Тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б
Однофазный масляный трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б (рис. 55) предназначен для преобразования напряжения контактной сети в напряжения цепей тяговых двигателей, включенных через полупроводниковые преобразователи, и собственных нужд электровоза.
- Мощность сетевой обмотки 4 485 кВ-А
- Напряжение сетевой обмотки 25 000 В
- Ток тяговой обмотки:
- номинальный 1 750 А
- часовой 1 840 А
- Напряжения холостого хода:
- тяговой обмотки на вводах al-01 (а2-02) 1 218 В
- обмотки собственных нужд на вводах:
- а5-х 232 В
- а4-х 406 В
- аЗ-х 638 В
- Ток обмотки собственных нужд 550 А
- То же при работе по схеме резервирования 1 000 А
- Мощность обмотки собственных нужд 225 кВ-А
- Общие электрические потери 83 кВт
- К. п. д 98%
- Расход воздуха на охлаждение 5,5 м3/с
- Масса 8 000 кг
- Габаритные размеры 2 000X2 600X2 760 мм
Рис. 55. Тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б: 1 — электронасос: 2 — запорное устройство; 3 — расширитель; 4 — прижим; 5 — балка-камера; 6 — указатель уровня масла; 7- бобышка заземления; 8-опорный стакан; 9 — охладитель; 10 — активная часть; ‘1 — отводы; 12 — ярмовая балка; 13 — пробка для удаления воздуха; 14 — прокладка; 15 — винт для удаления воздуха; 16 — винт фиксирующий; 17 — колпачок; 15 -болт; 19-вентиль; 20 — балка опорная; 21-пруток; 22 — прокладка; 23- пробка для дыхания; 24 — пробка для доливки масла; 25 — шпилька упора; 25 — заглушка; 27 — ввод обмотки собственных нужд; 28 — ввод тяговой обмотки; 29- ввод сетевой обмотки; ЗА -фартук; 31 — карман для термобаллона термометра манометрического; 32 — кран для отбора пробы масла
Конструкция
Трансформатор состоит из следующих основных частей: активная часть, вводы обмоток, бак трансформатора, система охлаждения, контрольно-измерительные приборы.
Технические данные трансформатора и схема соединения обмоток (рис. 56) нанесены на табличку, прикрепленную к стойке на крышке бака. Все вводы в соответствии со схемой имеют маркировку, нанесенную на крышку бака.
В состав активной части 10 (см. рис. 55) входят обмотки, магнито-провод, отводы, а также узлы и детали изоляции.
Магнитопровод трансформатора двухстержневой, шихтованный из пластин электротехнической стали марки 3414 (ГОСТ 21427.1-75)
толщиной 0,35 мм без лакировки и отверстий. Стяжка стержней произведена бандажами из стеклоленты. Ярма прессуются балками из гнутого профиля с помощью болтов. Верхние и нижние ярмовые балки соединены вертикальными стяжными пластинами, имеющими зацепление с балками. Нижние ярмовые балки используются как камеры для направленной циркуляции масла.
Обмотки каждого стержня закреплены на трех изоляционных цилиндрах с помощью картонных прокладок и реек. Для компенсации усадки прокладок применен прижим 4, выполненный в виде наклонной штанги, один конец которой шарнирно укреплен в ярмовой балке, а другой связан с подвижным башмаком. В башмак упирается пружина, стремящаяся сместить его и привести штангу в вертикальное положение. Такая конструкция обеспечивает практически постоянное усилие осевой стяжки обмоток.
Рис. 56. Схема соединения обмоток трансформатора
Обмотки, расположенные на одном сердечнике, аналогичны обмоткам другого сердечника и отличаются только обозначением вводов и направлением намотки.
Ближе к сердечнику расположены нерегулируемые части тяговых спиральных обмоток (а1-х1 на одном сердечнике и а2-х2 на другом). В середине размещена сетевая непрерывная обмотка. На наружном цилиндре расположены двойные дисковые катушки регулируемой части тяговой обмотки, а также обмотка собственных нужд.
Контактами главного контроллера тяговые обмотки соединяются в две группы. Каждая группа через выпрямительную установку подключается к двум тяговым двигателям.
Обмотки трансформатора соединены между собой, а также с вводами, расположенными на крышке бака, с помощью отводов 1/. Они представляют собой промежуточные токоведущие элементы, изготовленные из медных шин или прутков и закрепленные к ярмовым балкам посредством изоляционных материалов.
Изоляция обмоток маслобарьерная, представляет собой масляные каналы в сочетании с узлами и деталями из электроизоляционных материалов.
На крышке бака установлены два ввода 29 сетевой обмотки, четырнадцать вводов 28 тяговых обмоток и четыре ввода 27 обмотки собственных нужд. Соединение вводов с отводами выполнено гибкими медными проводниками. Все вводы разборные и допускают замену изоляторов без подъема активной части.
Для защиты от механических повреждений активная (выемная) часть помещена в стальной восьмигранный бак с трансформаторным •:аслом ТКп (ГОСТ 982-68), которое обеспечивает необходимую изоляцию и охлаждение обмоток. Соединение бака с крышкой разъемное >%танцевое с уплотнением прокладкой 22 из масломорозостойкой резины. Стальные прутки 21 предохраняют резину от чрезмерного сжа-:ня и создают опорную поверхность для крышки.
В нижней части торцовых граней бака установлены две шпилькидля крепления активной части. Отверстия в баке в местах установки упоров закрыты съемными стальными заглушками 26.
Две балки-камеры 5 приварены к стенкам бака. Они являются воздуховодами системы охлаждения и, кроме того, совместно с опорными елками 20 используются как элементы конструкции рамной подвескибака, а также увеличивают жесткость продольных граней бака. В опорные балки вварены четыре стакана 8, являющиеся опорами трансформатора на электровозе. На опорной балке находится бобышка 7 для заземления трансформатора. Уплотнение фартука 30 с полом кузова выполнено с помощью резины.
В нижней части бака расположен вентиль 19 для заливки и слива масла, а также кран 32 для отбора пробы масла.
Охлаждение трансформатора принудительное масляно-воздушное с направленной циркуляцией масла. С помощью электронасоса 1 горячее масло прокачивается через охладитель 9, который состоит из шести секций, расположенных двумя группами на боковых гранях бака. Каждая секция состоит из комплекта медных труб, снабженных радиаторами и соединенных по концам с коллекторами’. Охладитель обдувается воздухом из системы вентиляции электровоза. Охлажденное масло прокачивается через короб в нижней части бака в нижние ярмо-вые балки 12 по двум патрубкам, уплотненным прокладками 14, а затем поступает в обмотки. Картонные шайбы перекрывают осевые каналы в нескольких местах по высоте обмотки и тем самым создают принудительную (от электронасоса) циркуляцию масла в радиальных каналах обмоток.
Электронасос состоит из одноступенчатого центробежного насоса и трехфазного асинхронного электродвигателя, размещенных в общем корпусе. Полость электродвигателя заполнена трансформаторным маслом, смазывающим шарикоподшипники и охлаждающим электродвигатель. Циркуляция масла в полости электродвигателя создается параллельно основному потоку масла. В верхней части корпуса насоса расположено запорное устройство 2 для подключения манометра, а также выхода воздуха при заполнении насоса маслом.
На крышке бака размещен расширитель 3, предназначенный для компенсации температурных колебаний уровня масла в баке, а также для уменьшения поверхности соприкосновения масла с воздухом. На расширителе имеется указатель уровня масла 6, пробка для доливки масла 24 и пробка 23 для сообщения с атмосферой.
Контрольно-измерительные приборы трансформатора служат для индикации температуры масла (термометр) и определения направления вращения вала электронасоса (манометр) по избыточному давлению, создаваемому насосом.
Термометр манометрический сигнализирующий состоит из термобаллона, размещенного в кармане 31 крышки бака, измерительного прибора (расположенного на расширителе) и соединительной трубки. Принцип действия термометра основан на зависимости между температурой и давлением насыщенных паров заполнителя (хлорметил), заключенного в герметически замкнутой системе. Изменение давления в системе в зависимости от температуры влияет на положение манометрической пружины и стрелки измерительного прибора. На шкалу прибора нанесены деления в градусах Цельсия. ПринпиН действия и конструкция манометра общеизвестны и не нуждаются в описании.
Трансформатор совместно с установленным на нем дополнительным электрооборудованием (переходной реактор, групповой переклю чаТель и др.) является блоком электровоза. Установка дополнительного оборудования производится на элементы конструкции трансформатора с помощью резьбовых соединений, а также скоб и бобышек, входящих в комплект поставки-трансформатора.
Блок трансформатора устанавливается в высоковольтной камере (ВВК) на резиновые амортизаторы ТН234 между тележками электровоза и имеет некоторую свободу перемещения относительно кузова. Из-за разности частот колебаний соединяемых деталей все подсоединения к трансформатору выполнены с помощью гибких элементов: вводы соединены с шинным монтажом гибкими шунтами, а балки-камеры с воздуховодами — брезентовыми патрубками.
При работе трансформатора на электровозе должны соблюдаться следующие требования: температура трансформаторного масла не должна превышать 85 ° С длительно и 95° С кратковременно в течение 2 ч. При превышении температуры масла сверх допустимой необходимо принять меры для снижения нагрузки и выяснения причины возможной неисправности. Не допускается включение нагрузки при неработающем электронасосе, если температура масла выше 30 °С.
При резком повышении температуры масла сверх допустимой должен быть отключен трансформатор для выяснения и устранения причин неисправности. Не допускается включение трансформатора после вторичного срабатывания защиты, если не устранена неисправность.
Не допускается включение нагрузки на трансформатор при отсутствии вентиляции. Допускается работа трансформатора без принудительной вентиляции при работающем электронасосе и при нагруженной обмотке собственных нужд. После длительного отстоя электровоза в зимнее время при отрицательных температурах масла включение трансформатора на нагрузку должно производиться при отключенном электронасосе, который нужно включить при температуре масла 30°С.
Источник
Ремонт тяговых трансформаторов электровоза вл80с
Устройство тягового трансформатора ОДЦЭ-5000/25Б электровоза BЛ80C
Трансформатор типа ОДЦЭ-5000/25Б (рис. 3.2) состоит из активной части, помещенной в бак с трансформаторным маслом, а также системы охлаждения.
Рис. 3.2. Тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б:
1 — маслоуказатель; 2 — расширительный бак; 3 — балка-камера; 4 — устройство для осевой стяжки обмоток; 5 — опора трансформатора; 6 — масляные радиаторы; 7 — активная (выемная) часть; 8 — отвод; 9 — нижняя ярмовая балка; 10 — опорная балка; 11, 13 — пробки; 12 — резиновое уплотнение; 14 — выводы обмотки собственных нужд; 15 — выводы тяговых вторичных обмоток; 16 — выводы первичной (сетевой) обмотки; 17 — электрический масляный насос; 18 — стальные заглушки; 19 — упоры для крепления активной части
Рис. 3.3. Магнитопроводы шпилечной (а) и бесшпилечной (б) конструкции: 1 — нижнее ярмо: 2 — шпилька; 3 — стержень; 4 — верхнее ярмо; 5 — бандаж
стержня
Активная часть — состоит из шихтованного магнитопровода и трех обмоток.
Магнитопровод — двухстержневой, шихтованный, состоит из двух вертикальных стержней и двух горизонтальных ярм.
Стержни магнитопровода (рис. 3.3, а) набраны из листов электротехнической стали (толщиной 0,35 мм) пакетами разной ширины и имеют ступенчатое сечение, близкое к круглому. Все листы стержней спрессованы и скреплены пятью шпильками, при этом для изоляции шпильки пропущены внутри бакелитовых трубок, а под гайки подложены бакелитовые шайбы.
Ярма набраны из листов электротехнической стали пакетами разной дайны. При сборке с боков ярм устанавливаются швеллера, которые стянуты по концам друг с другом болтами, вкрученными в торцы стальных планок в прорези стержней магнитопровода. При этом ярма скрепляются с вертикальными стержнями магнитопровода.
К двум швеллерам нижнего ярма приварены снизу две планки, через которые активная часть опирается на дно бака через приваренные к дну бака конуса для фиксации. К двум швеллерам верхнего ярма сверху крепится крышка болтами со свободным ходом 20 мм за счет овальных отверстий для четырех верхних болтов. За счет этого активная часть всегда стоит на дне бака и одновременно ее крышка плотно притянута к фланцам бака через прокладки из маслоустойчивой резины.
Обмотки трансформатора — трансформатор имеет три обмотки (рис. 3.4, а): первичную обмотку (сетевую) с выводами А-Х на напряжение 25 кВ (862 витка) и две вторичные обмотки. Вторичные обмотки разделяют на: обмотку собственных нужд с выводами х-а5-а4-аЗ на напряжение до 638 В (22 витка) для питания вспомогательного оборудования электровоза и главную вторичную обмотку (тяговую) для питания тяговых двигателей. Тяговая вторичная обмотка состоит из двух нерегулируемых частей с выводами al-xl и а2-х2 (по 22 витка), где наводится ЭДС по 638 В и двух регулируемых частей с выводами 1-01 и 5-02 (по 20 витков), где наводится ЭДС по 580 В. Каждая регулируемая часть обмотки разделена на четыре секции (по 5 витков), в каждой из которых наводится ЭДС по 145 В.
Все три обмотки трансформатора намотаны на шесть бакелитовых цилиндров, установленных на двух вертикальных стержнях маг-нитопровода, по три цилиндра один внутри другого. На двух внутренних цилиндрах находятся нерегулируемые части тяговой вторичной обмотки, на двух средних цилиндрах находится первичная (сетевая) обмотка. На двух наружных цилиндрах находятся регулируемые части тяговой вторичной обмотки, а также обмотка собственных нужд.
Все обмотки трансформатора намотаны из медных шин различного сечения, изолированных кабельной бумагой на текстолитовые планки (толщиной 20 мм), установленные вдоль бакелитового цилиндра. Между витками на этих планках установлены прокладки из электрокартона. За счет такой намотки, каждый виток обмотки омывается трансформаторным маслом со всех четырех сторон.
При сборке активной части при снятом верхнем ярме на стержни магнитопровода (на нижнее ярмо) устанавливаются стальные шайбы, на которые веером устанавливаются текстолитовые бруски для подхода масла к обмоткам снизу. На них устанавливаются также по три текстолитовых кольца (толщиной 50 мм) один внутри другого. На эти шесть колец устанавливаются нижним витком шесть цилиндров с обмотками. На верхний виток на каждом цилиндре устанавливаются текстолитовые кольца. На них веером устанавливаются текстолитовые бруски,
предназначенные для выхода масла от обмоток трансформатора. На эти текстолитовые бруски устанавливаются две стальные шайбы (прессующие кольца).
Затем к двум стержням магнитопровода крепится верхнее ярмо. В отверстия с резьбой в приварных втулках сбоку швеллеров верхнего ярма вкручиваются шпильки, которые через специальные
башмаки, через верхнюю стальную шайбу, текстолитовые бруски, через три текстолитовых кольца плотно сжимают между собой через изоляцию витки всех обмоток на шести цилиндрах.
Рис. 3.4. Схема соединения обмоток трансформатора (а) и схема циркуляции масла (б): Н — масляный насос; А — активная часть; Т — теплообменники
На электровозах ВЛ80С используется устройство для автоматической прессовки обмоток тягового трансформатора, на башмаки наклонных шпилек давят сильные сжатые пружины сбоку.
Выводы всех обмоток трансформатора выведены наружу через изоляторы в отверстиях крышки. Средние утолщения изоляторов укреплены к крышке с помощью фланцев с резиновыми прокладками, которые приклеивают к крышке. Крышка с изоляторами имеет свободный ход до 20 мм.
Бак трансформатора — выполнен сварным из стали толщиной 10 мм, восьмигранной формы. Внутрь бака на дно опускается активная часть трансформатора и затем крышка трансформатора крепится к фланцам бака по периметру болтами через прокладки из масломорозоустойчивой резины.
Бак трансформатора с активной частью через четыре приварных конуса с боков бака и через резиновые конуса опирается на два поперечных средних двутавровых бруса рамы кузова.
Внизу сбоку бака выполнены: пробка для взятия пробы масла и кран для слива масла и заполнения бака маслом в депо (в нормальном положении должны быть опломбированными). Внизу на дне бака находится пробка для слива остатков масла.
В верхней части, сбоку на баке укреплен масляный насос МН типа 4ТТ-63/10. С обеих сторон бака укреплены по три секции масляных радиаторов, закрытых решетками с воздухопроводами от вентиляторов МВЗ и МВ4. Каждая секция радиаторов состоит из латунных овальных трубок (10 рядов по 9 трубок в каждом), закрепленных в решетках, для обдува воздухом от вентиляторов.
В дополнение к баку трансформатора находится расширитель, который служит для восприятия излишков масла из бака при его нагревании, а также для уменьшения поверхности соприкосновения масла с воздухом. Расширитель сварен из стали (размером 500x1500x600 мм) и укреплен на кронштейнах. Расширитель соединяется с баком трансформатора трубой через отверстие в крышке трансформатора. Бак трансформатора полностью заполнен трансформаторным маслом, а расширитель только частично.
Трансформаторное масло служит изоляцией между всеми обмотками трансформатора и одновременно является охлаждающей жидкостью. Технические характеристики трансформаторного масла следующие: цвет светло-желтый; температура застывания 35 °С; температура вспышки +135 °С; слой масла толщиной 2,5 мм должен выдерживать без пробоя в течение одной минуты напряжение не менее 35 кВ.
Для контроля уровня масла на расширителе сбоку установлено масломерное стекло, где нанесены риски нормального уровня масла для трех температур: -50, +15, +50 °С.
Для контроля за работой масляного насоса служит манометр, установленный на нагнетательном патрубке МН, за показанием которого можно наблюдать из коридора. Давление масла должно находиться в пределах 0,8—1,0 кгс/см2.
Для контроля за температурой трансформаторного масла в верхних слоях бака служит термосигнализатор. Он состоит из датчика в виде баллончика, заполненного легкокипящей жидкостью и погруженного в бак. Датчик через капиллярную трубку соединен с черной стрелкой прибора, укрепленного сбоку на расширительном баке (красная и желтая стрелки нужны для регулировки температуры, при которой замыкаются контакты двух блокировок термосигнализатора, на электровозах ВЛ80С эти блокировки в схеме не используются).
Сбоку на расширителе вварена трубка с пробкой для доливки масла на ремонтах. Сверху на расширителе выполнено отверстие со змеевиком для выхода и входа воздуха в расширитель.
Система охлаждения обмоток трансформатора (рис. 3.4, б) является принудительной, так как охлаждение происходит за счет принудительной циркуляции трансформаторного масла масляным насосом, через радиаторы.
При работе масляного насоса нагретое масло забирается из верхних слоев бака и по двум маслопроводам направляется в радиаторы (по три секции с каждой стороны бака), которые обдуваются воздухом от МВЗ и МВ4.
Охлажденное в радиаторах масло снизу бака за счет маслонаправленного щита из электрокартона направляется через зазоры в веерообразных текстолитовых брусках ко всем обмоткам на шести бакелитовых цилиндрах. При этом масло, нагреваясь, поднимается вверх, где снова забирается насосом и направляется в радиаторы.
Примечания. 1. Начиная с электровоза № 1900 магнитопроводы трансформаторов имеют бесшпилечную конструкцию (рис. 3.3, б).
2. При работе электровоза температура трансформаторного масла не должна превышать +85 °С длительно и 95 °С в течение 2 ч. При нарушении этих норм необходимо снизить нагрузку и выяснить причины повышения температуры.
3. Не допускается включение нагрузки без электронасоса, если температура масла выше +30 °С.
4. При резком повышении температуры трансформаторного масла необходимо отключить тяговый трансформатор до устранения причин неисправности.
5. Не допускается включение нагрузки на трансформатор (питание ТЭД) при отключенных вентиляторах МВЗ и МВ4. Допускается работа трансформатора при отключенных вентиляторах МВЗ и МВ4 и при нагруженной обмотке собственных нужд.
6. После длительного отстоя электровоза в зимнее время при отрицательных температурах масла включать нагрузку на трансформатор следует при отключенном МН, который можно будет включить, когда масло прогреется до +15 °С.
Источник