Реакторное оборудование

Сглаживающие реакторы. Реакторы этого типа, предназначен­ные для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения, представляют собой индуктивности, включаемые последователь­но в цепь тяговых двигателей или их обмоток возбуждения. Счита­ется, что в номинальном режиме коэффициент пульсации тока должен составлять 0,2...0,25. Однако значение этого коэффициен­та возрастает при уменьшении нагрузки тяговых двигателей. Не­обходимо, чтобы коэффициент пульсации тока не превышал 0,3 во всем рабочем диапазоне тяговых двигателей. Для этого сглажи­вающий реактор должен обеспечить соответствующее изменение индуктивности в цепи двигателей при изменении их нагрузки. Указанным требованиям в наибольшей мере отвечают сглажива­ющие реакторы с сердечниками из стали Э22, технические ха­рактеристики которых представлены в табл. 11.2.

На электровозах переменного тока используют сглаживающие реакторы как с замкнутой, так и с разомкнутой магнитными си­стемами.

Реакторы с замкнутой магнитной системой имеют большую массу, приходящуюся на единицу мощности, чем реакторы с ра­зомкнутой магнитной системой. Преимущество реакторов с замк­нутой магнитной системой состоит в том, что их магнитное поле слабо влияет на расположенное рядом оборудование, поэтому специальных мер для ограничения этого влияния не требуется.

Сглаживающий реактор РЭД-4000А (рис. 11.5) предназначен для установки в кузове электровоза. Он состоит из двух основных узлов — магнитопровода 1 и обмотки 4. Магнитопровод набран из листов электротехнической стали, покрытых лаком № 202. В осе­вом направлении магнитопровод стянут четырьмя шпильками 2 с резьбой М24, изолированными бумажно-бакелитовыми трубка­ми, и гайками с гетинаксовыми шайбами. Между стержнями маг­нитопровода имеются зазоры общей величиной 85 мм, заполненные гетинаксовыми прокладками. Верхний зазор равен 5 мм, ос­тальные — по 20 мм.

Обмотка, установленная на стержнях, имеет 12 последовательно соединенных дисковых катушек, выполненных из медной шины с размерами сечения 5x50 мм и зазорами между витками 6 мм. В каждой катушке содержится по 12 витков. Катушки дважды про­питаны лаком ПЭ 933.

В радиальном направлении катушки стянуты шестью бандажа­ми из стеклоленты. Между дисками в осевом направлении имеют­ся зазоры, равные 12 мм. Обмотка изолирована от стержней бу­мажно-бакелитовыми цилиндрами и в осевом направлении стя­нута болтами с резьбой М12 через изоляторы 3. Электрическая прочность изоляции относительно «земли» испытывается при по­даче напряжения 15 кВ частотой 50 Гц в течение 1 мин.

К реакторам с разомкнутой магнитной системой относятся ре­акторы РЭДР-1500 и РСМ-1 (см. табл. 11.2).

Магнитопровод такого реактора представляет собой шихтован­ный стержень из листов стали Э42 толщиной 0,5 мм, покрытых лаком № 202. Листы скреплены в сердечнике тремя шпильками с резьбой М12, изолированными бумажно-бакелитовыми трубками и прокладками, установленными под гайками. Этими же шпиль­ками к сердечнику прикреплены две пластины толщиной 10 мм, предназначенные для монтажа реактора в горизонтальном поло­жении на четырех стойках. Пластины изолированы от стоек и шпи­лек гетинаксовыми прокладками и бумажно-бакелитовыми труб­ками.

Обмотка представляет собой цилиндрическую четырехслойную катушку из двух параллельных проводов ПСД, намотанных на уз­кое ребро. Обмотка размещена на изоляционном стеклобакелитовом цилиндре и стеклотекстолитовых клиньях. Между слоями об­мотки предусмотрены осевые вентиляционные каналы.

С торцов обмотка заканчивается кольцами из стеклобакелитовых цилиндров, скрепленными с крайними витками бандажами из стеклоленты шириной 100 мм. Снаружи обмотка скреплена двумя слоями стеклоленты. Заземленные части обмотки испытывают на­пряжением 9 кВ частотой 50 Гц в течение 1 мин.

Реактор РС-53, представляющий собой значительное индук­тивное сопротивление, предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в цепи тяговых двигателей. Он состоит из обмотки, магнитопровода, двух гетинаксовых боковин, кожухов, улучшающих охлаждение реактора, стяжных шпилек и установоч­ных уголков. Обмотка изготовлена из медной шины ШММ с раз­мерами сечения 4x65 мм, намотанной на ребро с зазором между витками 4 мм. Витковая изоляция, выполненная из электронита, устанавливается на 1/3 высоты обмотки для улучшения охлажде­ния последней. Обмотку вместе с магнитопроводом спрессовыва­ют в осевом направлении и подвергают вакуум-нагнетательной пропитке электроизоляционным лаком с последующей термообраработкой.

Радиально-шихтованный магнитопровод выполнен из листов электротехнической стали 2212 толщиной 0,5 мм, покрытых лаком. Цилиндрическая поверхность магнитопровода покрыта стек­лопластом.

Переходные реакторы. Переходные реакторы служат для ог­раничения тока в контуре секций вторичной обмотки трансфор­матора при их закорачивании переключателем обмоток в про­цессе регулирования напряжения на вторичной стороне транс­форматора.

При подключении реактора к обмотке трансформатора в его цепи возникает переходный ток, зависящий от напряжения сек­ции трансформатора и сопротивления цепи. В случае применения переходного реактора со стальным сердечником амплитуда сум­марного тока на фиксированной пусковой позиции может дости­гать 18...20 кА, что приводит к свариванию контактов переклю­чателя.

Возникновение таких скачков тока объясняется насыщением магнитной системы реактора нагрузочным током на нефиксиро­ванных позициях пуска. Чтобы переключатель и реактор работали надежно, максимальное значение амплитуды суммарного тока не должно превышать 6 кА.

Реактор может быть выполнен и без стального сердечника с обмоткой, имеющей отвод от средней точки. Особенность такого реактора состоит в том, что его индуктивное сопротивление зави­сит от направления токов в полуобмотках: при их встречном вклю­чении сопротивление невелико, тогда как при согласованном вклю­чении или прохождении тока только в одной полуобмотке оно значительно больше.

Переходные реакторы без стального сердечника имеют мень­шую массу, однако их магнитное поле нагревает расположенное рядом оборудование и элементы конструкции кузова. Поэтому не­обходимо принимать особые меры для предотвращения влияния магнитного поля.

На рис. 11.6 приведены схемы подключения переходного ре­актора ко вторичной обмотке трансформатора. На ходовых пози­циях возможна длительная работа электровоза. Переходный ре­актор Др подключен по схеме делителя тока. Суммарный ток цепи силой I распределяется равномерно по полуобмоткам реактора, их НС направлены встречно, результирующий магнитный поток и индуктивное сопротивление переходного реактора минималь­ны.

На промежуточной нефиксированной пусковой позиции по одной из полуобмоток реактора протекает полный ток тяговых двигателей.

На фиксированной пусковой позиции допускается лишь крат­ковременное включение, так как наложение тока намагничива­ния на ток нагрузки вызывает перегрузку одной из полуобмоток. В цепи реактора при его подключении к обмотке трансформатора возникает переходный ток, сила которого зависит от напряжения ΔU секции обмотки трансформатора и сопротивления цепи.

Для увеличения числа ступеней регулирования напряжения при небольшом числе выводов вторичная обмотка трансформатора может быть разделена на две части: нерегулируемую (несекционированную) и регулируемую (секционированную) (рис. 11.7). Последняя состоит из четырех секций с одинаковым числом вит­ков, а следовательно, и одинаковым напряжением U_с.

Сначала регулируемую и нерегулируемую части включают встречно. Напряжение U_н нерегулируемой части обмотки несколько больше суммарного напряжения 4U_с секции регулируемой части. Далее последовательно уменьшают число встречно включенных секций. Их переключение осуществляют с помощью переходного реактора. Когда все секции выключены, напряжение U_д, подводи­мое к тяговым двигателям, равно номинальному.

Для дальнейшего повышения напряжения нерегулируемую и регулируемую части обмотки включают согласованно, последова­тельно подключая к нерегулируемой части одну за другой секции регулируемой.

Все переключения обмоток и секций с помощью контакторов с дугогашением и без него должны производиться в строго опре­деленной последовательности. Эти переключения осуществляют групповым аппаратом, называемым главным контроллером.

На электровозах переменного тока применяют переходные ре­акторы как со стальными сердечниками, так и без них. Техниче­ские характеристики переходных реакторов приведены в табл. 11.3.

К переходным реакторам без стального сердечника относится реактор ПРА-1М (рис. 11.8). Он представляет собой комплект из двух самостоятельных реакторов, содержащих по четыре катушки. Каждый реактор включен в одно из плеч трансформатора.

Все катушки реактора намотаны на ребро в один слой. Они выполнены из двух параллельных алюминиевых шин и имеют по 11 витков. Зазоры между шинами равны 3 мм, а между витками — 7 мм. Каждая катушка в радиальном направлении скреплена восе­мью бандажами из стеклоленты, а в осевом — шпильками из дюралюминия. Катушки реактора соединены друг с другом по­следовательно с транспозицион­ными переходами на внутренних выводах. Расстояние между ка­тушками составляет 24 мм. Для упрочнения бандажей катушки дважды пропитаны лаком. По­верхность алюминиевых шин за­щищена лаком от коррозии и загрязнения.

Для предотвращения пере­грева стальных деталей,

находя­щихся вблизи реактора, преду­смотрено

экранирование маг­нитных потоков рассеяния

шихтованными пакетами, играющими роль

магнитных шунтов. Верхние пакеты (8 шт.)

крепят к реакто­ру специальными шпильками,

а нижние (16 шт.) — к гетинаксо-вому

основанию толщиной 30 мм, на котором

закреплены и ре­акторы. Расстояние от поверхности

основания до шины нижней катушки нижнего

реактора равно 68 мм, а между смежными

ка­тушками обоих реакторов — 116 мм. Эти

расстояния выдерживают с помощью гетинаксовых

прокладок. Расстояния между реактора­ми, а также Рис. 11.8. Переходный реактор ПРА-1М: между реактором и крышкой трансформатора А_в, А_н – начала обмоток; Х_в и Х_н –выби­рают исходя из условий теплоотдачи поверхностей конец обмоток

токоведущих частей и необходимой толщины изоляции.

Переходный реактор ПРА-48 (рис. 11.9) представляет собой комплект из двух реакторов (ветвей), работающих самостоятель­но в разных плечах вторичной обмотки трансформатора. Каждый из них состоит из четырех спиральных катушек 1, намотанных двумя параллельными алюминиевыми шинами с размерами сече­ния 8x60 мм и зазором между ними, равным 7 мм.

Для уменьшения магнитных потоков рассеяния в торцовых ча­стях каждого реактора расположены шихтованные экранирую­щие пакеты из листов электротехнической стали 2212 толщиной 0,5 мм. Оба комплекта катушек установлены на основании 3 из гетинакса толщиной 30 мм и в осевом направлении стянуты восе­мью шпильками 2 из дюралюминиевого сплава.

Над верхними катушками укреплены асбоцементные листы толщиной 12 мм во избежание попадания между витками обмот­ки посторонних предметов. При установке реактора на крышке трансформатора расстояние между крышкой и основанием реак­тора должно составлять не менее 100 мм.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение тяговых трансформаторов? Назовите основные элементы их конструкций.

2. Какие виды регулирования напряжения вторичной обмотки тяго­вых трансформаторов вы знаете?

3. В чем состоит назначение сглаживающих и переходных реакторов? Опишите особенности их конструкций.

Глава 12