RU63137U1 - TRANSFORMER UNIT FOR ELECTRIFICATED AC RAILWAYS - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к трансформаторостроению, и может найти применение в трансформаторных агрегатах, предназначенных для электрифицированных железных дорог переменного тока.The utility model relates to electrical engineering, in particular, to transformer construction, and can find application in transformer units designed for electrified AC railways.

Полезной моделью решается задача создания трансформаторного агрегата с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока, характеризующегося при относительно простой конструкции и высокой эксплуатационной надежности возможностью обеспечения одинакового или раздельного в каждой из двух секций контактной сети регулирования напряжения, позволяющего за счет повышения напряжения в контактной сети при неизменной, потребляемой электровозами, мощности, снизить токи и потери электрической энергии в контактной сети и улучшить симметрирование фазных токов питающей сети.The utility model solves the problem of creating a transformer unit with voltage regulation for alternating current electrified railways, characterized by a relatively simple design and high operational reliability with the ability to provide voltage regulation that is the same or separate in each of the two sections of the contact network, which allows, by increasing voltage in the contact network, constant power consumed by electric locomotives; reduce currents and losses of electric energy in the circuit power network and improve the balancing of the phase currents of the supply network.

Для решения поставленной задачи в трансформаторном агрегате для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащем трехфазный тяговый трансформатор, имеющий трехстрежневой магнитопровод, первичную обмотку, подключенную к питающей сети, и вторичную обмотку, выполненную из обмоток двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода, концы этих обмоток предназначены для подключения к контактной сети, кроме того, он содержит две вольтодобавочные обмотки, каждая из которых размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода и подключена одним концом к тяговому рельсу, а другим концом - к одной из фаз вторичной обмотки, размещенной на крайнем стержне трехстержневого магнитопровода, предложено, согласно настоящей полезной модели, каждую из вольтодобавочных обмоток снабдить устройством регулирования напряжения.To solve this problem, in a transformer unit for electrified railways of alternating current, containing a three-phase traction transformer having a three-core magnetic circuit, a primary winding connected to a power supply network, and a secondary winding made of two phase windings located on the extreme rods of a three-core magnetic circuit, the ends of these the windings are designed to be connected to the contact network, in addition, it contains two boost voltage windings, each of which is located on the middle rod trehsterzhnevogo magnetic core and connected at one end to the traction rail and the other end - one of the secondary phase winding placed at the extreme trehsterzhnevogo magnetic rod, it is suggested according to the present utility model, each of the booster coils to provide a voltage regulation device.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к трансформаторостроению, и может найти применение в трансформаторных агрегатах, предназначенных для электрифицированных железных дорог переменного тока.The utility model relates to electrical engineering, in particular, to transformer construction, and can find application in transformer units designed for electrified AC railways.

Известен трансформаторный агрегат с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащий трехфазный тяговый трансформатор, имеющий первичную обмотку, соединенную в звезду, и вторичную обмотку, соединенную в треугольник, каждая из двух вершин которого подключена к одной из двух, изолированных между собой, секций контактной сети, а третья - к тяговому рельсу [Л.1].Known transformer unit with voltage regulation for electrified railways of alternating current, containing a three-phase traction transformer having a primary winding connected to a star, and a secondary winding connected to a triangle, each of the two vertices of which is connected to one of two sections, isolated from each other, contact network, and the third - to the traction rail [L.1].

Описанный в [Л.1] трансформаторный агрегат не обеспечивает раздельного и необходимого для каждой секции контактной сети регулирования напряжения электрифицированных железных дорог переменного тока и характеризуется неравномерной нагрузкой трех фаз первичной обмотки, подключенной к трехфазной системе питающей сети и зависимой от неравномерной нагрузки трех фаз вторичной обмотки трехфазного тягового трансформатора даже при симметричной нагрузке от электровозов в двух секциях контактной сети, подключенной к двум вершинам треугольника, образованного тремя фазами вторичной обмотки. В результате этого всегда имеет место несимметричный режим работы трехфазного тягового трансформатора и, соответственно, несимметричная неравномерная нагрузка трехфазной питающей энергосистемы, The transformer unit described in [L.1] does not provide separate and necessary for each section of the contact network voltage regulation of AC electrified railways and is characterized by an uneven load of the three phases of the primary winding connected to a three-phase supply system and dependent on the uneven load of the three phases of the secondary winding three-phase traction transformer even with a symmetrical load from electric locomotives in two sections of the contact network connected to two vertices of a triangular and formed by the three phases of the secondary winding. As a result of this, there is always an asymmetric operation mode of a three-phase traction transformer and, accordingly, an asymmetric uneven load of a three-phase power supply system,

требования которой по симмметрированию нагрузки жестко определены нормативными документами, в частности, ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.whose requirements for load balancing are strictly defined by regulatory documents, in particular, GOST 13109-97. Electric Energy. Electromagnetic compatibility of technical equipment. Quality standards for electric energy in general-purpose power supply systems.

Известен также трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащий трехфазный тяговый трансформатор, имеющий первичную обмотку, соединенную в треугольник, и вторичную обмотку, соединенную в звезду, начала обмоток двух фаз вторичной обмотки подключены к контактной сети, а начало третьей фазы - к тяговому рельсу [Л.2].A transformer assembly for electrified AC railways is also known, comprising a three-phase traction transformer having a primary winding connected in a triangle and a secondary winding connected in a star, the beginning of the windings of two phases of the secondary winding are connected to the contact network, and the beginning of the third phase to the traction rail [L.2].

Наиболее близким к заявляемому является трехфазный трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащий трехфазный тяговый трансформатор, имеющий трехстержневой магнитопровод, первичную обмотку, подключенную к питающей сети, и вторичную обмотку, выполненную из обмоток двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода концы этих обмоток предназначены для подключения к контактной сети; кроме того, он содержит две вольтодобавочные обмотки, каждая из которых размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода, и конец каждой из которых подключен к началу обмотки соответствующей фазы вторичной обмотки трехфазного тягового трансформатора, а начала каждой из вольтодобавочных обмоток объединены между собой, образуя общую точку, и подключены к тяговому рельсу [Л.3].Closest to the claimed is a three-phase transformer unit for electrified railways of alternating current, containing a three-phase traction transformer having a three-core magnetic circuit, a primary winding connected to the supply network, and a secondary winding made of two phase windings located on the extreme rods of the three-core magnetic circuit ends of these windings are designed to connect to the contact network; in addition, it contains two booster windings, each of which is located on the middle core of the three-core magnetic circuit, and the end of each of which is connected to the beginning of the winding of the corresponding phase of the secondary winding of the three-phase traction transformer, and the beginning of each of the boost windings are combined, forming a common point, and connected to the traction rail [L.3].

Описанные в [Л.1], [Л.2] и [Л.3] трансформаторные агрегаты не обеспечивают необходимые требования раздельного по секциям контактной The transformer units described in [L.1], [L.2] and [L.3] do not provide the necessary requirements for separate contact sections

сети регулирования напряжения электрифицированных железных дорог переменного тока.voltage regulation networks of AC electrified railways.

Полезной моделью решается задача создания трансформаторного агрегата с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока, характеризующегося при относительно простой конструкции и высокой эксплуатационной надежности возможностью обеспечения одинакового или раздельного в каждой из двух секций контактной сети регулирования напряжения, позволяющего за счет повышения напряжения в контактной сети при неизменной, потребляемой электровозами, мощности, снизить токи и потери электрической энергии в контактной сети и улучшить симметрирование фазных токов питающей сети.The utility model solves the problem of creating a transformer unit with voltage regulation for alternating current electrified railways, characterized by a relatively simple design and high operational reliability with the ability to provide voltage regulation that is the same or separate in each of the two sections of the contact network, which allows, by increasing voltage in the contact network, constant power consumed by electric locomotives; reduce currents and losses of electric energy in the circuit power network and improve the balancing of the phase currents of the supply network.

Для решения поставленной задачи в трансформаторном агрегате для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащем трехфазный тяговый трансформатор, имеющий трехстрежневой магнитопровод, первичную обмотку, подключенную к питающей сети, и вторичную обмотку, выполненную из обмоток двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода, концы этих обмоток предназначены для подключения к контактной сети, кроме того, он содержит две вольтодобавочные обмотки, каждая из которых размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода и подключена одним концом к тяговому рельсу, а другим концом - к одной из фаз вторичной обмотки, размещенной на крайнем стержне трехстержневого магнитопровода, предложено, согласно настоящей полезной модели, каждую из вольтодобавочных обмоток снабдить устройством регулирования напряжения.To solve this problem, in a transformer unit for electrified railways of alternating current, containing a three-phase traction transformer having a three-core magnetic circuit, a primary winding connected to a power supply network, and a secondary winding made of two phase windings located on the extreme rods of a three-core magnetic circuit, the ends of these the windings are designed to be connected to the contact network, in addition, it contains two boost voltage windings, each of which is located on the middle rod trehsterzhnevogo magnetic core and connected at one end to the traction rail and the other end - one of the secondary phase winding placed at the extreme trehsterzhnevogo magnetic rod, it is suggested according to the present utility model, each of the booster coils to provide a voltage regulation device.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены: на фиг.1 - электрическая принципиальная схема заявляемого The utility model is illustrated by drawings, in which are presented: in Fig. 1 - electrical circuit diagram of the claimed

трансформаторного агрегата для электрифицированных железных дорог переменного тока; на фиг.2 - зависимость величин токов фаз питающей сети заявляемого трансформаторного агрегата; фиг.2а - при симметричной нагрузке (слева и справа), фиг.2б - при несимметричной нагрузке; на фиг.3 - зависимость величин токов фаз питающей сети известного в соответствии с [Л.1] трансформаторного агрегата: фиг.3а - при симметричной нагрузке (слева и справа), фиг.3б - при несимметричной нагрузкеtransformer unit for electrified AC railways; figure 2 - dependence of the magnitude of the currents of the phases of the supply network of the inventive transformer unit; figa - with a symmetric load (left and right), figb - with an asymmetric load; figure 3 - dependence of the magnitude of the currents of the phases of the supply network known in accordance with [L.1] of the transformer unit: figa - with a symmetrical load (left and right), fig.3b - with an asymmetric load

Трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока содержит трехфазный тяговый трансформатор 1.The transformer unit for electrified AC railways contains a three-phase traction transformer 1.

Трехфазный тяговый трансформатор 1 имеет трехстержневой магнитопровод 2, на котором размещены первичная обмотка 3 и вторичная обмотка 4.The three-phase traction transformer 1 has a three-core magnetic core 2, on which the primary winding 3 and the secondary winding 4 are placed.

Первичная обмотка 3 трехфазного тягового трансформатора 1 подключена к питающей сети 5.The primary winding 3 of the three-phase traction transformer 1 is connected to the supply network 5.

Вторичная обмотка 4 имеет две фазы: 6 и 7 с концами 8 и 9 и началами 10 и 11 соответственно: т.е. фаза 6 имеет конец 8 и начало 10, а фаза 7 - конец 9 и начало 11.Secondary winding 4 has two phases: 6 and 7 with ends 8 and 9 and beginnings 10 and 11 respectively: i.e. phase 6 has an end of 8 and a beginning of 10, and phase 7 has an end of 9 and a beginning of 11.

Конец 8 фазы 6 вторичной обмотки 4 соединен с одной секцией 12 контактной сети, а конец 9 фазы 7 вторичной обмотки 4 соединен с другой секцией 13 контактной сети.The end 8 of phase 6 of the secondary winding 4 is connected to one section 12 of the contact network, and the end 9 of phase 7 of the secondary winding 4 is connected to another section 13 of the contact network.

Трансформаторный агрегат содержит также две вольтодобавочные обмотки 14 и 15.The transformer unit also contains two boost boost windings 14 and 15.

Каждая из вольтодобавочных обмоток 14 и 15 размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода 2 и подключена одним концом к соответствующей фазе 6, 7 вторичной обмотки 4 трехфазного тягового трансформатора 1; в частности, конец 16 вольтодобавочной Each of the boost windings 14 and 15 is located on the middle rod of the three-core magnetic circuit 2 and is connected at one end to the corresponding phase 6, 7 of the secondary winding 4 of the three-phase traction transformer 1; in particular, the end of 16 boost

обмотки 14 подключен к началу 10 фазы 6 вторичной обмотки 4, а конец 17 вольтодобавочной обмотки 15 подключен к началу 11 фазы 7 вторичной обмотки 4.winding 14 is connected to the beginning of 10 of phase 6 of the secondary winding 4, and the end 17 of the boost winding 15 is connected to the beginning of 11 of phase 7 of the secondary winding 4.

Другие концы 18 и 19 вольтодобавочных обмоток 14 и 15 соединены между собой, образуя общую точку, и подключены к тяговому рельсу 20.The other ends 18 and 19 of the boost windings 14 and 15 are connected to each other, forming a common point, and connected to the traction rail 20.

Каждая из вольтодобавочных обмоток 14 и 15 снабжена устройством регулирования напряжения 21 и 22. В частности, вольтодобавочная обмотка 14 снабжена устройством регулирования напряжения 21, а вольтодобавочная обмотка 15 снабжена устройством регулирования напряжения 22.Each of the boost windings 14 and 15 is provided with a voltage control device 21 and 22. In particular, the boost winding 14 is provided with a voltage control device 21, and the boost winding 15 is equipped with a voltage control device 22.

Устройства 21 и 22 регулирования напряжения вольтодобавочных обмоток 14 и 15 включены таким образом, чтобы обеспечить изменение чисел витков этих вольтодобавочных обмоток.Devices 21 and 22 for regulating the voltage of the boost windings 14 and 15 are included in such a way as to ensure a change in the number of turns of these boost windings.

Из представленных на фиг.2 и 3 зависимостей величин токов фаз трехфазной питающей сети 5 от значений токов нагрузки в секциях 12 и 13 контактной сети следует, что за счет подключения вольтодобавочных обмоток 14 и 15, расположенных на среднем стержне трехстержневого магнитопровода 2, происходит дополнительная токовая загруженность средней (расположенной на среднем стержне трехстержневого магнитопровода) фазы «В» первичной обмотки 3 трехфазного тягового трансформатора 1 и питающей сети и 5, соответственно, более равномерная токовая нагрузка фаз питающей сети 5. Так, при симметричной одинаковой нагрузке в секциях 12 и 13 контактной сети, соединенных с вторичными обмотками 6 и 7, размещенными на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода 2 (фиг.1), ток в фазе «В» питающей сети меньше токов в фазах «А» и «С» в схеме питания контактной сети от трехфазного тягового трансформатора по [Л.1] в 2,4 раза, а в заявляемом трансформаторном агрегате - в 1,53 раза (фиг.2). From the dependences of the phase currents of the three-phase supply network 5 shown in FIGS. 2 and 3 on the values of the load currents in the sections 12 and 13 of the contact network, it follows that by connecting the voltage boost windings 14 and 15 located on the middle core of the three-core magnetic circuit 2, an additional current the load of the middle (located on the middle rod of the three-core magnetic circuit) phase "B" of the primary winding 3 of the three-phase traction transformer 1 and the supply network and 5, respectively, a more uniform current load fa supply network 5. So, with a symmetrical identical load in sections 12 and 13 of the contact network connected to the secondary windings 6 and 7, located on the extreme rods of the three-core magnetic circuit 2 (Fig. 1), the current in phase "B" of the supply network is less than the currents in phases "A" and "C" in the power supply circuit of the contact network from a three-phase traction transformer according to [L.1] by 2.4 times, and in the inventive transformer unit by 1.53 times (figure 2).

трансформаторном агрегате - в 1,53 раза (фиг.2). При несимметричной нагрузке (наличие тока нагрузки в одной секции и отсутствие в другой) токи фаз питающей сети отличаются практически одинаково, соответственно в среднем в 2,15 раза (фиг.3) и 2,5 раза (фиг.2).transformer unit - 1.53 times (figure 2). With an asymmetric load (the presence of a load current in one section and the absence in another), the currents of the phases of the supply network differ almost identically, respectively, on average 2.15 times (Fig. 3) and 2.5 times (Fig. 2).

Введение в трансформаторный агрегат двух вольтодобавочных обмоток с размещением их на среднем стержне трехстержневого магнитопровода и подключением их одними концами к тяговому рельсу, а другими концами - к одной из фаз вторичной обмотки, размещенной на среднем стержне трехстержневого магннитопровода, позволит относительно простыми средствами обеспечить суммирование напряжений вторичных обмоток трехфазного тягового трансформатора и вольтодобавочных обмоток и, соответственно, регулировать и повысить напряжения в контактной сети до 57 В против 47 B в трансформаторном агрегате в соответствии с [Л.3], и в случае равенства получаемой из системы мощности порядка 2580 Вт приведет к уменьшению тока с 52 А до 40,8 А, т.е. на 21%. Снижение в контактной сети тока приведет, в свою очередь, к снижению в ней потерь электрической энергии. Кроме того, размещение вольтодобавочных обмоток на среднем стержне трехстержневого магнитопровода трехфазного тягового трансформатора с подключением к ним устройств регулирования напряжения позволит при сравнительно простой конструкции трансформаторного агрегата обеспечить одновременное или раздельное регулирование напряжения в контактной сети и повысить эксплуатационную надежность электроснабжения контактной сети.The introduction of two voltage boosting windings into the transformer unit with their placement on the middle rod of the three-core magnetic circuit and connecting them at one end to the traction rail, and the other ends to one of the phases of the secondary winding, located on the middle core of the three-core magnet core, will allow relatively simple means to ensure the summation of the secondary voltages windings of a three-phase traction transformer and boost boost windings and, accordingly, regulate and increase the voltage in the contact network for 57 to 47, in the transformer unit B in accordance with [L.3], and in case of equality of the received power order system 2580 W leads to a decrease of the current from 52 A to 40.8 A, i.e. by 21%. A decrease in the contact current network will, in turn, lead to a reduction in the loss of electric energy in it. In addition, the placement of boost windings on the middle core of a three-core magnetic core of a three-phase traction transformer with the connection of voltage control devices to them allows for a relatively simple design of the transformer unit to provide simultaneous or separate voltage control in the contact network and to increase the operational reliability of the power supply to the contact network.

Таким образом, заявляемое решение обеспечит:Thus, the claimed solution will provide:

- повышение напряжения в контактной сети;- voltage increase in the contact network;

- снижение токов нагрузки и потерь электрической энергии в тяговой сети при постоянстве потребляемой мощности;- reduction of load currents and losses of electric energy in the traction network with constant power consumption;

- улучшение симметрирования фазных токов.- improving the symmetry of phase currents.

В соответствии с заявляемым решением разработана техническая документация. Изготовлен и испытан опытный образец трансформаторного агрегата. Результаты испытаний подтвердили работоспособность трансформаторного агрегата и широкие возможности его практического применения в будущем. В настоящее время осуществляются работы по изготовлению промышленного образца трансформаторного агрегата.In accordance with the claimed decision, technical documentation has been developed. A prototype transformer unit was manufactured and tested. The test results confirmed the operability of the transformer unit and the wide possibilities of its practical application in the future. Currently, work is underway on the manufacture of an industrial design of a transformer unit.

Литература:Literature:

1. К.Г.Марквардт. Электроснабжение электрифицированных железных дорог, Москва, «Транспорт», 1982 г., с.с.25÷29; 245÷248.1. K.G. Marquardt. Power supply of electrified railways, Moscow, "Transport", 1982, pp. 25 ÷ 29; 245 ÷ 248.

2. А.С.Аватков. Электрификация железных дорог на однофазном токе промышленной частоты, Москва, Трансжелдориздат, 1958 г., с.218, рис.202.2. A.S. Avatkov. Electrification of railways on a single-phase current of industrial frequency, Moscow, Transzheldorizdat, 1958, p. 218, Fig. 202.

3. Улучшение качества и снижение потерь электрической энергии в системах электроснабжения железных дорог// Омский институт инженеров ж.-д. транспорта//, Омск, 1988 г., с.с.61÷63.3. Improving the quality and reducing losses of electric energy in the railway power supply systems // Omsk Institute of Railway Engineers Transport //, Omsk, 1988, pp. 61 ÷ 63.

Claims (1)

Трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащий трехфазный тяговый трансформатор, имеющий трехстрежневой магнитопровод, первичную обмотку, подключенную к питающей сети, и вторичную обмотку, выполненную из обмоток двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехстержневого магнитопровода, концы этих обмоток предназначены для подключения к контактной сети, кроме того, он содержит две вольтодобавочные обмотки, каждая из которых размещена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода и подключена одним концом к тяговому рельсу, а другим концом - к одной из фаз вторичной обмотки, размещенной на крайнем стержне трехстержневого магнитопровода, отличающийся тем, что каждая из вольтодобавочных обмоток снабжена устройством регулирования напряжения.

A transformer unit for alternating current electrified railways, comprising a three-phase traction transformer having a three-core magnetic circuit, a primary winding connected to a mains supply, and a secondary winding made of two phase windings located on the extreme rods of the three-core magnetic circuit, the ends of these windings are intended to be connected to contact network, in addition, it contains two boost voltage windings, each of which is located on the middle core of a three-core magnetic circuit and connected at one end to the traction rail, and at the other end to one of the phases of the secondary winding, located on the extreme shaft of the three-core magnetic circuit, characterized in that each of the boost windings is equipped with a voltage regulation device.