ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.04.2019
Просмотров: 2022
Скачиваний: 7
61
1. Назначение и основные характеристики реакторов
Реакторы электровозов и электропоездов выполняют со стальными
магнитопроводами и без них. Их применяют для уменьшения пульсаций
выпрямленного тока в цепи тяговых двигателей пульсирующего тока
(сглаживающие реакторы), для ограничения тока в секции обмотки транс-
форматора во время перехода с одной ступени регулирования напряжения
на другую (переходные реакторы), более равномерного распределения то-
ка между обмотками возбуждения тяговых двигателей и резисторами
ослабления возбуждения (индуктивные шунты), стабилизация напряжения
(насыщающиеся реакторы, допускающие изменение параметров с помо-
щью подмагничивания — трансформаторы ТРПШ-2 и др.), сглаживания
пульсаций выпрямленного тока в цепи аккумуляторных батарей, в цепи
защиты от замыкания на «землю», снижения уровня радиопомех, создава-
емых при работе электровоза или электропоезда под контактным прово-
дом, в качестве датчиков для ограничения тока к. з. в случае сквозного
пробоя вентилей плеча выпрямителя (токоограничиваюшие реакторы), вы-
равнивания нагрузки между параллельными цепями тиристоров (индук-
тивные делители) и для других цепей.
Рисунок 38 – Циклы перемагничивания магнитопровода сглаживающего
реактора при разных значениях пульсирующего тока (а) и зависимости
индуктивности реактора от величины выпрямленного тока и длины
воздушного зазора (б)
62
Основными характеристиками реакторов являются зависимости маг-
нитной индукции В от суммарной м. д. с.F, индуктивности реактораL
p
и
магнитного потока Ф от тока / в цепи реактора.
2. Сглаживающие реакторы
На э. п. с. со статическими преобразователями выпрямленное напря-
жение на зажимах тяговых двигателей не является постоянным во време-
ни: оно изменяется, пульсирует. Коэффициент пульсаций напряжжения
где U
m
— амплитудное значение переменной (пульсирующей) со-
ставляющей напряжения;U — среднее выпрямленное напряжение (посто-
янная составляющая);U
B
— напряжение на зажимах выпрямителя с учетом
только основной гармоники его пульсаций; ώ = 4лf— угловая частота ко-
лебаний переменной составляющей, соответствующая удвоенной про-
мышленной частотеf = 2-50 = 100 Гц переменного тока.
Коэффициент кnν, зависит от схемы выпрямления и угла коммута-
ции диодов и тиристоров выпрямителя. Пульсации выпрямленного напря-
жения вызывают н пульсации тока тяговых двигателей, которые тем боль-
ше, чем меньше индуктивность в их цепи. Собственной индуктивности тя-
говых двигателей недостаточно для сглаживания тока в необходимых пре-
делах. Поэтому для уменьшения пульсации тока последовательно в цепь
двигателей включают добавочное индуктивное сопротивление — сглажи-
вающий реактор. В этом случае коэффициент пульсации тока
где 1
т
— амплитудное значение переменной составляющей тока,
2L— полная индуктивность цепи выпрямленного тока, отнесенная к
одному двигателю и состоящая в основном из индуктивностей двигателя
Lд
В
и индуктивности сглаживающего реактора L
p
В тяговом двигателе пульсирующего тока момент на валу создается
только постоянной составляющей тока. Переменные составляющие
напряжения и особенно тока затрудняют условия работы тяговых двигате-
лей, ухудшая их коммутацию и увеличивая магнитные и дополнительные
потери Отсутствие пульсаций тока возможно только при
∑L= ∞,коэффициент пульсации тока возрастает при снижении нагрузки,
что соответствует более высоким
скоростям движения локомотивов.
63
Обычно сглаживающие реакторы обеспечивают уменьшение пульсации
тока не более чем на 25—30%. Дальнейшее сглаживание не осуществляет-
ся, так как оно сопряжено с чрезмерным увеличением размеров и массы
реактора.
Для поддержания постоянной пульсации тока в широких пределах
нагрузки тяговых двигателей сглаживающий реактор должен обеспечивать
изменение индуктивности цепи выпрямленного тока по закону гиперболы.
С некоторым приближением такую характеристику имеют сглаживающие
реакторы с ферромагнитным сердечником. Объясняется это тем, что ин-
дуктивность таких реакторов не является постоянной, а зависит от тока в
обмотке. Индуктивность изменяется прямо пропорционально магнитной
проницаемости, которая зависит от магнитной индукции При возрастании
тока в обмотке реактора одновременно возрастает и магнитная индукция,
что вызывает уменьшение магнитной проницаемости, а следовательно, и
уменьшение индуктивности. При уменьшении тока в обмотке индуктив-
ность реактора увеличивается. Это свойство реакторов с ферромагнит-
ными сердечниками и используется для сглаживания пульсации выпрям-
ленного тока.
На отечественном э. п с. со статическими преобразователями приме-
няют сглаживающие реакторы как с замкнутой, так и с разомкнутой маг-
нитными системами с тремя, двумя и одним сердечником, которые наби-
рают из лакированных листов электротехнической стали Э22 толщиной 0,5
мм. Реакторы с замкнутым магнитопроводом имеют большую массу на
единицу мощности. Магнитный поток реакторов с разомкнутым магнито-
проводом слабо влияет на смежное оборудование, и, следовательно, не
требуется применять специальные меры для ограничения этого влияния
Сердечники реакторов имеют значительный воздушный участок в
магнитной цепи во избежание насыщения и чрезмерного снижения индук-
тивности при больших токах нагрузки. С увеличением воздушного зазора
снижается начальная индуктивность, но насыщение сердечника и падение
его индуктивности наступают лишь при большем токе нагрузки. Зазоры в
стержнях заполняют диамагнитными прокладками из гетинакса. Магнито-
провод с одним сердечником выполняют радиально-шихтованным, что
позволяет уменьшить массу и размеры реактора, снизить потери в стали
путем рационального распределения магнитного потока (он замыкается
через торцы пластин маг-нитопровода), улучшить заполнение «окна» об-
мотки, повысить технологичность изготовления. На электровозах ЧС4 и
ЧС4
Т
сглаживающие реакторы выполнены без магнитопроводов и снабже-
ны шихтованными экранирующими магнитными контурами.
64
Электромагнитные и тепловые нагрузки, обеспечивающие заданные
характеристики сглаживающего реактора при наименьших габаритных
размерах и массе, рассчитывают методом постепенного приближения. Ин-
дуктивность рассеяния реактора, мГн,
где ώ — число витков катушки; к1, к2 и к3 — коэффициенты, учи-
тывающие влияние на индуктивность соответственно длины, диаметра и
толщины намотки катушки.
Основными частями сглаживающего реактора являются катушка,
магнитопровод или шихтованные экранирующие магнитные пакеты, мон-
тажные детали (боковины, стягивающие дюралюминиевые шпильки, ко-
жух, экран и др.). Шихтованные экранирующие пакеты предотвращают
нагрев окружающих металлических конструкций потоками рассеяния.
Катушки 1 выполняют из шин медных, намотанных на ребро, с зазо-
ром до 4 мм, алюминиевых или из провода (реакторы СР-800 и др.). Для
витковой изоляции катушки из медных шин обычно применяют электро-
нит, установленный на '/з высоты шины для лучшего охлаждения, а из
провода — стеклоленту, наматывая ее в один слой вполуперекрышу. Вит-
ки из алюминиевых шин имеют изоляцию класса В. Торцы и цилиндриче-
скую поверхность магнитопровода реакторов РС-32, РС-33, РС-50, РС-53,
РС-55 и РС-56 покрывают стеклопластом; толщина основного слоя 7 мм
Стеклопласт обеспечивает упругое крепление пакета без каких-либо кре-
пежных деталей.
Сглаживающие реакторы РС-32, РС-53, РС-60 выполнены с
разомкнутой магнитной системой, равноценны по электромагнитным
характеристикам, имеют принудительное воздушное охлаждение, и
одинаковые по конструкции обмотки и магнитопроводы. Различие между
ними заключается в конструкциях воздуховодов. Воздуховод реактора РС-
53 входит в конструкцию самого реактора. Реакторы РС-32 и РС-60 разме-
щают в вентиляционных камерах, которые являются частью кузова
электровоза. Магнитопровод такого реактора выполнен в виде одиночного
радиально-шихто-ванного стержня круглого сечения.
Сглаживающие реакторы ЭРБД-800 и СР-800 имеют магнитопроводы
броневого типа. Каждая обмотка их состоит из 14 секций (168 витков) из
провода ПСД-3,05 • 10. Реактор
ЭРБД-800 имеет принудительное
65
воздушное охлаждение, реактор СР-800 охлаждается одновременно с
установленными на нем охладителями масла тягового трансформатора.
3. Переходные реакторы
Эти реакторы применяют на электровозах для ограничения тока в
секции в процессе ее шунтирования при регулировании напряжения на
вторичной обмотке трансформатора. Реакторы выполняют как с магнито-
проводами, так и без них. В переходном реакторе с магнитопроводом
вследствие нелинейности характеристики на магничивания амплитуда
суммарного тока, обусловленная насыщением магнитной цепи, достигает
больших значений. Для снижения ее и уменьшения массы реакторов
широко применяют переходные реакторы без магнитопроводов, имеющие
линейную характеристику. Индуктивность такого реактора зависит от
геометрических размеров и конструкции обмотки.
Таблица 2 – Характеристики переходных реакторов
Показатель
Переходной реактор типа
Пра -
1М
Пра - 2
Пра-ЗА Пра-48
Серия электровоза
ВЛ60« ВЛ80" ВЛ80
Т
,
ВЛ80
Р
Номинальное напряжение между
выводами, В
252
146
146
Ток ветвн, А, в режиме:
часовом
1100
1350
1350
продолжительном
1000
1270
1270
Индуктивное сопротивление, Ом 0,26
0,12
0,12
Число витков
44
32
27
Площадь сечения шины, мм
2
6X60
8X60
8X60
Масса реактора, кг
580
572
450
На отечественных электровозах применяют переходные реакторы
ПРА-1М и ПРА-2, ПРА-ЗА, ПРА-48.
Каждый реактор состоит из двух самостоятельных аппаратов,
размещенных один над другим. Этим достигается наиболее выгодное
использование площади кузова и взаимной индуктивности реакторов.