2.8. Схема Скотта

В 1894 году американский электротехник Чарлз Фелтон Скотт создал трансформаторный преобразователь, который преобразовывал систему "трехфазных токов в двухфазные и обратно" на основе двух однофазных трансформаторов. Это было необходимо для постепенного перехода от двухфазной системы токов, вырабатываемой на крупной гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде, к трехфазной системе токов для питания асинхронных двигателей Михаила Осиповича Доливо-Добровольского, которые в то время имели более высокий КПД, чем двухфазные двигатели Николы Теслы. После полного перехода от двухфазной системы токов к трехфазным потребность в схеме Скотта отпала. Однако схема Скотта нашла применение на электрифицированных железных дорогах для питания тяговой сети от трехфазных линий электропередачи.

В этой схеме применяются трансформаторы, состоящие из 2-х трехфазных трансформаторов с различными коэффициентами трансформации. Один из трансформаторов подключен к двум фазам внешней сети (базисный или основной). Второй трансформатор (высотный) подключается к оставшейся третьей фазе и к середине первичной обмотке базисного трансформатора.

Рис. 2.26

Рассмотрим векторную диаграмму:

Рис. 2.28

Напряжения снимаемые со вторичной стороны обоих трансформаторов - одинаковы, а напряжения, подаваемые на первичные стороны - разные. Следовательно коэффициенты трансформации – разные. В случае, если = , эта схема обеспечивает равномерную загрузку фаз внешней сети.

Но даже, если ≠ (а так в основном и бывает) схема Скотта обеспечивает гораздо меньшую несимметрию во внешней сети, чем схема с 3-х фазными трансформаторами Ү/Δ-11.

- Линейное напряжение трансформатора I.

Составим уравнение:

(закон Кирхгоффа)

Решаем уравнение, учитывая, что:

, получаем:

Схема Скотта применяется в Японии.

На двухпутном участке тяговая сеть пути одного направления питается от базисного трансформатора, а тяговая сеть второго пути – от высотного трансформатора. Это дает возможность на всем протяжении движения поезда по главным путям не устраивать, нейтральны вставок, а секционировать сеть воздушными промежутками, подобно системе 3,3 кВ постоянного тока.

Рис. 2.29

Рис. 2.30

В России схема Скотта не применяется – сложные трансформаторы.

2.9. Схема Вудбриджа

В схеме Вудбриджа, разработанной для упрощения изоляции трансформатора, первичные обмотки трех однофазных трансформаторов соединяются по схеме «звезда» с заземленной нулевой точкой (рис. 1). Вторичные обмотки соединяются по схеме «треугольник», образуя две цепи питания. При упрощенной конструкции трансформатора и равенстве числа витков всех вторичных обмоток напряжение на выходе первой цепи питания равно 50 кВ (2Х25 кВ), а на выходе второй цепи питания равно 28,9 кВ (50кВ/ ).

Посредством автотрансформатора AT1 напряжение второй цепи питания, равное 28,9 кВ повышается до уровня напряжения на выходе первой цепи питания (50 кВ).

Обе цепи смещены по фазе на 90º, поэтому в местах сопряжений секций контактной сети предусматриваются нейтральные вставки, которые поезда обычно проходят с выключенными тяговыми двигателями (по инерции).

Рис. 2.31 Схема Вудбриджа.

Схема Вудбриджа применяется в Японии на высокоскоростных линиях.