3.2.2. Сглаживающий реактор

Назначение. Сглаживающий реактор типа РС-53 (в схеме элект­ровоза на рис. 8.2 — 55, 56, вкладка) служит для сглаживания пуль­сирующего тока после выпрямительных установок, что необходи­мо для улучшения коммутации ТЭД.

Для преобразования переменного тока в постоянный, с целью пита­ния ТЭД электровоза, применяют выпрямительные установки со схе­мой двухполупериодного выпрямления, которые преобразовывают пе--аправлению, но меняется во времени. Такой ток непригоден для пита­ния ТЭД, так как при высоких пульсациях двигатели имели бы не­удовлетворительную коммутацию и сильно нагревались бы из-за возникновения больших дополнительных потерь. Поэтому для уменьшения пульсаций необходимо выпрямленный ток сглаживать сглаживающим реактором (катушкой индуктивности), который включается между выпрямительной установкой и ТЭД. Полностью сгладить выпрямленный ток невозможно, так как в этом случае сгла­живающий реактор имел бы большие размеры.

Технические характеристики РС-53

Габаритные размеры, мм.........................................................915x560x672

Масса, кг...............................................................................................800

Часовый ток, А....................................................................................1850

Сечение провода обмотки, мм².........................................................4x65

Число витков...........................................................................................70

Номинальное напряжение, В.............................................................1500

Количество охлаждающего воздуха, м³/мин.........................................50

Индуктивность, мГн..............................................................................5,8

Устройство. Сглаживающий реактор РС-53 (рис. 3.7) состоит из шихтованного круглого магнитопровода и катушки.

Магнитопровод набран из отдельных шихтованных пакетов (из шести листов различной ширины), стянутых и изолированных снару­жи стеклопластиком (толщиной 7 мм).

Катушка намотана из медной шины (сечением 4x65 мм) на узкое ребро и имеет 70 витков. Между витками катушки снизу закладывает­ся лента из электронита, сложенная вдвое с разрезами.

При сборке сглаживающего реактора катушка одевается на изо­лированный сердечник. Затем сердечник с катушкой закрепляется между двумя гетинаксовыми боковинами (толщиной 50 мм), кото­рые стягиваются между собой пятью алюминиевыми шпильками (че­тырьмя шпильками М24 по углам и средняя шпилька М30 внутри с алюминиевыми конусами на концах). При этом через боковые изо­ляционные кольца сжимаются через изоляцию все витки катушки.

Сглаживающие реакторы 55 и 56 помещены на электровозах в кожуха под тяговыми выпрямительными установками ВУ1 (61) и ВУ2 (62) соответственно и охлаждаются воздухом от вентилято­ров МВЗ и МВ4.

Работа сглаживающих реакторов в схеме. Принцип работы сглажи­вающего реактора основан на явлении самоиндукции. При нарастании пульсирующего тока в катушках сглаживающих реакторов наводится ЭДС самоиндукции, направленная по правилу Ленца встречно нараста­ющему току и не дает ему сразу увеличиться до максимального значения.

При убывании пульсирующего тока ЭДС самоиндукции направ­лена согласно с убывающим током и по правилу Ленца не дает току сразу уменьшиться до нулевого значения.

В результате в цепи ТЭД с последовательно включенными сгла­живающими реакторами значительно уменьшается переменная со­ставляющая пульсирующего тока (рис. 3.8), что способствует улуч­шению коммутации ТЭД.

Коэффициент пульсаций определяется формулой

Pi = [ W loo % = [(/_max - /_min)/(/_max + /_min)] юо %,

где /_ш — амплитудное значение переменной составляющей пульси­рующего тока, А;

7_max, /_min — соответственно максисмальное и минимальное зна­чения пульсирующего тока, А;

I = (I_max + 7_min)/2 — среднее значение пульсирующего тока.

При включении сглаживающего реактора коэффициент пульса­ций составляет 25—30 %.3.3. Индуктивные шунты

Назначение. Индуктивные шунты типа ИШ-95 (в схеме элект­ровоза на рис. 8.2 обозначены ИШ1—ИШ4, вкладка) служат для улучшения коммутации тяговых двигателей при их работе в режи­ме ослабления возбуждения.

Технические характеристики ИШ-95

Номинальное напряжение относительно земли, В.............................2000

Номинальный ток, А.............................................................................520

Индуктивность, мГн..............................................................................2,2

Число витков............................................................................................62

Сечение обмоточного провода, мм²...................................................3x45

Расход охлаждающего воздуха, м³/мин................................................20

Масса, кг................................................................................................П

Устройство. Индуктивный шунт типа ИШ-95 (рис. 3.9) состоит из катушки (магнитопровод и обмотка), которая размещается меж­ду двух боковин, стянутых тремя шпильками.

Магнитопровод катушки—шихтован радиально из пластин элект­ротехнической стали с изоляционным термостойким покрытием тол­щиной 0,5 мм.

Обмотка катушки — выполнена из медной ленты размером 3x45 мм, намотанной на ребро с зазором между витками 2 мм. Вит-ковая изоляция — электронит, толщиной 1 мм.

Индуктивные шунты ИШ1, ИШ2 установлены в передней форка-мере кузова и охлаждаются воздухом от МВ1, а ИШЗ, ИШ4 — в зад­ней форкамере и охлаждаются воздухом от МВ2.

Работа в схеме. Каждый индуктивный шунт включается последо­вательно с резистором ослабления возбуждения соответствующего ТЭД при включении контакторов первой ступени ослабления возбуж­дения. Индуктивные шунты улучшают коммутацию ТЭД и предот­вращают появление кругового огня по коллектору при работе элек­тровоза в режиме ослабления возбуждения в следующих случаях:

- при восстановлении контакта полоза токоприемника с кон­тактным проводом после кратковременного отрыва;

- при подключениях (отключениях) контакторов ослабления воз­буждения ТЭД;

при появлении бросков напряжения на ТЭД при их работе в режиме ослабленного возбуждения (например, при резком измене­нии напряжения в контактной сети).

Наиболее опасным для тягового двигателя, работающего в режиме ослабления возбуждения, является режим включения его на полное на­пряжение после кратковременной потери питания. В этом случае бро­сок тока якоря и скорость его нарастания зависят от распределения тока между обмоткой возбуждения и шунтирующей цепью.

При установившемся режиме работы ТЭД электровоза на ослаб­ленном возбуждении (рис. 3.10, а) ток якоря 1_Я разветвляется в узле / на ток, протекающий по обмотке возбуждения /_в и ток /_R, протекаю­щий через резистор ^ов' ^{а в} У^зле 2 эти токи снова соединяются для протекания по якорной обмотке. Таким образом, в соответствии с первым законом Кирхгофа имеет место равенство 1_Я = /_в + 7_R. Рас­пределение величин токов /_в и /_R зависит от соотношения сопротив­лений обмотки возбуждения и резистора Л_ов. Так, например, для первой ступени ослабления возбуждения сопротивление /?_ов имеет такое значение, что по обмотке возбуждения будет протекать 70 % от общего тока якоря, значение которого принимается условно за 100 %, а остальной ток (около 30 %) будет протекать через резистор Rqq и в обмотку возбуждения не попадает. Величина тока якоря 1_Я будет ограничена главным образом значением противоЭДС, наводи­мой в его якорной обмотке при движении электровоза (Е = СпФ_т, где С — постоянная машины, п — обороты ТЭД, Ф_дв — магнитный поток двигателя), так как активное сопротивление обмотки возбуж­дения и резистора/?_ов незначительны.

Если при движении электровоза на высоких позициях с примене­нием ослабления возбуждения для ТЭД произойдет кратковремен­ный отрыв токоприемника от контактного провода, то это вызовет уменьшение тока в первичной обмотке тягового трансформатора, что в свою очередь приведет к уменьшению магнитного потока в сердечнике и, следовательно, к уменьшению напряжения на вторич­ных обмотках, а значит и на зажимах самих ТЭД. Значительное сни­жение напряжения на ТЭД приводит к исчезновению тока и магнит­ного потока ТЭД, а значит, в соответствии с формулой Е_дв - С«Ф_ДВ и к уменьшению противоЭДС в обмотках якоря практически до нуля. В результате восстановления контакта токоприемника с ктактным проводом при отсутствии индуктивных шунтов (рис. 3.10, б) через тяговые двигатели начнет протекать большой нарастающий ток якоря по следующим причинам:

1) за время потери контакта токоприемника с проводом проти­воЭДС якоря успевает уменьшиться до нуля и почти не оказывает сопротивления нарастающему току якоря;

2) при восстановлении напряжения на зажимах ТЭД начинается уве­личение тока и в обмотке возбуждения ТЭД появляется ЭДС самоин­дукции Ј_в, которая, в первый момент времени будет препятство­вать протеканию тока по обмотке возбуждения, в результате чего весь ток якоря (почти 100 %) будет протекать через резистор Rqb> который в силу своих характеристик не оказывает значительного сопротивления нарастающему току якоря, поэтому ток якоря на­растает, практически минуя обмотку возбуждения ТЭД, и скорос­ти нарастания токов в обмотках якоря и возбуждения будут очень сильно отличаться.

В результате этих причин произойдет значительный бросок тока якоря, что приведет к быстрому насыщению добавочных полюсов и замедлению роста их магнитного потока, из-за чего реактивная ЭДС в коммутируемых проводниках якоря будет недостаточно ком­пенсироваться, что приведет к сильному искрению под щетками и может вызвать появление кругового огня по коллектору ТЭД.

При наличии в схеме индуктивных шунтов (рис. 3.10, в) нараста­ющему току якоря со стороны индуктивных шунтов оказывается зна­чительное индуктивное сопротивление (превышающее индуктивное сопротивление собственной обмотки возбуждения самого ТЭД), вы­званное появлением ЭДС самоиндукции индуктивного шунта Е_ш, в результате большая часть нарастающего тока якоря пойдет через об­мотку возбуждения. За счет этого происходит быстрое увеличение магнитного потока двигателя Ф_дв и противоЭДС якорных обмоток ТЭД (в соответствии с формулой Е_дв = СпФ_дв) также быстро возра­стает, ограничивая нарастание тока в якорных обмотках. За счет этого кругового огня по коллектору в ТЭД не произойдет.

Примечание. На электровозах ВЛ80^е, выпускаемых после 1989 г. с тяговы­ми электродвигателями НБ-514 устанавливались индуктивные шунты типа ИШ-009 (масса 97 кг; сечение обмоточного провода 3x35) с более лучшими массогабаритными характеристиками, чем ИШ-95.

. Расщепитель фаз НБ455А

X Асинхронный расщепитель фаз НБ-455А (рис. 40) предназначен для пре­образования однофазного напряжения об­мотки собственных нужд тягового транс­форматора в трехфазную систему напря­жения 380 В. Технические данные расще­пителя фаз следующие

Напряжение однофазной се­ти (номинальное), В .... 380

Мощность трехфазной нагруз- ки в системе расщепителя фаз с емкостью 2700 мкФ, кВ-А 210

Токи расщепителя фаз при напряжении 380 В, емко­сти 2700 мкФ и мощности

210 кВ- А в фазах, А:

С1--М2 154

С2-М2 110

СЗ-С4 77

Частота тока, Гц 50

Частота вращения ротора

(номинальная), об/мин . . 1490

Режим работы продолжитель- ный

Класс изоляции по нагрево-

стойкости В

Масса, кг 690

Нормальная работа расщепителя фаз обеспечивается при колебании напряже­ния питающей сети в диапазоне 280— 460 В.

Исполнение расщепителя фаз - защи­щенное с самовентиляцией, горизонталь­ное, на лапах Станина расщепителя фаз чугунная, литая. Подшипниковые щиты стальные, сварные. Пакет статора набран из отдель­ных изолированных листов электротехни­ческой стали.

Короткозамкнутый ротор залит алюми­нием, отбалансирован динамически. На валу установлены шариковые подшип­ники 76317. Допустимый нагрев подшип­ников не более+80 ° С.

На статоре расположены две обмотки — двигательная и генераторная. Двигатель- ную обмотку подключают к обмотке соб- ственных нужд тягового трансформатора. Двигательная и генераторная обмотки создают трехфазную систему напряжения, от которой получают питание вспомога- тельные трехфазные асинхронные электро- двигатели. Расщепитель фаз в холодном состоянии допускает протекание тока к. з. при неподвижном роторе или затяжной пуск в течение не более 20 с при напряжении 280 В и 6 с — при 460 В. Повторное включение при токе к. з. недопустимо и в крайнем случае мо- жет быть произведено не ранее чем че- рез 10 мин.

Пуск расщепителя фаз осуществляет­ся на холостом ходу без нагрузки с по­мощью пускового резистора, включаемого в генераторную фазу. При этом расщепи­тель фаз работает как однофазный асин­хронный двигатель на холостом ходу. После разгона ротора расщепителя фаз можно подключить нагрузку.

Асинхронные двигатели вспомогательных машин