведения, необходимые для составления предварительной конструк тивной схемы трансформатора. Выбор размеров сердечника производят на основе имеющегося опыта конструирования трансформаторов. Ори ентировочно для двухстержневого трансформатора сечение стержня и его диаметр можно определить по следующим формулам. Активное се чение стержня (440) П = С\/ * 109 см\ Р V fBj где С — постоянная;

С « 0,5;

Р — мощность трансформатора в ква\ 6 = — — отношение веса стали к весу меди;

Ом В — индукция в стержне в гс;

j — средняя плотность тока в обмотках в а/мм2.

Напряжение в в, приходящееся на один виток обмотки, и, = 4,44/ЯЛ • 1 0 ~ \ (441) Диаметр стержня 758 Уй~9 „,оч (442) D= — в см, у VKKB где k3 — коэффициент заполнения сечения сталью;

ku — коэффициент использования площади круга.

Однако приведенные зависимости не дают оптимального значения размеров стержня, поэтому окончательный выбор размеров производят после сравнения нескольких вариантов расчета трансформатора. Диа метры стержней нормализованы (нормаль ОАИ614001-62). Размеры стержня, полученные по формулам (440) и (442), округляют до бли жайшего нормализованного размера. Если расчетом выявлено, что оп тимальные данные трансформатора получаются при применении стерж ня нестандартного диаметра, то этот диаметр может быть принят для производства.

Сердечник трансформатора выполняют ступенчатым с поперечным сечением, приближающимся к кругу. Чем больше число ступеней, тем больше площадь активного сечения стали и тем лучше используется объем, в котором размещается сердечник. Но увеличение числа ступе ней усложняет технологический процесс изготовления сердечника, по вышая его стоимость. Для шестиступенчатых сердечников коэффициент использования ku = 0,9, для семиступенчатых ku = 0,93.

Ярмо выполняют также ступенчатым, а для снижения дополни тельных потерь, вызываемых неравномерным распределением индукции по сечениям стержня и ярма, и снижения тока холостого хода активное сечение ярма увеличивают на 5 % по сравнению с активным сечением стержня.

378* Сердечник т р а н с ф о р м а т о р о в изготовляют из горячекатаной или холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,35 мм, 0,5 мм марок Э41, Э42, Э43, Э43А, Э310, Э320, ЭЗЗО, ЭЗЗОА ( Г О С Т 802—58).

Для -тяговых т р а н с ф о р м а т о р о в применяют исключительно холодноката ную сталь, п о з в о л я ю щ у ю повысить по сравнению с горячекатаной ста лью индукцию в сердечнике и снизить потери. Для сердечников, изго товленных из стали толщиной 0,5 мм, индукция в стержне при номи нальном напряжении должна быть равна примерно 15 000—15 500 гс.

Эта величина индукции принята из условий нормальной р а б о т ы транс форматора при повышении напряжения на 15% по сравнению с номи нальным.

Перед сборкой сердечника листы стали изолируют лаком с после дующей сушкой в печах. При применении лака уменьшается активное сечение стали, что учитывается при расчете коэффициентом заполне ния k3. Для покрытой лаком стали толщиной 0,35 мм обычно k3 = 0,9, а толщиной 0,5 мм k 3 = 0,93.

П о с т о я н н у ю о б м о т к у Н Н стержневых тяговых, т р а н с ф о р м а т о р о в выполняют винтовой с радиальными о х л а ж д а ю щ и м и каналами, размер « а Рис. 275. Схема транспозиции проводников:

а — специальная;

б — стандартная которых фиксируют прокладками из электрокартона, закрепленными на рейках. При применении двухполупериодной схемы выпрямления с нулевой точкой на каждом стержне р а з м е щ а ю т две совмещенные винто вые обмотки, принадлежащие различным ветвям. Такое включение обеспечивает равновесие н. с. первичной и вторичной о б м о т о к на каж д о м стержне.

При значительных токах нагрузки витки обмотки составляют из параллельных проводов, намотанных плашмя на рейках, установлен ных на бумажно-бакелитовом цилиндре, диаметр которого выбирают в соответствии с диаметром стержня. Ч т о б ы избежать неравномерного распределения тока в параллельных проводниках винтовой обмотки, вызванного разным положением проводников в поле рассеяния и в свя зи с этим различием полных сопротивлений, применяют транспозицию проводников. Имеется несколько с п о с о б о в такой транспозиции. Наибо лее часто в винтовой катушке выполняют две специальные транспози ции и одну стандартную (рис. 275). При расчете высоты обмотки не о б х о д и м о предусмотреть место для размещения транспозиции, так как каждая транспозиция увеличивает осевой размер обмотки на высоту одного витка и одного радиального канала. Д л я у д о б с т в а установки концы одной спирали развернуты на 180° относительно концов другой.

О б м о т к у В Н выполняют непрерывной намоткой на рейках, уло женных на бумажно-бакелитовом цилиндре. Расстояние между катуш ками регулируют прокладками из электрокартона, набранными на рейках. Число витков катушки м о ж е т быть как целым, так и дробным.


В последнем случае знаменатель д р о б и указывает число реек, на ко торых намотана катушка, а числитель — часть окружности, на которой осуществляется переход к следующей катушке.

379* С о с т о р о н ы в ы в о д о в о б м о т к а В Н имеет п о д в е в х о д н ы е катушки с усиленной изоляцией. Д л я с н и ж е н и я нагрева сечение меди этих кату шек в ы б и р а ю т б о л ь ш и м сечения о с н о в н ы х к а т у ш е к из у с л о в и й равен ства т е п л о в ы х н а г р у з о к. Ч и с л о в и т к о в в х о д н ы х к а т у ш е к д е л а ю т не с к о л ь к о меньшим, чем у о с н о в н ы х, с тем, ч т о б ы в ы д е р ж а т ь радиальный р а з м е р всей о б м о т к и.

Р е г у л и р о в о ч н ы е о б м о т к и Н Н в ы п о л н я ю т с я непрерывными с чис л о м п а р а л л е л ь н ы х п р о в о д н и к о в, р а в н ы м числу р е г у л и р о в о ч н ы х ступе ней о д н о й ветви т р а н с ф о р м а т о р а. О б м о т к у с о с т а в л я ю т из групп, в ко т о р ы х д и с к о в ы е катушки соединены п о с л е д о в а тельно, причем в к а ж д о й такой группе число не з а в и с и м ы х о б м о т о к, н а м о т а н н ы х из о д н о г о п р о / в о д а, р а в н о числу регулировочных ступеней.

М е ж д у регулировочными обмотками Н Н каждой IшшЕ ветви имеется т о л ь к о витковая изоляция п р о в о да. П р о в о д н и к у к л а д ы в а ю т так, ч т о б ы н а п р я ж е ние м е ж д у с о с е д н и м и п р о в о д н и к а м и не превы ш а л о д в о й н о г о н а п р я ж е н и я ступени.

Р е г у л и р о в о ч н ы е части о б е и х ветвей о б м о т к и Н Н ч е р е д у ю т по в ы с о т е сердечника и р а з м е щ а ю т с и м м е т р и ч н о о т н о с и т е л ь н о его середины. Кон ППИ I цы р е г у л и р о в о ч н ы х частей о б м о т о к, принадле ж а щ и х р а з н ы м в е т в я м, с д в и н у т ы один о т н о с и тельно д р у г о г о на 180°. Г р у п п ы к а ж д о й ветви на к а ж д о м сердечнике и о б м о т к и о б о и х сердечни ков соединены параллельно.

Н а рис. 276 п р и в е д е н о испол нение о д н о й группы к а т у ш е к IШШЕ для четырех ступеней регули Л п жI Л шш I и шш i р о в а н и я и т р е х витков в одной к а т у ш к е (12 витков в г р у п п е ).

ж Для обмоток масляных I жИ к I шш п I шшл трансформаторов применяют п р о в о д с б у м а ж н о й изоляцией ж П ШШ I марки П Б Б О, Г О С Т 6324—52.

и шшI п И ш I ж а ш I Д л я винтовых обмоток, распо ж л о ж е н н ы х на о д н о м с т е р ж н е и 0t 1ШПЛ1 ШШЛ1ШПП принадлежащих различным ветвям, при м о щ н о с т и транс ПТТ ф о р м а т о р о в в ы ш е 2400 ква и Рис. 276. Схема расположения проводни испытательном напряжении ков в катушечной группе:

м е ж д у ветвями д о 10 кв т о л I—IV — проводники;

1 — начало группы;

щину витковой изоляции о б м о 01 — конец группы т о ч н о г о п р о в о д н и к а на д в е с т о роны п р и н и м а ю т увеличенной (0,95 мм), а минимальный масляный ка нал м е ж д у ветвями — р а в н ы м 5 мм. П р и и с п ы т а т е л ь н о м напряжении м е ж д у ветвями 15 кв т о л щ и н у изоляции п р о в о д а о с т а в л я ю т без изме нения (0,95 мм) у а минимальный м а с л я н ы й канал м е ж д у ветвями уве л и ч и в а ю т д о 6 мм. М а с л я н ы й канал о т о б м о т к и д о цилиндра принима ю т р а в н ы м 8 мм.

Д л я о б м о т к и ВН н о м и н а л ь н ы м н а п р я ж е н и е м 25 кв п р и м е н я ю т п р о в о д с н о р м а л ь н о й т о л щ и н о й изоляции 0,45 мм на о б е с т о р о н ы. Д л я в х о д н ы х к а т у ш е к т о л щ и н у изоляции у в е л и ч и в а ю т д о 0,95 мм. М а с л я н ы е каналы м е ж д у к а т у ш к а м и, к р о м е в х о д н ы х, равны 5 мм. К а н а л ы м е ж д у в х о д н ы м и к а т у ш к а м и и п е р в ы е д в а канала о с н о в н о й о б м о т к и д е л а ю т по 7,5 мм. Изоляционные расстояния от обмотки ВН до внутренней и наружной обмоток НН принимают равными 23—25 мм. Катущки регу лировочной обмотки Н Н имеют увеличенной толщины изоляцию про водника (до 1,35 мм), а расстояние между ними равно 5 мм. Обмотку СН выполняют из обмоточной меди с изоляцией 0,95 мм;

каналы между катушками обмотки равны 5 мм, каналы до обмотки НН— 10 мм.

Суммарное расстояние от обмоток до ярма составляет 210 мм, ми нимальное расстояние от регулируемой обмотки Н Н до стенки бака — 30 мм. При номинальном напряжении обмотки ВН 25 кв испытатель ные напряжения в кв по отношению к земле (50 гц) равны:

для обмоток:

ВН НН СН между обмотками НН Импульсное испытательное напряжение обмотки В Н относительно земли при стандартной волне 1,5/40 мксек равно 172 кв, а при срезан ной волне — 185 кв.

Порядок расчета сердечника и обмоток. Рассчитав по формуле (442) диаметр стержня, определяют его активное сечение jiD П = кA ^ f - (443) и для принятой индукции в стержне по формуле (441) находят напря жение, приходящееся на виток ив.

Число витков в обмотках w=—9 (444) "в где U — расчетное напряжение обмотки.

Выбор числа витков основной и регулировочной о б м о т о к Н Н про изводят так, чтобы при согласном включении обмоток напряжение вет ви было примерно равно заданному напряжению холостого хода:

Ue(Wo + Wp) = Uxx (445) где Wo и Wp — числа витков основной и регулировочной вторичной об моток К Напряжение каждой ступени регулировочной обмотки равно {теш — число ступеней);

число ступеней и напряжение пер ист вой ступени также должны соответствовать Ue = ue(w0 — wp) заданию.

Выбрав типы обмоток и задавшись плотностью тока, подбирают сечение проводника. Для удобства намотки отношение размеров сторон сечения проводников желательно иметь не более чем 1 : 2.

Ток в обмотках В Н определяют по формуле I (446) 1 Индексы о и ру а также вн и сн здесь и ниже в данной главе соответственно обо значают обмотки: основную низкого напряжения, регулировочную низкого напряжения, высокого напряжения и собственных нужд.

381* Для двухполупериодной схемы выпрямления с нулевой точкой ве личину тока в ветви обмотки Н Н определяют по формуле I К ID* ~ V где I — ток нагрузки тяговых двигателей.

Мощность обмотки ВН, т. е. мощность трансформатора, определя ют как произведение тока нагрузки тяговых двигателей на напряжение холостого хода одной ветви трансформатора с добавлением мощности вспомогательных нагрузок:

(447) Р = UXXI + 2РСН.

При подборе числа катушек обмотки и числа витков в катушке исходят из отношения | средней длины витка обмотки к ее высоте:

ndcp _ R I ' где dCp — средний диаметр обмотки. Для обмотки обычно р= = 1,6 ч- 1,8.

Р о д 16 2Ь 12 4 ир Рис. 277. Коэффициент Роговского р для концентрических обмоток Бумажно-бакелитовые цилиндры, на которых размещают обмотки,, имеют толщину стенки 5—6 мм. При расчете радиального размера ка тушек его увеличивают на 3 % с учетом распушения обмотки и на 1 мм в связи с технологическими отклонениями.

Осевой размер должен быть одинаковым для всех катушек, чего можно достигнуть правильным выбором размеров проводника, некото рым увеличением отдельных каналов между катушками и, если необ ходимо, прессованием всей обмотки. Подпрессовка обмотки может вы звать отклонение по высоте до 5 — 6 % от суммы осевых размеров кана лов обмотки. При расчете толщину изоляции проводника принимают с положительным допуском. П о рассчитанным размерам обмоток нахо дят расстояние между осями стержней и высоту окна сердечника.

Расчет реактанцев. Для расчета реактанцев обмоток В Н — Н Н трансформатор рассматривают как трехобмоточный, считая каждую часть обмотки Н Н как самостоятельную обмотку. Для концентрических 382* катушек, стержневых трансформаторов парные реактанцы es % между всеми обмотками находят по формуле 24,8 F Z D R e 1и в. 104 ' 8 V где F — н. е., приходящаяся на стержень;

/ — длина пути потока рассеяния в см, равная высоте обмотки, рассчитанной по меди, при одинаковых высотах обмоток В Н и Н Н ;

при неравных высотах I можно принять как среднее ариф метическое между высотами обмоток В Н й Н Н ;

р — коэффициент Роговского, учитывающий отклонение реального потока рассеяния от идеального.

Коэффициент р определяют по кривой (рис. 277) в зависимости от отношения высоты обмотки к вели j Ьг чине ар канала рассеяния:

м / Mi Р= Р Ниже приведены значения ко Щ эффициента р:

l / п п р к аР flp ар НН НН к А 0,50 1,8 6,0 0, 0,5 0,82' 0, 0,6 2,0 8,0 0, 0,84, 0, 0,8 2,5 10,0 0, 0,87,' 1,0 0,69 3,0 20,0 0, 0,89 Рис. 278. К определению реактанцев 1,2 0,74 3,5 30,0 0, 0,9Ц между обмотками / — обмотка высокого напряжения;

2 — 1,4 0,77 4,0 0, постоянная часть обмотки низкого напря 1,6 0,80 5,0 0, жения;

3 — регулировочная часть об Г мотки низкого напряжения Канал рассеяния для парных обмоток находят по формулам (рис. 278):

°\-2 = ач +Ь\ + Ь2 + + Ь1 + +Ь а а + р 1_3 = а з' 2-3 = 2 + °3 * 1 а а а а Величину 2DR для соответствующих пар катушек подсчитывают по формулам:

ZDRx_2 = (449) a3R3 (450) (451) ZDR2-3 =^ + (&! + «! + b9) R[ + _ jM 2j R[ = Таким образом, определяют парные реактанцы eS\~2, ^si-з» s2-3 Из-за несимметричного расположения витков обмоток по высоте 383* сердечника о б м о т о к рассматриваемых типов рассеяние между обмотками фактически получается больше, чем при расчете его по формуле (448), так как она дана для случая равномерного распределения витков по всей длине сердечника.

В т р а н с ф о р м а т о р а х ОЦР5600/25, ОЦРбООО/25 по этой причине рас сеяние м е ж д у о б м о т к а м и ВН — НН0, ВН — ННР, НН0 — ННР возра стает соответственно в 1,01;

1,12;

1,046 раза. Дополнительное рассеяние м о ж н о учитывать, пользуясь известными методами.

Реактанцы по ступеням т р а н с ф о р м а т о р а определяют следующим о б р а з о м. При согласном включении обмотки Н Н _ L (452) es esl = 2 + esi в S1-2 w0 + wcm + wcm (w0 + wcmy s 51 при встречном включении ^ w°w"" (453) е + е ^S ^S1-2 51—3 / ~ ™cmY »

чо -a К где Wcm — число витков регулировочной обмотки Н Н данной ступени регулирования.


Реактанцы, подсчитанные по формулам (452) и (453), соответству ют номинальной мощности трансформатора. Д л я т о г о чтобы отнести их к мощности рассматриваемой ступени, трансформатора, необходимо по лученные величины у м н о ж и т ь на отношение количества действующих витков данной ступени обмотки Н Н к полному числу витков этой о б мотки:

(454) Wo + Wp При согласном включении витки wcm принимают со знаком плюс, а при встречном — с о знаком минус. Активная с о с т а в л я ю щ а я напряже ния короткого замыкания по ступеням = ( ЮР ст Wp + ^о где РКз — потери мощности при коротком замыкании трансформатора в ва\ Р — номинальная мощность т р а н с ф о р м а т о р а в ква.

Напряжение короткого замыкания т р а н с ф о р м а т о р а Реактанц о б м о т о к В Н — С Н определяют по формуле (448), но так как о б м о т к а собственных н у ж д состоит из небольшого числа дисковых катушек, расположенных на и 3Д высоты н а р у ж н о г о блока обмоток, то значение реактанца получается заниженным. П о э т о м у Московским электрозаводом для п о д о б н о г о расположения о б м о т о к установлен опыт ный поправочный коэффициент k = 2,2. Д л я получения действительно го реактанца о б м о т о к ВН — СН значение es, полученное по формуле (448), надо у м н о ж и т ь на коэффициент 2,2. При определении числа ам пер-витков, приходящегося на стержень, учитывают число витков в о б мотке С Н и ток этой обмотки.

384* Значение длины пути потока рассеяния 1 ср определяют как сред нее арифметическое между высотой регулируемой обмотки Н Н и рас стоянием между крайними катушками обмотки С Н (считая промежу точные катушки с каналами ННР). Коэффициент р определяют как отношение полученной средней арифметической высоты обмотки к ве личине канала рассеяния между обмотками 1—3 (ai_ 3 ).

Расчет веса о б м о т о к и магнитопровода. Вес проводника без изоля ции вычисляется по формуле G = ^ p M n S d c p w • Ю - 6 кг, (457) где Шф — число фаз (сердечников) трансформатора;

рлс — плотность материала проводника;

для меди pj* = 8,9 кг/дмг;

п — число параллельных проводников;

S — сечение одного проводника в мм2;

w — число витков на фазу (сердечник).

Увеличение веса прямоугольного проводника за сче^ изоляции ПББО определяют по формуле 8 = 7,756 + о/о, (458) а Ь + «ъ где б — толщина двухсторонней изоляции в мм;

а — размер меньшей стороны проводника в мм;

Ь — размер большей стороны проводника в мм.

Вес активной стали сердечника трансформатора Gc = ЬПрс • 1(Г 3 кг, (459) где L — длина участка сердечника, для которого определяют вес, в см;

П — активное сечение этого участка, в см2;

р с — плотность стали;

для горячекатаной стали р с = 7,55 кг/дм3;

для холоднокатаной р с = 7,65 кг/дмг.

Вес стали с лаковым покрытием принимают при толщине стали 0,35 мм Ga = 1,0075 G c кг и толщине 0,5 мм GA = 1,005 Gc кг.

Определение потерь. Полные потери в трансформаторе состоят из электрических потерь в обмотках от рабочего тока;

дополнительных потерь в обмотках, вызываемых потоками рассеяния;

потерь в отводах и выводных шинах от рабочего тока и от потоков рас сеяния отводов;

потерь в трансформаторе (в стенках бака, прессующих балках и т. д.) от потоков рассеяния обмоток и отводов;

потерь в стали сердечника.

Электрические потери в обмотках от тока нагрузки АР м = 2,4A 2 G em. (460) Это выражение справедливо только для медной обмотки. Подсчи танные потери относят к рабочей температуре обмоток + 7 5 ° С. Для другой температуры в пределах 15—100° С полученные потери (для медной обмотки) должны быть умножены на коэффициент k t = 234,5-И = ~~ 309, Поле рассеяния о б м о т о к трансформатора представляют состоящим из двух полей — продольного и поперечного. Поперечное поле возника ет из-за конечного соотношения высоты и ширины обмотки, вследствие чего магнитные силовые линии поперечного поля расходятся радиально и направлены перпендикулярно продольной оси обмотки. Силовые ли нии продольного поля направлены вдоль оси обмотки.

25 Заказ 1278 3 При расположении концентрических о б м о т о к тремя концентриче скими блоками (см. рис. 271, а) во всех р е ж и м а х регулирования транс ф о р м а т о р а число витков основной о б м о т к и Н Н остается без изменения, следовательно, индукция продольного поля на краю обмотки остается постоянной (рис. 279).

В регулировочной о б м о т к е Н Н число витков при регулировании из меняется, а следовательно, изменяется индукция продольного поля на краю этой обмотки.

Величина дополнительных потерь от продольного поля в обмотке (461) ДР' = 0,718B2na2MGM • 1 0 " 5 вту где Вп — индукция продольного поля на краю обмотки в гс;

ам — радиальный размер проводника обмотки без изоляции в см.

При определении потерь в постоянной обмотке надо под ставить индукцию продольного поля, с о з д а в а е м у ю обмотками 1—2 ( 1 - 2 ), а при определении потерь в регулировочной о б мотке и о б м о т к е С Н — индук цию, с о з д а в а е м у ю обмотками 1—3 (fii-з). Так как постоян ная о б м о т к а Н Н состоит из не скольких параллельных про водников, то в них возникают дополнительные потери из-за неравномерного распределения тока, вызванного несовершен ством транспозиции. Обмотка, 4 2 1 имеющая одну стандартную и Рис. 279. Распределение индукции продоль две специальные транспозиции, ного поля при различных соединениях об считается совершенной (и не мотки Н Н :

имеет п о т е р ь ), если число па J — обмотка высокого напряжения;

2 — постоян ная часть обмотки низкого напряжения;

3 — регу раллельных проводов не пре лировочная часть обмотки низкого напряжения;

4 — стержень вышает четырех. Если число параллельных проводников бо лее четырех, то дополнительные потери учитывают умножением вели чины ДР\ полученной по выражению (461), на коэффициент /га, кото рый равен 0,111 K - 2 0 n l +64) (462) kd=l + 10 kn* где пм— число проводников, расположенных перпендикулярно магнит ному полю рассеяния;

k — коэффициент, зависящий от температуры.

Н и ж е приведены значения коэффициента k для медного проводника t в °С 25 50 75 k 5,41 4,48 3,80 3, Для регулировочной обмотки потери изменяются пропорционально квадрату индукции, которая, в с в о ю очередь, пропорциональна квадра ту включенных витков.

386* Поэтому потери по ступеням регулирования находятся по следую щим соотношениям:

wcm п \2. / ^стЗ. ( ®ст2./ w cml \ (463) Wp J \ Wp ) ' \ Wp / \ Wp где wCTu ^ст2, истп — числа включенных витков регулировочной о б мотки на первой, второй и последней ступенях.

В обмотке В Н картина поля меняется в соответствии с рис. 279.

При определении потерь в обмотке В Н находят дополнительные потери в этой обмотке для случая, когда регулировочные части обмотки Н Н выключены полностью, тогда поле над обмоткой В Н имеет треугольный характер. Дополнительные потери при включенных регулировочных час тях обмотки Н Н у м н о ж а ю т на коэффициент, зависящий от способа включения и числа витков регулировочной части этой обмотки:

f w0±wcm у_ 3wcm K = При согласном включении витки wCT принимают со знаком плюс, а при встречном — со знаком минус.

Значения индукций Вi_ 2 и B i - 3 находятся из следующих выра жений:

В,_ (464) I w0 + wp l,78Fp w =. (465) / W0 + WP Для того чтобы найти дополнительные потери при полностью на груженных обмотках Н Н и С Я, определяют эквивалентное число вит ков регулировочной обмотки НН с учетом витков обмотки СН\ располо женных в одном блоке. Деля суммарную мощность обмотки В Н на дли тельный номинальный ток всех тяговых двигателей, определяют фиктив ное напряжение переменного тока обмотки Н Н :

Фиктивные витки всей обмотки Н Н и.

Вычитая из числа фиктивных витков число витков основной обмот ки НН, находят фиктивные витки наружного блока:

(466) Щн = иф — W0.

Тогда l,78Fp w В1-2 = I иф (467) 1,78 FP W^ В 1_З = I иф Величину потерь находят по формуле (461).

При сложной системе обмоток необходимо рассчитать п о т е р и, вызываемые поперечным п о л е м. Признаки такой системы:

25* неравномерное распределение н. с. по высоте в одной или обеих о б м о т ках;

переменный по высоте радиальный размер одной или обеих кату шек или переменный по высоте радиальный размер главного канала рас сеяния.

Д л я расчета надо разбить обмотки в вертикальном направлении на зоны в зависимости от постоянства признаков системы обмоток.

Затем подсчитывают высоту каждой зоны в миллиметрах, которая слагается из размеров меди катушки в осевом направлении и прилегаю щих каналов, и находят н. с. стержня и ее процентное распределение по зонам каждой обмотки. Д л я определения высот рассеивающих групп и н. с. поперечного поля н е о б х о д и м о найти в каждой зоне алгебраическую сумму н. с. катушек о б м о т о к В Н и Н Н. При этом считают н. с. одной ка тушки положительной и другой — отрицательной. П о с л е э т о г о строят кривую поперечной н. е., т. е. н. е., найденной по числу зон в рассеиваю щей группе разностей по высоте обмотки. Высота рассеивающей группы равна расстоянию м е ж д у двумя переходами кривой через нуль. Значе ния н. е., найденные по кривой на концах зоны, являются значениями н. с. поперечного поля, д е й с т в у ю щ е г о на краях зоны а п и a n - i. Затем с о с т а в л я ю т таблицу по ф о р м е 3.

ФОРМА т и V Нт От hn ап fma\hn В х о д я щ и е в данную ф о р м у буквы о б о з н а ч а ю т следующее:

т — число р а с с е и в а ю щ и х групп поперечного поля;

Нт — высота рассеивающей группы в см;

ар V- — Нщ где 5 = S' + 0,03D C (5 / — расстояние от описанной окружности сердечни ка д о меди внутренней катушки в см);

р т — коэффициент Р о г о в с к о г о для рассеивающей группы N;

,.рш=--1 — ^ - е - ™ ) [1 — 0,5e- 2 ™ (1 — е - * " ) ] ;

TZU hn — осевой размер зоны п в см;

а п — н. с. поперечного поля, действующие на краях зоны, в % ° т н. с стержня;

Потери в меди о б м о т к и от поперечного поля рассеяния определяют noj по формуле F V 2р1а?Л„ А »- = 23,5 ( — V ЪЮ еш. (468) \ а р • 105 ) I 388* П о т е р и в о т в о д а х определяют по формуле (460);

при этом Д — плотность тока в отводах, a G — вес меди отводов. При расчете трансформатора д о разработки конструкции вес меди отводов принимают ориентировочно и впоследствии уточняют, а ве личину потерь соответственно корректируют. Эти потери рас считывают по номинальному току нагрузки, причем они ос таются постоянными для всех ступеней регулирования.

Потери в конструк- ® тивны хузлахтрансфор м а т о р а рассчитывают сле дующим образом. Поток рас- / сеяния трансформатора ча- 3У стично замыкается через стен ки бака и в других конструк Рис. 280. К определению потерь в конструк тивных узлах, вызывая в них циях трансформатора дополнительные потери. Точ ный расчет этих потерь затруд нен;

приближенно их можно оценить по формуле (на один стержень) йФ, 2 Р10~ вт, (469) А Рк =. Я[/ + 2(г2-Г1)] k — постоянный коэффициент, зависящий от формы стенки бака где (гладкая стенка, волнистая);

для бака с гладкой стенкой k = 1,5;

Ф 5 — поток рассеяния в мкс;

I — высота обмотки в см;

П — периметр бака, подсчитанный по наружным размерам, в см;

„а + Ь г2 — среднии радиус бака, равный—~— (а и Ь — расстояния в см от центра крайнего стержня трансформатора до наружной стенки бака соответственно вдоль продольной и поперечной осей трансформатора);

гх— средний радиус главного канала рассеяния в см.

Поток рассеивания трансформатора изменяется в зависимости от числа включенных витков регулировочной обмотки НН, следовательно, потери в узлах трансформатора надо подсчитывать для всех ступеней регулирования. Определение потока рассеивания приведено ниже. На рис. 280 показано трапецеидальное распределение индукции продольно го поля между обмотками. При равенстве витков в обмотках 2 и кривая распределения индукции проходит через нуль, деля отрезок ах пополам. Так как количество витков в обмотках Н Н различно, кривая индукции делит отрезок ах в следующем отношении:

wn wri и ах = а г ах = аг w0 + w( + ас.

Средние линии трапеции а2 + а\ а3 + а\ + Ь2.

+ ьх и а 2 с р = alcp = 389* Р а д и у с ы канала рассеяния а, аг ср R2p = R0 + а 2 + Ьг + а[ + - J - • 2 z.

П л о щ а д и канала рассеяния S 1 2 = 2nRlpalcp см2;

З 1 3 = 2л R2pa2cp см2.

Потоки рассеяния Ф12 = #12^12 мкс;

Ф18 = B13S13 мкс.

О б щ и й поток рассеяния DS = Ф 1 2 + Ф 1 3.

Значения В и В 1 3 о п р е д е л я ю т по ф о р м у л а м (464) и ( 4 6 5 ).

Потери в стали сердечника о п р е д е л я ю т с я потерями на в и х р е в ы е токи и гистерезис. П р и р а с ч е т е э т и х п о т е р ь их не р а з д е л я ю т и о п р е д е л я ю т в з а в и с и м о с т и от марки стали и индукции по удельным по т е р я м, п р и х о д я щ и м с я на 1 кг веса стали сердечника:

А Рс = (GcPc+ (470) 0ярРяр + Gypckc)kdo г д е G c, С Л Р, Gy — вес с т е р ж н е й, ярем и у г л о в с т е р ж н е й в кг;

Рс и ряр — у д е л ь н ы е потери на 1 кг веса стали с т е р ж н я и ярма, з а в и с я щ и е о т величины индукции в них, марки и тол щины л и с т о в стали;

kdc — к о э ф ф и ц и е н т дополнительных потерь, у ч и т ы в а ю щ и й д о п о л н и т е л ь н ы е потери в с т е р ж н я х и я р м а х, вызван ные н е р а в н о м е р н ы м р а с п р е д е л е н и е м п о т о к а по их се чению, п о т е р я м и в с т я ж н ы х шпильках, на стыках лис т о в м а г н и т о п р о в о д а и т. д. Д л я с т е р ж н я д и а м е т р о м 2 0 — 3 0 см &ас=1,05, д и а м е т р о м 3 0 — 5 0 см & a c = l, l ;

k c = к о э ф ф и ц и е н т, к о т о р ы й в в о д я т при применении х о л о д н о к а т а н о й стали. Он у ч и т ы в а е т несовпадение вектора индукции м а г н и т н о г о п о т о к а в сердечнике с направле нием прокатки стали. С увеличением угла м е ж д у эти ми направлениями в о з р а с т а ю т потери в стали. В сер дечниках, в к о т о р ы х и с п о л ь з о в а н ы прямоугольные пластины с п р я м ы м и с т ы к а м и в у г л а х, направление по т о к а в е к т о р а индукции с направлением прокатки б у д е т меняться от 0 д о 90°. Д л я индукций в пределах 15 0 0 0 — 1 7 000 гс п р и н и м а ю т с р е д н е е значение kc = 1,3.

У д е л ь н ы е потери в х о л о д н о к а т а н о й стали, о т о ж ж е н н о й п о с л е меха нической о б р а б о т к и, при различных индукциях даны в Г О С Т е 802—58.

Активная составляющая тока холостого хода в % к номинальному току ДР = (471) ЮР ' г д е Р — м о щ н о с т ь т р а н с ф о р м а т о р а в ква.

Н а м а г н и ч и в а ю щ а я м о щ н о с т ь р а с х о д у е т с я на с о з д а н и е магнитного п о т о к а по стали сердечника и п р е о д о л е н и е в о з д у ш н ы х з а з о р о в в с т ы 390* ках. Величину намагничивающего тока трансформатора в % к номи нальному току определяют:

т_ 6срнс-\- 0ЯрРнЯр-\- ПсПсрз /Л79\ ЮР ' (472) где рис, Рняр — удельная намагничивающая мощность в ва/кг, завися щая от индукции в стержне и ярме;

р 3 — у д е л ь н а я намагничивающая мощность для воздушных зазоров (стыков) в ва/см2;

п с — число стыков шихтовки в сердечнике.

Полный ток х о л о с т о г о хода 1 0 = 1, з / 7 1 + Д°/0, (473) где множитель 1,3 — коэффициент к току х о л о с т о г о хода согласно Г О С Т у 401—41.

Для т р а н с ф о р м а т о р о в мощностью-5000—6000 ква ток х о л о с т о г о хо да должен составлять не более 4 % от номинального тока.

В ы п р я м л е н н о е н а п р я ж е н и е для длительного режима, со ответствующего току 1дл, ориентировочно м о ж н о определить по формуле, (474) и = (и - kU - ) дл хх + Лдл / где ke — коэффициент, учитывающий схему выпрямления;

ke = 2 (чис ло плеч) при мостовой схеме выпрямления и ke = 1 для двух полупериодной с нулевой точкой;

AU — падение напряжения в выпрямителе, равное для игнитрона примерно 20 в, для полупроводниковых вентилей 0,45 в на эле мент одного плеча выпрямителя.

§ 64. Т Е П Л О В О Й РАСЧЕТ Т Р А Н С Ф О Р М А Т О Р А Тепло, выделяющееся при работе трансформатора в его обмотках, сердечнике, конструктивных узлах, отводится при помощи масла через охладители в о к р у ж а ю щ е е пространство. В тяговых трансформаторах для получения минимальных размеров и веса применяют принудительную циркуляцию масла с п о м о щ ь ю на сосов. М а с л о охлаждается в охла дителях, установленных на баке трансформатора и обдуваемых воздухом.

В циркуляционной системе трансформатора устанавливают специальные экраны для направ ления потока масла через о б м о т ки. М а с л о направляют по каналам в осевом направлении;

при этом оно протекает и через радиальные каналы обмотки (рис. 281, а). Бо лее интенсивную теплоотдачу от о б м о т о к м о ж н о получить, напра- Рис. 281. Схема охлаждения обмоток трансформатора:

вив масло по радиальным каналам а — с осевым протоком масла;

б — с ради и установив экраны в верхней альным протоком масла 391* части о б м о т о к (рис. 281, б ). Однако эта система охлаждения в настоя щее время исследована недостаточно.

Для создания циркуляции масла в системе охлаждения трансфор маторов применяют центробежные насосы Э Ц Т, основные параметры которых приведены ниже:

Подача NM в м*/ч 16, 25, 40, 63 100, Напор Н в м вод. cm 10 Тип насоса о б о з н а ч а ю т соответствующими буквами с д р о б ь ю, при чем в числителе указана производительность насоса, а в знаменателе — напор. На рис. 282 приведены рабочие характеристики насоса Э Ц Т 63/10.

Превышения температуры ча Н м. бод.ст. гпотр стей трансформатора о б щ е г о при менения над температурой ох кВт 10 Г 3,0 л а ж д а ю щ е й в среды установлены Г О С Т о м 401—41 и приведены в табл. 54.

\0 0, В условиях эксплуатации при -2. П температуре о х л а ж д а ю щ е г о воз P/iomp | 0, Таблица - 1у 1 Наибольшее 0,4 Части превышение Метод / 1 трансформатора температуры измерения в °С / I 0, Обмотки По сопро 1 тивлению 1 Сердечник 75 По термо 10 15 I 20 NM л/сек (на поверхно- метру 54 I 72 NM м3/ч 18 сти) 63 60 То же Масло (в верх них слоях) Рис. 282. Рабочие характеристики масляного насоса Э Ц Т 63/ духа 35° С и номинальной нагрузке т р а н с ф о р м а т о р а допускают увели чение превышения температуры обмотки, приведенные в табл. 54, на 5—7° С.

Согласно нормам М е ж д у н а р о д н о й электротехнической комиссии (публикация 77) для тяговых т р а н с ф о р м а т о р о в подвижного состава ж. д. принимают температуру о х л а ж д а ю щ е г о воздуха 25° С;

при э т о м допустимое превышение температуры обмотки составляет 75° С, мас ла 65° С.

Задачей теплового расчета является определение превышения тем пературы о б м о т о к и масла над температурой о к р у ж а ю щ е й среды, а так же выбор основных параметров системы охлаждения (количество и тип охладителей, циркуляционного н а с о с а ).

Д л я определения среднего превышения температуры о б м о т о к над средней температурой масла находят удельную тепловую нагрузку по верхности о б м о т о к q0. Д л я о б м о т о к в виде горизонтальных дисковых или спиральных катушек из прямоугольной меди (при рабочей температу ре 75° С ) + (475) = п V ню, где / — ток катушки в а;

w — число витков катушки;

для винтовых о б м о т о к w = 1;

392* ku — коэффициент, у ч и т ы в а ю щ и й т о л щ и н у изоляции проводника;

ku = 1 + 0,364 ( i — 0,5) (i — толщина дополнительной и вит ковой изоляции на д в е с т о р о н ы ) ;

k — коэффициент закрытия поверхности катушки;

ndi ср k = ndcp — bnK ширина п р о к л а д о к ;

п к — число к л и н ь е в ) ;

(b д о п о л н и т е л ь н ы е потери в о б м о т к е в % о т о с н о в н ы х потерь;



Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.