Тяговые трансформаторы. Назначение. Устройство. Работа тягового трансформатора тип ОДЦЭ-5000/25Б

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Саратовской области

«Балашовский политехнический лицей»

Методическая разработка урока 

по теме:

 «Тяговые трансформаторы. Назначение. Устройство. Работа тягового трансформатора тип ОДЦЭ-5000/25Б»

МДК.01.01. Устройство, техническое обслуживание и ремонт узлов локомотива

Профессия 23.01.09. Машинист локомотива

   Балашов,

СОДЕРЖАНИЕ.

1.Введение.

2.Основная часть.

2.1.Технологическая карта урока.

2.2.Назначение, устройство, техническая характеристика тягового трансформатора тип ОДЦЭ 5000/25Б.

2.3. Работа тягового трансформатора тип ОДЦЭ 5000/25Б. 

3. Заключение.

4. Список использованной литературы.

5. Примечание.

1.ВВЕДЕНИЕ.

  Одним из важнейших преимуществ переменного тока перед постоянным является легкость и простота, с которой можно преобразовать переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Достигается это посредством простого и остроумного устройства – трансформатора, созданного в 1876 г. Замечательным русским ученым Павлом Николаевичем Яблочковым.
       Тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б однофазный, масляный с дутьем и принудительной циркуляцией масла предназначен для питания четырех тяговых двигателей секции электровоза переменного тока через выпрямительные установки, собранные по мостовой схеме выпрямления, а также для питания цепей собственных нужд электровоза.
        В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества. Схематичное изображение будущего трансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своём приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока. В 1848 году французский механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку особой конструкции. Она явилась   прообразом трансформатора.
30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора переменного тока (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).

      Цель моей темы заключается в обучение учащихся назначения, устройства и работы тягового трансформатора ОДЦЭ-5000/25Б и его применения.
       Для достижения цели необходимо: описать назначение, конструкцию и работу тягового трансформатора ОДЦЭ-5000/25Б.

       Актуальность данной темы заключается, прежде всего, в том, что тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б применяется и устанавливается на электровозе ВЛ80С переменного тока.

2.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА  

МДК 01.01.

  Раздел 2 Проведение  монтажа,  разборки, соединение и регулировка частей ремонтируемого объекта локомотива.   

 Тема 2.1.Устройство и взаимодействие основных узлов ремонтируемого электровоза.

Группа_23                                                          дата_____________________

·          

·         Структура учебного урока

2.2. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО, ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТИП ОДЦЭ 5000/25Б.

Тяговый трансформатор типа ОДЦЭ -5000/25Б служит для понижения напряжения контактной сети до значений, приемлемых для питания тяговых электродвигателей электровоза, через выпрямительные установки, а также для питания вспомогательного оборудования электровоза.

Обозначение расшифровывается как

О – однофазный;

Д – с воздушным дутьём;

Ц – циркуляция;

Э – электровозный;

5000 – мощность кВА;

25 – номинальное напряжение кВ;

Б – модификация.

Трансформатор типа ОДЦЭ-5000/25Б (ПРИЛОЖЕНИЕ 2) состоит из активной части, помещенной в бак с трансформаторным маслом, а также системы охлаждения.

       Активная часть — состоит из шихтованного магнитопровода и трех обмоток.

       Магнитопровод — двух стержневой, шихтованный, состоит из двух вертикальных стержней и двух горизонтальных ярм.

       Стержни магнитопровода (ПРИЛОЖЕНИЕ 3)   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 длины. При сборке с боков ярм устанавливаются швеллера, которые стянуты по концам друг с другом болтами, вкрученным и 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:(ПРИЛОЖЕНИЕ 4) 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 магнитопровода, 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.

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. 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. 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.

Система охлаждения обмоток трансформатора (ПРИЛОЖЕНИЕ 5) 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.

Технические характеристики ОДЦЭ-5000/25Б.

Масса выемной части, кг......................................................................................5100
Масса бака с арматурой, кг.................................................................................. 1600
Масса масла, кг......................................................................................................1300
Общая масса, кг.....................................................................................................8000
Габаритные размеры, мм: длина.......................................................................................................................2595 ширина....................................................................................................................2000 высота.....................................................................................................................2760
Номинальная мощность обмоток, кВ-А: сетевой....................................................................................................................4485 тяговых...................................................................................................................4260 собственных нужд...................................................................................................225 собственных нужд при резервировании...............................................................406
Номинальное напряжение обмоток, В: сетевой..................................................................................................................25000
тяговых, на выводах (al-01) и (а2-02).................................................................1218
собственных нужд, на выводах:
а5-х............................................................................................................................232
а4-х................................................................................................................................406
аЗ-х............................................................................................................................638
Номинальный ток обмоток, А: сетевой...................................................................................................................179,4 тяговых....................................................................................................................750 собственных нужд...................................................................................................550 собственных нужд при резервировании...............................................................1000
КПД, %.....................................................................................................................98,2 Средняя температура масла, °С............................................................................71,2 Расход воздуха на охлаждение, м3/мин................................................................330 Число секций радиаторов системы охлаждения..................................................2x3

2.3. РАБОТА ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТИП ОДЦЭ 5000/25Б.

         Принцип работы трансформатора основанная на явлении взаимоиндукции (ПРИЛОЖЕНИЕ 6) Любой трансформатор состоит из шихтованного магнитопровода, на котором намотаны первичная и вторичная обмотки, при этом вторичных обмоток может быть несколько.
       После подъема токоприемника  и включения ГВ по первичной обмотке тягового трансформатора будет протекать переменный ток  I1. Этот ток создает переменный магнитный поток Ф1 который замыкается по магнитопроводу, пересекает свою первичную обмотку и наводит в ней ЭДС самоиндукции Е1.
       Магнитный поток Ф1 пересекает вторичную обмотку трансформатора и наводит в ней ЭДС взаимоиндукции Е2.
Величина ЭДС взаимоиндукции Е2 во вторичной обмотке трансформатора зависит от величины питающего напряжения  U1 и от соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора, т.е. от коэффициента трансформации К, который определяется соотношением 

К = W1/ W2.

       Если К > 1, то трансформатор понижающий.
       Если К < 1, то трансформатор повышающий.
       Если К = 1, то — разделительный.
       С помощью трансформатора, изменяя К, можно получить любую величину напряжения U2 на вторичной обмотке трансформатора.
       КПД трансформатора очень высокий и составляет  99,6  %, поэтому мощность первичной обмотки трансформатора равна мощности его вторичной обмотки, т.е. можно написать равенство  U1I1  =  U2I2. Из этого равенства видно, что в понижающих трансформаторах во сколько раз понижается напряжение  U2, во столько же раз увеличивается ток I2 во вторичной обмотке по сравнению с первичной обмоткой трансформатора.
       Если произойдет короткое замыкание во вторичной обмотке трансформатора и по ней начнет протекать значительный ток I2, то пропорционально этому увеличится ток I1, в первичной обмотке трансформатора. Связь между этими двумя токами I1 и I2 происходит через магнитный поток трансформатора.
       Коэффициент трансформации можно определить и по соотношениям токов в первичной и вторичной обмотках трансформатора

Ктр = W1/W2 = I2/I1

       В одном витке любой обмотки трансформатора наводится одна и та же ЭДС = U1/W1. Общий магнитный поток трансформатора Ф равен разности магнитных потоков Ф1 и Ф2.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Подводя итоги вышесказанного, стоит отметить, что тяговый трансформатор на электровозе достаточно надежное и долговечное, позволяющее осуществлять рабочее состояние локомотива. При этом к тяговому трансформатору тип ОДЦЭ 5000/25Б при техническом обслуживание и текущих ремонтах предъявляются повышенные требования.

Таким образом, напрашивается вывод, что тяговый трансформатор  созданный в далеком 1938 году, усовершенствовался и теперь с лихвой может функционировать очень долго.  

4. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Основные источники:

1.А.В.Грищенко, В.В.Стрекопытов, И.А.Ролле Устройство и ремонт электровозов и электропоездов; под ред. А.В. Грищенко. 6-е изд., стер. – М:Издателький центр  «Академия» 2015 г. 320 с.

 Дополнительные источники:

1. А.Ю. Николаев, Н.В. Сесявин Устройство и работа электровоза ВЛ80С. Под ред. А.Ю. Николаева. — М.: Издательство «Маршрут» 2006. — 512 с.

2. Руководство по эксплуатации Электровоз ВЛ80 Н.М.Васько, А.С.Девятков, А.Ф.Кучеров, - 2-е изд., переработ, и доп. - М.; Транспорт, 1990. - 454 с

3.Д.Д.Захарченко, Н.А.Ротанов Тяговые электрические машины и трансформаторы Учебник для вузов ж.-д. транспорта. Под ред. Д.Д.Захарченко-М.; Издательство «Транспорт», 1979. -303с.

4. Игонин А.И., Барановский Е.Ф., Куканов В.П. Тяговые трансформаторы и реакторное оборудование электроподвижного состава / А.И. Игонин, Е.Ф. Барановский, В.П. Куканов. - М. : Транспорт, 1981. - 144 с.

Интернет-ресурсы:

https://www.youtube.com/watch?v=uiGhtrkgmyM&t=10s

https://www.sinref.ru/000_uchebniki/05301_transport_jd_elektrovozi/100_ustroistvo_i_rabota_elektrovoz_vl80c_nikolaev_2006/052.htm

5.ПРИЛОЖЕНИЕ.

Приложение 1.История создания трансформатора.

Приложение 2. Устройство тягового трансформатора тип 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.

Приложение 3. Активная часть тягового трансформатора.

1-Остов; 2-Магнитопровод; 3-Консоль; 4-Автоматическое прессующее устройство; 5-Вторичная обмотка; 6-Первичная обмотка; 7-регулируемая обмотка собственных нужд; 8-Отвод.

Приложение 4.

Приложение 5. Система охлаждения обмоток трансформатора.

Н — масляный насос; А — активная часть; Т — теплообменники.

Приложение 6. Схема работы тягового трансформатора.

Скачано с www.znanio.ru