Принцип действия тягового трансформатора с регулированием напряжения ТЭД на высшей стороне трансформатора

На электровозе ЧС-4^Т в качестве тягового трансформатора используют трансформатор, который понижает напряжение контактной сети до напряжения, благоприятного для работы ТЭД. При этом получение необходимого напряжения на зажимах ТЭД производится путем регулирования напряжения на высшей стороне тягового трансформатора.

В этом случае регулируется количество витков первичной обмотки, а количество витков на вторичной обмотке остается постоянным. В этом случае увеличению напряжения на зажимах ТЭД соответствует уменьшение числа витков первичной обмотки, включенной в работу.

Из соотношения U1/U2=w1/w2 получаем U2=(U1·w2)/w1 – (зависимость обратно пропорциональная) – чем меньше количество витков первичной обмотки подключено переключателем ступеней, тем большее напряжение получим на зажимах ТЭД.

Этот путь следовало бы считать более удобным, так как ток контактной сети, протекающий в первичной обмотке мал. Однако регулировать напряжение на первичной обмотке довольно затруднительно.

Если необходимо постепенно повы­шать напряжение на вторичной обмот­ке (рисунок 1), то нужно, переключая соответ­ствующие контакты 1, 2, 3, 4,уменьшать число витков первичной обмотки. Напряжение, приходящееся в этом случае на один виток, будет по мере выполнения переключений увели­чиваться. Одновременно магнитный по­ток в магнитопроводе трансформатора будет индуцировать э.д.с. и в отключенных витках. Поэтому по мере умень­шения числа витков первичной обмотки напряжение между ее началом и концом будет возрастать. Если, например, чис­ло витков последней секции меньше числа витков всей обмотки в 5 раз, то при напряжении контактной сети 25 кВ напряжение между началом и концом первичной обмотки составит 25·5=125 кВ. На это напряжение должна быть рассчитана изоляция трансформа­тора. Понятно, что такой способ на электровозах, где требуется регулиро­вать напряжение в широких пределах, не применяют.

Поэтому для регулирования напряжения на высшей стороне применяют регулировочную обмотку, представляющую собой автотрансформатор (рисунок 2). Выводы или отводы регулировочной обмотки используют для регулирования напряжения на первичной обмотке тягового трансформатора, а, значит, и на вторичной обмотке. При этом первичная обмотка тягового трансформатора является нерегулируемой.

На нулевой позиции (рисунок 3) переключателя ступеней, при этом вывод первичной обмотки на ответвлении 1 регулировочной обмотки, весь магнитный поток, создаваемый регулировочной обмоткой, замыкается через вспомогательное ярмо.

При переходе переключателя ступеней на первую позицию, на первичной нерегулируемой обмотке тягового трансформатора появится напряжение, равное разности потенциалов соответствующего вывода и земли. По цепям тяговых двигателей потечет ток, и начнется пуск электровоза.

При этом часть магнитного потока, создаваемого регулировочной обмоткой, будет ответвляться на ярмо, на стержнях которого находятся первичная и вторичная обмотки, а часть будет проходить через вспомогательное ярмо. Такая ситуация будет повторяться и на других позициях переключателя ступеней, только по вспомогательному ярму будет проходить все меньшая часть магнитного потока.

Таким образом, на стержнях регулировочной обмотки при любых позициях переключателя ступеней магнитный поток не изменяется и в регулировочной обмотке не возникнет напряжение, превосходящее напряжение контактной сети, как в случае, если бы не было автотрансформатора.

Достоинства системы регулирования на стороне высшего напряжения заклю­чаются в сравнительно малых габарит­ных размерах переключающих аппара­тов, так как токи здесь в 10–20 раз меньше, чем при регулировании на сто­роне низшего напряжения. Однако при такой системе регу­лирования усложняется конструкция трансформатора и переключающей ап­паратуры, рассчитанной на напряжение контактной сети.

2. Конструкция тягового трансформатора SL68/3848/51