CC BY
40
УДК 629.423.31
П. О. ЛОЗА (Придншровська залiзниця)
ВИБ1Р РАЦ1ОНАЛЬНОГО З'СДНАННЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОР1В СТАТИЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧ1В У СУЧАСНИХ СТЕНДАХ ДЛЯ ВИПРОБУВАННЯ ТЯГОВИХ ДВИГУН1В ЛОКОМОТИВ1В
Показана доцшьшсть з'еднання обмоток трансформатор1в у статичних пристроях стенд1в для випробу-вання тягових двигушв локомотив1в у трикутник.
Показана целесообразность соединения обмоток трансформаторов в статических устройствах стендов для испытания тяговых двигателей локомотивов в треугольник.
In this article the expediency of delta connection of transformer windings in the static devices of test desk for locomotive traction engine is demonstrated.
Вступ
Сучасний стан нашвпровщниково1' перетво-рювально! техшки дозволяе замшити електро-мехашчш перетворювачi у схемах стендiв вза-емного навантаження, якi використовуються для випробування тягових машин локомотивiв, статичними, що сприяе покращенню енергети-чних показниюв стендiв. У склад статичного перетворювача входить трифазний трансформатор, первинш обмотки якого отримують жи-влення вiд мережi ~ 380 В шдприемства по ремонту машин, а на вторинну сторону шдключа-еться напiвпровiдниковий перетворювач змш-ного струму у постiйний з регульованою напругою. Такi статичнi перетворювачi доцшь-но застосовувати замiсть традицшних вольто-додаткових машин (ВДМ) та лшшних генера-торiв (ЛГ).
ВДМ здшснюють компенсацiю електричних втрат у системi двигун-генератор, а ЛГ компен-сують втрати холостого ходу (магштш i меха-нiчнi). Але поки що вщсутш рекомендацii по вибору ращональних параметрiв цих статичних перетворювачiв, зокрема по схемах з'еднань обмоток трансформаторiв.
Матерiали та результати дослщжень
У теперiшнiй час в Укршт на заводах та депо, де проводяться ремонти тягових двигушв локомотивiв, до складу випробувальних стан-цiй входять випробувальнi стенди взаемного навантаження, виконаш на електромеханiчних (електромашинних) перетворювачах. Цi стенди використовуються вже бшьше 30-ти рокiв i по-требують модернiзацii. Крiм того, у рядi депо з рiзних причин взагалi вiдсутнi стенди для ви-
пробувань тягових машин пiсля поточного ремонту третього.
При розробщ нових стендiв та модернiзацii юнуючих потрiбно враховувати ряд особливос-тей роботи шдприемств у теперiшнiй час. Зокрема, вщсутшсть спецiальних окремих примi-щень для розташування усього комплекту ви-пробувальноi станцii, обмеження виробничих площ. Крiм того, у багатьох депо експлуату-ються по декшька видiв локомотивiв (електро-вози, тепловози, електросекцп, дизельнi секцii).
У цих умовах доцшьно розглянути питання про ушфшащю стендiв, на яких можна було б проводити випробування тягових машин дею-лькох видiв локомотивiв.
Наприклад, в депо Мелiтополь Придншров-сько1' залiзницi знаходяться в експлуатаци елек-тровози ЧС2, ЧС7, тепловози 2ТЕ116. Потуж-нiсть електровозних двигушв типу АL4846dT складае 700 кВт, напруга - 1500 В; тепловозних типу ЭД 118 - 305 кВт, 700 В. Вважаеться за доцшьне розробити ушфшований стенд для випробувань двигунiв як електровозiв, так i те-пловозiв. Потрiбне значення напруги на вто-ринному бощ трансформатора досягаеться за рахунок регулювання кiлькостi виткiв у фазах на первинному бощ. Статичш перетворювачi позначимо ВДМ i ЛГ, як i в стендах з електро-машинними перетворювачами. Розрахунки, проведенi у вщповщносп з методикою, наведе-ною в [1], показують, що параметри статичного перетворювача ВДМ повинш бути: напруга ивдм = 220 В, струм Iвдм = 1450 А, потужнють
^вдм = 340 кВт. Для статичного перетворювача
ЛГ: илг = 2000 В, 1ЛГ = 30 А, РЛГ = 60 кВт.
Як бачимо, потужшсть ВДМ та ЛГ, особливо ВДМ, суттева. Тому з метою зменшення габарита трифазних стрижневих з плескатою ма-гнiтною системою трансформаторiв вказаних перетворювачiв пропонуеться масляне охоло-дження, тобто трансформатор матиме бак та детат кршлення активно! частини трансформатора у бащ.
Вiдомо, що при насиченш сталi, при синусо-!днш напрузi живлення i вiдповiдно синусо!д-ному магнiтному потоцi у стрижнях струм не-робочого ходу 10 трансформатора несинусо!д-ний. 1з вищих гармонiк цього струму найбiльш сильна третя гармошка. Залежшсть
'03
'01
= / (В) показана на рис. 1 [2], де В - вдук-
щя в стрижнях трансформаторiв.
_1оз 101
0,6- -0,4 0,2-
1,0
1,2
1,4
1,6 В,Тл
Рис. 1. Залежшсть -03 = /(В)
101
Рис. 2. Треп гармошки потоку в тристрижневому трансформатор!
1з рис. 2 видно, що потш третьо! гармонiки в якому-небудь стрижш, наприклад у першому, не може замкнутися нi через другий, ш через третiй стрижш, оскшьки у кожному з них вш зустрiчае зустрiчний потiк третьо! гармошки.
Це приводить до того, що лшп третьо! гармошки потоку у вшх трьох фазах виходять iз магш-топроводу i замикаються вiд ярма через пов№ ря, пульсуючи з частотою 3/ , де / - частота мереж1 живлення. Цi потоки намагаються йти по шляхах найменшого магштного опору, ви-користовуючи стiнки бака, стяжш болти тощо. У результат у цих елементах виникають ви-хровi струми i вiдповiдно зростають втрати по-тужностi, що знижують коефiцiент корисно! дi! трансформатора. У рядi номiнальних потужно-стей силових трансформаторiв (ГОСТ 9680-77) найближче значення до розрахунково! потуж-ностi трансформатора ВДМ (320 кВт) -400 кВА, для трансформатора ЛГ (60кВт) -100 кВА.
Дослщження показують, що при iндукцi! в стрижнях порядку 1,65 Тл втрати у бащ дося-гають 50...65 % вщ втрат у магнiтопроводi [2]. Зпдно ГОСТ 12022-76, втрати неробочого ходу складають 950 Вт для трансформаторiв потуж-нiстю 400 кВА, та 330 Вт для трансформаторiв потужшстю 100 кВА.
Втрати короткого замикання вщповщно 5500 Вт та 1970 Вт. Орiентовано ККД трансфо-рматорiв
400 • 0,8 -(950 + 5500)10-3 пвдм =--„ „-1-100 % = 97,98 %;
Плг =
В тристрижневому трансформаторi магшто-провщ являе собою зв'язану систему. Потоки треих гармонiк у всiх трьох фазах, так як i струми, збтаються у часi. Це значить, що потоки треих гармошк у кожний момент часу одна-ковi по значенню i в стрижнях трансформатора направлен усi в одну сторону, наприклад уверх, як показано на рис. 2.
400 • 0,8 100 • 0,8-(330 +1970)10-100 • 0,8
-100% = 97,12%.
З урахуванням збшьшення втрат неробочого ходу iз-за ди вихрових струмiв у бащ виклика-них третьою гармошкою потоку
Пвд:
400 • 0,8 - [(950 + 5500)1,65]10-400•0,8 = 96,67%;
100 • 0,8 - [(330 +1970)1,65]10-
-100% =
Плг =-
= 95,25%.
100 • 0,
-100% =
Тобто дiя вихрових струмiв, викликаних у бащ третьою гармошкою потоку, зменшуе ККД на
ПВДМ = 97,98 % - 96,67 % = 1,31 %;
ПЛГ = 97,12 % - 95,25 % = 1,87 %.
Такий же вплив на значення ККД мають треп гармошки i при навантаженш трансформатора. З метою усунення впливу треих гармо-
0
3
шк рекомендуемо з'еднувати первинну обмотку у трикутник. У цьому випадку первинний трикутник являе собою контур, по якому ус три струми, що викликаш третьою гармонiкою потоку, замикаються усерединi трикутника.
Втрати у бащ в результатi дп вихрових струмiв, викликаних потоками третьо! гармошки, при цьому вщсутш. Той же ефект отримуе-мо i при з'еднаннi у трикутник i вторинно! обмотки. В ушфшованих стендах для випробу-вання двигушв АL4846dT та ЭД118 доцiльно застосовувати з' еднання у трикутник на пер-винному бощ трансформатора, що спрощуе схему статичного перетворювача.
Висновки
З'еднання у трикутник первинних обмоток трифазних трансформаторiв статичних пере-творювачiв ВДМ та ЛГ ушфшованого стенда для випробування тягових двигунiв електрово-зiв ЧС2, ЧС7 та тепловозiв 2ТЕ116 збшьшуе ККД трансформаторiв орiентовно вiдповiдно на
1,31 % та 1,87 % в порiвняннi з варiантом, коли i первиннi, i вториннi обмотки з'еднаш по схемi <^рка». Таке збшьшення значення ККД е сут-тевим, особливо з урахуванням того, що при цьому не потрiбнi додатковi витрати.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Безрученко, В. М. Тягов1 електричш машини електрорухомого складу: навч. поабник [Текст] / В. М. Безрученко, В. К. Варченко, В. В. Чумак. - Д.: Вид-во ДНУЗТ, 2003. - 252 с.
2. Пиотровский, Л. М. Электрические машины: учебник [Текст] / Л. М. Пиотровский. - Л.-М.: Госэнергоиздат, 1949. - 528 с.
3. ГОСТ 9680-70. Ряды номинальных мощностей силовых трансформаторов [Текст].
4. ГОСТ 12022-76. Параметры холостого хода и короткого замыкания трёхфазных масляных силовых трансформаторов общего назначения [Текст].
Надшшла до редколегп 28.07.2008.
