Охлаждение трансформаторов

1. Воздушное естественное охлаждение – тепло отводится в окружающее пространство.
2. Воздушное принудительное охлаждение – трансформатор обдувается потоком воздуха от вентилятора.
3. Масляное с естественной циркуляцией масла – сердечник и обмотки размещают в баке, который заполняется трансформаторным маслом, имеющим более высокую диэлектрическую прочность по сравнению с воздухом. Это позволяет уменьшить зазоры между токоведущими частями и габариты трансформатора. При нагревании обмоток и сердечника, нагревается и масло, его удельный вес уменьшается. Нагретое масло поднимается вверх и охлаждается, спускаясь по стенкам бака, затем попадает под сердечник и обмотки, снова нагревается. Таким образом, происходит естественная циркуляция масла внутри бака. Для увеличения площади соприкосновения масла со стенками бака, их выполняют гофрированными, или параллельно стенкам устанавливают трубки и радиаторы. При нагревании масла, его объем увеличивается. Для уменьшения объемов бака устанавливают расширительный бак, который сообщается с основным баком, его площадь меньше площади основного бака. При попадании влаги в масло, его диэлектрические свойства снижаются.
4. Масляное с принудительной циркуляцией масла – устанавливаются масляные радиаторы из тонкостенных трубок по которым насосом прогоняется масло. Нагретое масло насосом закачивается из верхней части бака, под давлением проходит через маслоохладитель, охлаждается и поступает в нижнюю часть бака. Происходит принудительная циркуляция масла по системе охлаждения.
5. Масляное, принудительное с воздушным охлаждением маслоохладителя – для лучшего отвода тепла маслоохладитель обдувается потоком воздуха.

Трансформаторы тока, применяемые на электровозе

У трансформаторов тока, первичная обмотка имеет малое число витков из проводника большого сечения (стержень или шина, которые принимаются за один виток). Вторичная обмотка выполнена из провода малого сечения и имеет большое количество витков.

Первичная обмотка включается последовательно в цепь и из-за малого сопротивления не оказывает влияния на нагрузку. По току данные трансформаторы ТТ – понижающие, а по напряжению – повышающие.

Режимы работы:

Рабочий режим – работает при определенном значении тока в обмотках.

Режим холостого хода – является аварийным, так как при разомкнутой цепи вторичной обмотки, под действием высокого напряжения происходит пробой изоляции и трансформатор выходит из строя (горит).

Режим короткого замыкания – трансформатор может работать, так как из-за большого сопротивления вторичной обмотки, ток в ней не достигает больших значений и данный режим не является аварийным.

Применение на электровозе:

1) ТТ по схеме обозначен ТТ, первичной обмоткой является стержень проходного изолятора в крыше электровоза через который подается напряжение на первичную обмотку тягового трансформатора. Вторичная обмотка подключена к выводам катушки реле максимального тока РМТ.

2) ТТ по схеме обозначен 23, первичной обмоткой служит шина, которая соединяет вывод Х первичной обмотки тягового трансформатора с корпусом электровоза, от вторичной обмотки подается напряжение на токовую катушку счетчика расхода электроэнергии 103.

3) Встроенные ТТ – это тепловые реле фазорасщепителя ТРТ 137 и ТРТ 139. первичной обмоткой являются шины, включенные последовательно в цепь двигательной фазы, от вторичной обмотки напряжение подается на биметаллическую U-образную пластину.

Трансформаторы напряжения, применяемые на электровозе

1) ТН 77 – 380 В / 220 В, служит для подачи напряжения на выпрямительный мост 86 и на катушку 88, включая реле заземления при К.З. на корпус в цепи ТЭД.

2) ТН 112 – 380 В / 110 В, служит для подачи переменного напряжения на однофазные обмотки сельсинов датчика и указателя позиций.

3) ТН – 380 В / 60, 55 В, установлен на электровозах до №2173 вместе с ТРПШ для подачи напряжения: 55 В на регулятор напряжения и 60 В на полу управляемый выпрямительный мост для подачи постоянного напряжения на обмотку управления ТРПШ при напряжении в цепях управления менее 50 В.

4) ТР – 380 В / 50 В, установлен на панели пуска (ПП) расщепителя фаз (РФ) и для подачи напряжения на выпрямительный мост на катушку «А» реле «К» (249).

5) ТН 192 – 380 В / 50 В, служит для подачи переменного напряжения на нагревательные элементы для обогрева масла в картере компрессора, редуктора ЭКГ, на электроплитку, на индукционные обогреватели выпускных кранов и на обогрев РС КВ.

6) ТН 48 – 380 В / 24, 36, 36, 24 В, установлен на электровозах с №2174 вместо ТРПШ и служит для подачи напряжения в цепи управления и заряда аккумуляторной батареи.

7) ТРПШ – 380 В / 50 В, служит для подачи напряжения в цепи управления и заряда аккумуляторной батареи на электровозах до №2173.

8) Автотрансформаторы – имеют одну обмотку, на которую подается первичное напряжение U1 и эта обмотка имеет дополнительный вывод, с которого снимается напряжение U2, пропорциональное числу подключенных витков. Если установить скользящий контакт, который передвигается по виткам обмотки, то получим регулируемый автотрансформатор, при помощи которого напряжение U2 можно плавно изменять от 0 до напряжения сети.

Тяговый трансформатор ОДЦЭ – 5000-25Б

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для понижения напряжения контактной сети для подачи на ТЭД и на вспомогательные цепи переменного тока. По схеме обозначается 3.

УСТРОЙСТВО: тяговый трансформатор состоит из обмоток:

1. Первичная – с выводами А и Х, на нее подается напряжение U1 контактной сети.

2. Две вторичные обмотки:

1. Собственных нужд U2 ОСН, имеет 4-е вывода – х, а3, а4, а5 и, соответственно, снимается напряжение х-а5=232 (220) В, х-а4=406 (380) В, х-а3=638 В.
2. Тяговая U2, делится на две полуобмотки U2^I и U2^II. Каждая полуобмотка делится на две части – нерегулируемую и регулируемую. U2^НI = U2^НII = 638 В – нерегулируемые части. U2^РI = U2^РII= 580 В – регулируемые части. Каждая регулируемая часть делится выводами на 4-е секции с напряжением UС=145 В.

ОДЦЭ – 5000-25Б – это:

О – однофазный, Д – принудительное воздушное дутье, Ц – циркуляция масла, Э – электровозный, 5000 кВА - мощность, 25 кВ – напряжение первичной обмотки, Б - один из вариантов.

Состоит из двух частей:

> выемной части или керна,

> системы охлаждения.

Выемная часть – это два стержневых шихтованных, круглоступенчатых сердечника 1, замкнутых магнитопроводами 2 и стянуты ярмовыми балками 4 и 9. Нижние балки 9 изготовлены коробчатой формы, имеют отверстия для масла, а внизу опоры 6 для установки на полу. Верхние балки 4 швеллерной формы. На стержнях расположены обмотки, которые набираются из катушек медных шин спиральной формы. Межвитковая изоляция 12 выполнена из кабельной бумаги и воздушных зазоров. Обмотки вокруг стержней располагаются в 3-и слоя на изоляционных цилиндрах из бакелита 5. Катушки закрепляются по вертикали в вырезах изоляционных реек и разделяются по высоте прокладками.

ü Внутренний слой 10 – это нерегулируемые части тяговых полуобмоток.

ü Средний слой 11 – это первичная или высоковольтная обмотка.

ü Наружный слой 12 - это регулируемые части тяговых полуобмоток и обмотка собственных нужд.

Снаружи обмотки закрыты изоляционным цилиндром 7. Сверху и снизу в слоях, на обмотки укладывают изоляционные кольца разной толщины, чтобы выровнять обмотки по высоте. Обмотки в слоях удерживаются постоянно в сжатом состоянии при помощи 8-и автоматических прессующих устройств 3. Выводы обмоток гибкими медными шунтами 8 соединяются с вертикальными шинами 3, которые закрепляются между деревянными планками или клицами 2 с обеих сторон выемной части. Вторые концы шин через демпферные устройства 1 соединяются со стержнями проходных изоляторов, которые через резиновые кольца крепятся к крышке основного бака. На крышке бака имеются следующие выводы:

o Выводы первичной обмотки А – Х имеют полые изоляторы 18.

o С каждой стороны по 7-ь изоляторов с выводами частей полуобмоток 1.

o 4 вывода ОСН 19 со стороны расширительного бака.

Система охлаждения – это сварной восьмигранный бак к которому снизу приварена крышка на которой находятся два полых короба 13, которые через крышку сообщаются с основным баком и служат для установки трансформатора на полу. В одном коробе имеются фланцы для крепления труб 12, которые идут от маслоохладителей 11. Сверху бак закрывается съемной крышкой 7, к которой крепится выемная часть. Между крышкой и баком установлена резиновая прокладка 16, в которую уложена стальная проволока, не допускающая полное сжатие резиновой прокладки. Сверху на крышке размещаются проходные изоляторы и два кронштейна 2 для установки ЭКГ, а между кронштейнами - площадка для установки переходного реактора. К поперечным стенкам бака приварены опорные балки 8 с конусными углублениями для установки на конуса рамы кузова. Поперечные балки соединяются полыми продольными 9, через которые подается воздух для охлаждения маслоохладителей. На поперечных стенках, снизу установлены 4-е винтовых фиксатора 15, которые не допускают продольные перемещения активной части внутри бака. Шпильки упора закрыты крышками 14 с резиновым уплотнением. Расширительный бак 5 служит для компенсации изменения объема масла при колебаниях температуры, чтобы основной бак всегда был заполнен маслом, он сообщается с основным баком двумя трубками 6. На боковой стенке со стороны корпуса расположено масломерное стекло для контроля уровня масла и термометр для контроля температуры масла, может иметь три стрелки: черная показывает температуру масла, красная для контроля - устанавливается на температуре 80˚С. Если по каким либо причинам температура масла превысит 80˚С, черная стрелка упирается в красную и передвигает ее дальше по шкале. При охлаждении черная стрелка возвратится обратно, а красная останется на месте и можно судить, что температура масла превышала допустимую. Желтая стрелка в зависимости от температуры масла переключает микро блокировки, которые не применяются на электровозе. Сверху расположено отверстие закрытое пробкой 3 для добавления масла в расширительный бак и лабиринтное устройство 4 для выравнивания давлений внутри бака с атмосферным.

С 2-х продольных сторон бака трансформатора наклонно установлены маслоохладители, с каждой стороны по три секции 11. Одна секция состоит из нескольких рядов овальных тонких латунных трубок на которые для улучшения отвода тепла одеваются тонкие алюминиевые или латунные пластины. Маслоохладители соединяются с наклонными коллекторами 12 и 17. Один коллектор 17 соединяется трубой с нагнетательным патрубком насоса, второй коллектор 12 соединяется с балкой – коробом на нижней крышке бака. На трубках перед коллекторами установлены разобщительные пробковые краны. От механических повреждений маслоохладители закрываются металлическими сетками 10.

Маслонасос

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для циркуляции масла в системе охлаждения трансформатора.

УСТРОЙСТВО: маслонасос центробежный, горизонтального исполнения. Состоит из литого корпуса 6, который с одной стороны закрыт глухой крышкой 13, а с другой стороны установлен подшипниковый щит 5, закрытый крышкой 1, на которй имеется всасывающий фланец. Внутри корпуса находится шихтованный сердечник статора 7, в пазы которого укладываются катушки трехфазной обмотки, концы обмотки 11 крепятся на изоляционной паннели 10 и соединены по схеме «Звезда» в клеммной коробке 9. В глухой крышке 13 и подшипниковом щите 5 установлены шариковые подшипники 14 в которых вращается полый вал ротора, на котором установлен шихтованный сердечник 8, а в пазы залита короткозамкнутая обмотка. На удлиненном конце вала ротора с помощью шайбы 16 и гайки 17 крепится рабочее колесо 4. На корпусе маслонасоса имеется резьбовое отверстие для штуцера манометра 3 контроля давления масла. Нагнетательный фланец 15 соединяется маслопроводами с маслоохладителями.

РАБОТА: при подаче трехфазного напряжения на двигатель маслонасоса, ротор 8 начинает вращаться совместно с рабочим колесом. Под действием центробежных сил масло от рабочего колеса 4 по изогнутым направляющим нагнетается в патрубок, омывает сердечник и обмотку статора. Перед рабочим колесом образуется разряжение, и нагретое масло засасывается из верхней части бака и рабочим колесом разбрасывается в каналы статора. Направляющие 2 создают эффект закручивания масла. Одновременно масло засасывается в полый вал ротора из внутренней полости насоса и обеспечивается циркуляция масла внутри корпуса ротора, охлаждая сердечник 8 и обмотку ротора, смазывает подшипники 14. Масло от насоса по трубам нагнетается в секции маслоохладителей, охлаждается и поступает в нижнюю часть бака, омывает сердечник трансформатора, обмотки, нагревается и поднимается вверх, затем снова засасывается насосом. Таким образом происходит циркуляция масла в системе охлаждения главного трансформатора. Для контроля циркуляции масла устанавливают манометр на штущер 3. При нормальной работе насоса давление должно быть 0,8÷1,0 кг/см².

Трансформатор с подмагничиванием шунтов (ТРПШ)

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для регулирования и подачи стабилизированного напряжения в цепи управления и для заряда АБ.

УСТРОЙСТВО: устанавливают на электровозах до №2173 на полу в ВВК1. Состоит из 3-х стержневых сердечников:

• Средний 1 – основной, большого сечения.
• Крайние сердечники 2 являются дополнительными, или шунты.

На стержне основного сердечника установлены 2-е катушки по 37 витков, соединенные параллельно, образуя вторичную обмотку W₂, которая проводами Н111 и Н112 соединяется с нижними клеммами предохранителей Пр3 и Пр4 на РЩ.

На стержнях сердечников – шунтов установлены 4-е катушки по 575 витков каждая, соединены последовательно, образуя обмотку управления W_у, на которую подается постоянное напряжение по проводам Н117 и Н118 от полу управляемого выпрямительного моста на обратной стороне РЩ.

Катушки обмотки управления соединены последовательно таким образом, что их постоянные магнитные потоки складываются, то есть совпадают по направлению, а ЭДС, индуктируемые в катушках, под действием переменного магнитного потока первичной обмотки, направлены встречно и взаимно уничтожаются.

Первичная обмотка W₁ состоит из 2-х катушек по 74 витка, намотанных на изоляционных каркасах. Каждая катушка охватывает все три стержня трансформатора. Катушки соединены последовательно и на них подается переменное напряжение 380 В через контакт контактора 160 и через Пр120.

РАБОТА: при подаче переменного напряжения на первичную обмотку ТРПШ, по обмотке проходит ток, образуя переменный магнитный поток, под действием которого во вторичной обмотке ТРПШ индуктируется ЭДС взаимоиндукции. Переменное напряжение со вторичной обмотки через Пр3 и Пр4 подается на выпрямительный мост от которого уже постоянное напряжение подается в цепи управления, а также на заряд АБ.

Когда напряжение в ЦУ меньше 50 В, от полу управляемого выпрямительного моста подается постоянное напряжение на обмотку управления ТРПШ. По катушкам обмотки проходит постоянный ток, образуя постоянный магнитный поток, под действием которого сердечники шунтов намагничиваются, при этом уменьшается индуктивное сопротивление первичной обмотки ТРПШ и в ней увеличивается ток и основной магнитный поток. Равносильно тому, как будто шунты убрали. Это приводит к увеличению ЭДС и напряжения на вторичной обмотке ТРПШ и в ЦУ.

Когда напряжение в ЦУ достигает 50 В и более, безконтакторным регулятором напряжение снимается с обмотки управления ТРПШ, ток в катушках обмотки и постоянный магнитный поток уменьшается, сердечники шунтов размагничиваются (шунты обратно поставили в катушки). При этом индуктивное сопротивление первичной обмотки увеличивается, уменьшается ток и основной магнитный поток, ЭДС и напряжение на вторичной обмотке и в ЦУ.

Когда напряжение опять уменьшится, снова подается напряжение на обмотку управления ТРПШ. Таким образом, безконтакторный регулятор напряжения управляет током в обмотке управления ТРПШ, регулируя индуктивное сопротивление первичной обмотки и поддерживает напряжения в ЦУ 50 ± 2,5 В.

Контрольные вопросы по теме: «Трансформаторы»

1. Какие ЭДС и где возникают в трансформаторе?
2. В каком режиме работы трансформатора возникнет встречный магнитный поток и от чего он зависит?
3. С какой целью применяют различные системы охлаждения трансформаторов?
4. Из каких основных элементов состоит тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000-25Б и как прочитать это обозначение.
5. Сколько и каких выводов на крышке бака ОДЦЭ?
6. Для чего необходим расширительный бак?
7. Как осуществляется воздушное охлаждение трансформатора?
8. Как устанавливаются обмотки трансформатора в слоях катушки?
9. Какие обмотки имеет трансформатор и какое напряжение с них снимается?
10. Какие обмотки имеет ТРПШ?

Регулирование напряжения для подачи на ТЭД на вторичной обмотке

тягового трансформатора

I. Встречное соединение частей полуобмоток. С 1÷17 позицию напряжение, которое снимается с каждой полуобмотки равно напряжению нерегулируемой части минус напряжение регулируемой части. Нерегулируемая и регулируемая обмотки включены встречно, поэтому:

U2^I = U2^IН – nUсек,

U2^II = U2^IIН – nUсек,

где n - это количество включенных секций регулируемой части и по мере набора позиций n изменяется - 4; 3,5; 3; 2,5; 2; 1,5; 1; 0,5; 0. Напряжение на тяговых двигателях равно среднему значению напряжения полуобмоток.

Uтэд = ((U2^I + U2^II) | 2) * 0,8÷0,9.

Коэффициент 0,8÷0,9 учитывает потери напряжения в силовой цепи на реакторах, выпрямительной установ ке и переключающих аппаратах.

II. Согласное соединение частей полуобмоток. С 18÷33 позицию напряжение, которое снимается с каждой полуобмотки равно напряжению нерегулируемой части плюс напряжение регулируемой части. Нерегулируемая и регулируемая обмотки включены согласно, поэтому:

U2^I = U2^IН + nUсек,

U2^II = U2^IIН +nUсек,

по мере набора позиций n изменяется - 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; Напряжение на тяговых двигателях равно среднему значению напряжения полуобмоток.

Uтэд = ((U2^I + U2^II) | 2) * 0,8÷0,9.

В один полупериод на ТЭД подается напряжение от одной полуобмотки, а в следующий полупериод от другой. Дробное число секций регулируемой части получается тогда, когда переходный реактор работает как делитель напряжения секции.

Переходный реактор (ПР)

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для переключения регулируемых частей полуобмоток при изменении напряжения на ТЭД без разрыва его цепи питания, не допускает короткого замыкания секции и делит напряжение секции пополам, а также увеличивает число регулируемых позиций при малом числе секций.

РАБОТА: состоит из катушки индуктивности со средним выводом от которого подается напряжение на ТЭД. Сердечник отсутствует. Каждый вывод регулируемой части соединяется с двумя контакторами ЭКГ, которые замыкаются и размыкаются в определенной последовательности, согласно диаграммы. Крайние выводы переходного реактора двумя контактами 3 и 4 могут подключаться к одному выводу регулируемой части, при этом ток ТЭД делится переходным реактором пополам (1-й закон Кирхгоффа), а по полуобмоткам реактора проходят равные по величине и встречно направленные токи i₁ и i₂ . При этом магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ также направлены встречно и взаимно уничтожаются (вычитаются или компенсируются), при этом индуктивное сопротивление реактора равно 0, а активное сопротивление очень мало. В этом случае реактор работает как делитель тока и не оказывает влияния на нагрузку ТЭД.

При переключении на следующий вывод:

1. Размыкается один контакт 4 и одна полуобмотка реактора отключается. Но остается замкнутым второй контакт 3 и работает вторая полуобмотка – разрыва цепи на ТЭД нет.

2. Замыкается следующий контакт 6 и подключается второй вывод реактора к очередному выводу регулируемой части. Реактор подключен к двум выводам регулируемой части и под действием напряжения секции по полуобмоткам реактора кроме основного тягового тока потечет контурный ток i₀. Так как для i₀ обмотки соединены последовательно, то индуктивное сопротивление будет значительным - 0,12Ом и контурный ток уменьшится до 1200А. В этом случае падение напряжения на каждой полу обмотке реактора равно половине напряжения секции и напряжение, подаваемое на ТЭД с этой обмотки, увеличится на половину напряжения секции. Переходный реактор работает как делитель напряжения.

3. Для полного перехода на следующий вывод размыкается контакт 3 от предыдущего вывода, снова отключается одна полуобмотка реактора, но остается замкнутым контакт 6 от следующего вывода регулируемой части, разрыва цепи на ТЭД нет. Затем замыкается второй контакт 5 и оба крайние вывода ПР подключаются к одному выводу регулируемой части. ПР работает как делитель тока и напряжение, снимаемое с этой обмотки, увеличивается на вторую половину напряжения секции.

УСТРОЙСТВО: ПР состоит из 4-х катушек 6 спиральной формы, выполненных из двойного проводника в виде алюминиевых шин 8 Х 60, зазоры между шинами – 7 мм. Катушки в 8-и точках стянуты стеклобандажом 5 и уложены одна на другую, между катушками установлены текстолитовые прокладки 3. Снаружи выводы средних катушек соединяются между собой и образуют средний вывод реактора 4. Наружные выводы верхних и нижних катушек образуют крайние выводы реактора 1 и 2. Внутри катушек вывод первой катушки соединяется с выводом третьей, а вывод второй – с выводом четвертой, то есть в каждой полу обмотке реактора две катушки соединены последовательно. Два реактора для первой и второй полу обмоток главного трансформатора устанавливаются на гетинаксовом основании 9, и стянуты при помощи 4- пар шпилек из сплава алюминия 7. Сверху и снизу на реакторах, между шпильками, установлены шихтованные экраны 8, которые не допускают рассеивание магнитного потока на другие узлы и детали в которых могут образоваться вихревые токи. Сверху ПР покрыт защитными листами 10. Реактор установлен на крышке трансформаторного бака. Охлаждение ПР – естественное, воздушное. Средние выводы реакторов Соединены с выпрямительной установкой (ВУ), а крайние выводы, через контакты ЭКГ с дугогашением «А» и «Б» в первой полу обмотке

и «В» и «Г» во второй полу обмотке, соединяются через замкнутый контакт ЭКГ без дугогашения с выводами регулируемых частей.

Контрольные вопросы по теме: «Регулирование напряжения на ТЭД» и «Переходный реактор»

1. Как соединяются части полуобмоток до 17 и после 18 позиций?
2. Как расчитать напряжение одной полуобмотки на любой позиции?
3. Почему и как рассчитывают среднее напряжение на ТЭД за период?
4. Рассчитайте напряжение на ТЭД на 22 позиции?
5. Для чего необходим переходный реактор?
6. Какую функцию выполняет ПР в режиме делителя тока?
7. Какую функцию выполняет ПР в режиме делителя напряжения?
8. Какую функцию выполняет ПР при переходе с одной позиции на другую?
9. Как смонтированы ПР и где установлены?
10. Как подключаются выводы ПР в силовую схему?

Сглаживающий реактор (по схеме 55, 56)

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в цепи тяговых двигателей.

УСТРОЙСТВО: является катушкой индуктивности со стальным сердечником и состоит из круглого шихтованного сердечника 2, закрытого по окружности и с торцов изоляцией, зажат между двумя боковинами 3 при помощи 5-и шпилек 5. На сердечнике расположена катушка из шинной меди 1 ШММ 4Х65. 70 витков намотано на ребро, между витками, на 1/3 высоты установлена миконитовая изоляция толщиной 7 мм. Сердечник и катушка пропитываются лаком, закрываются пластиковым кожухом 4, а на боковинах крепятся выводы. В верхней части кожуха расположены 2-а овальных отверстия 6 для подвода воздуха, снизу – отверстие для выброса воздуха под кузов после охлаждения. Реакторы устанавливаются с помощью уголков 7 на полу кузова, ниже блоков ВУ. Воздух после охлаждения блоков ВУ попадает в гибкий брезент и направляется на охлаждения сглаживающих реакторов (СР).

РАБОТА: в первую четверть периода, когда ток увеличивается, в обмотке реактора индуктируется ЭДС самоиндукции, которая направлена против тока и ток не достигает максимального амплитудного значения. В следующую четверть периода, когда ток уменьшается, в обмотке реактора индуктируется ЭДС самоиндукции, которая совпадает с током и поддерживает его, и ток не достигает нулевого минимального значения. При малых токах индуктивность реактора больше, а также больше и пульсация выпрямленного тока. При увеличении тока индуктивность и пульсация уменьшаются.

Индуктивные шунты (по схеме ИШ 1-4)

НАЗНАЧЕНИЕ: не допускают бросков тока в обмотке якоря ТЭД при включении контакторов ослабления поля (ОП) и при бросках напряжения в контактной сети, при работе на ослабленном поле.

УСТРОЙСТВО: по конструкции идентичен СР, состоит из круглого шихтованного сердечника 2, закрытого изоляцией и зажатого между текстолитовыми боковинами 3 3-я шпильками 4. На сердечнике находится катушка из шинной меди 3 Х 45 мм, намотанная на узкое ребро 1. Между витками катушки на 1/3 высоты уложена изоляция толщиной 2 мм. Катушка имеет два вывода.

Два индуктивных шунта (ИШ) расположены в форкамере перед МВ-1 и МВ-2, закреплены на каркасах с помощью уголков 5 и имеют воздушное принудительное охлаждение. Без охлаждения ИШ работа не допускается.

РАБОТА: при включении ослабления поля без шунта, сопротивление цепи ТЭД уменьшается, а ток при этом увеличивается. Для нарастающего тока обмотка возбуждения оказывает индуктивное сопротивление, ток в обмотке и основной магнитный поток не увеличиваются. Ток будет увеличиваться по шунтирующему резистору, пока нет индуктивного сопротивления, произойдет бросок тока в обмотке якоря, так как противо ЭДС от ОВ не изменится. При включении в шунтирующую цепь ИШ, он будет оказывать индуктивное сопротивление для нарастающего тока совместно с обмоткой возбуждения. Таким образом, нарастающий ток будет одновременно увеличиваться как в шунтирующей цепи, так и в обмотке возбуждения ТЭД. Значит, увеличится и основной магнитный поток и бросок тока в обмотке якоря уменьшится. Подобным образом ИШ работают и при броске напряжения в контактной сети, то есть распределяют ток между обмоткой возбуждения и шунтирующей цепью, не допуская броска тока в обмотке якоря.

Помехоподавляющие дроссели (по схеме 008, 009)

НАЗНАЧЕНИЕ: служат для защиты от радиопомех рядом расположенных радиостанций. Электровоз при переключении контакторов и реле является источником высокочастотных колебаний, которые передаются в контактную сеть, как на антенну и распространяются в окружающее пространство, создавая радиопомехи.

УСТРОЙСТВО: для защиты от помех, последовательно с токоприемниками включены помехоподавляющие дроссели. Они представляют собой катушку индуктивности 2 спиральной формы из медной шины и без сердечника. Катушка закреплена между швеллером 1 и двумя изолированными планками 3. Дроссель устанавливается на силуминовом фланце 4 изолятора на крыше электровоза. Он оказывает большое индуктивное сопротивление для высокочастотных колебаний и колебания не проходят в контактную сеть. Для переменного тока промышленной частоты индуктивное сопротивление дросселя мало.

Контрольные вопросы по теме: «Реакторы и дроссели».

1. За счет какого явления в сглаживающем реакторе происходит процесс «затормаживания» изменения (уменьшения или увеличения) тока?
2. Что обеспечивает индуктивный шунт и чем он принципиально отличается от сглаживающего реактора?
3. Что будет происходить и почему с электровозом если включить ослабление поля на 5 позиции?
4. Как работает помехоподавляющий дроссель?

Принцип работы полупроводниковых приборов.

Вентили, диоды, стабилитроны, транзисторы, тиристоры

Полупроводники – кремний, германий, селен 3. На внешнем электронном слое 2 имеют по 4-е валентных электрона, которые образуют ковалентные связи 1 с электронами соседних атомов, то есть каждый валентный электрон вращается одновременно вокруг двух ядер атомов. При этом вокруг ядра каждого атома вращается по 8 электронов: 4 своих и 4 соседних.

Внешний электронный слой из 8-и электронов является заполненным, а электроны, образующие ковалентные связи, прочно удерживаются ядрами атомов (а) – тока нет. Значит, при нормальных условиях полупроводники являются изоляторами. Но под действием повышенной температуры, или при воздействии внешнего электрического поля, напряжения, ковалентные связи разрываются, образуются свободные электроны которые являются носителями тока и полупроводник становится проводником электрического тока (б).

Электронная проводимость – это когда в полупроводник внедряют атомы пятивалентной примеси – сурьма, фосфор, мышьяк. Четыре валентных электрона атома примеси образуют ковалентные связи с атомами полупроводника, а для пятого электрона пара отсутствует. Пятые электроны являются свободными, они слабо притягиваются ядрами атомов. Если полупроводник с такой примесью включить в электрическую цепь, то под действием электрического поля свободные электроны начнут передвигаться и потечет электрический ток. Пластина с такой примесью будет проводить ток в обоих направлениях. Основными носителями тока являются свободные электроны, а пластина обладает электронной, или «n» проводимостью и электрически нейтральна.

Дырочная проводимость – когда в чистый полупроводник внедряют атомы трехвалентной примеси – алюминий, бор, индий. Три валентных электрона атома образуют ковалентные связи с атомами полупроводника, а для образования 4-й связи не хватает электрона у атома примеси. Незаполненная ковалентная связь называется «дыркой». Если такую пластину поместить в электрическое поле, то под его воздействием электроны из имеющихся ковалентных связей будут заполнять «дырку», передвигаясь от «-» к «+» источника, а дырка будет приближаться к «-» источника и заполнятся электронами, которые имеются в избытке на «-» источника. Одновременно, со стороны «+» источника электроны будут вырываться из ковалентных связей, образовывая новые «дырки». Такая пластина обладает дырочной или «р» проводимостью, также электрически нейтральна и пропускает ток в обоих направлениях.

Запирающий слой. Если совместить две полупроводниковые пластины с электронной и дырочной проводимостью, то под действием внутренних сил диффузии электроны с «n» слоя переходят в «р» слой, а «дырки» наоборот, при этом на границе перехода, в «р» слое, образуется избыток электронов то есть отрицательный заряд, а на границе «n» слоя – недостаток электронов и положительный заряд. За счет разности зарядов на границе «р-n» перехода образуется напряжение U_пер, приблизительно равное 1-у Вольту – это запирающий слой.

Прямое напряжение. Если в пластинах с «р-n» переходом «+» источника соединить с «р» слоем или анодом, а «-» источника с «n» слоем или катодом, то при этом напряжение источника направлено против напряжения запирающего слоя. Запирающий слой под действием напряжения источника уничтожается и через «р-n» переход потечет прямой ток для которого сопротивление перехода очень мало. При снятии прямого напряжения, запирающий слой восстанавливается.

Обратное напряжение. При соединении «+» источника с «n» слоем или катодом, а «-» источника с «р» слоем или анодом, под действием напряжения источника свободные электроны с «n» слоя притягиваются к «+» источника, увеличивая положительный потенциал «n» слоя, одновременно электроны увеличивают отрицательный потенциал «р» слоя. Обратное напряжение совпадает с напряжением запирающего слоя и увеличивает его.