Устройство для электроснабжения железных дорог переменного тока

(51)5 В 60 М 3/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта(56) Авторское свидетельство СССРВ 1299852, кл. В 60 М 3/02, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам переменного тока, а конкретнее - к устройствам усиления электроснабжения. Цель изобретения - упрощение путем сокращения количества единиц оборудования, Устройство состоит из трехфазного трансформатора 1, содержащего первичную стандартную обмотку 2 и две вторичные обмотки, и переключателя. Первая вторичная обмотка 3 соединена треугольником. Вторая вторичная обмотка - вольтодобавочная, состоит из трех одинаковых катушек 4-6, расположенных на всех стержнях магнитопровода, с числом витков, составляющим 0,08 от числа витков первой вторичной обмотки 3, Вторая вторичная обмотка присоединена между одним отводом первой вторичной обмотки и одной однофаз ной нагрузкой для наиболее загруженной фазы в виде последовательно соединенных трех катушек, катушки первой и второй фаз соединены последовательно-встречно, а катушка третьей фазы - последовательно-согласно. Переключатель позволяет присоединять различное количество катушек второй вторичной обмотки. 2 ил.Изобретение относится кэлектрифицированным железным дорогам переменного тока, а именно к устройствам усиления электроснабжения,Известны устройства для электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, представляющие собой тяговые трансформаторные подстанции, оборудованные трехфазными тяговыми трансформаторами, первичные обмотки которых соединеныпо схеме звезда, питаются от трехфазных высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП), а вторичные обмотки, соединенные по схеме треугольник, присоединены к тяговой сети, представляющей однофазную нагрузку. К двум фазам каждого тягового трансформатора присоединяют два участка (два плеча) тяговой сети, а третья фаза соединена с тяговым рельсом. Из-за сравнительно больших токов нагрузок и, следовательно, большого падения напряжения в тяговой сети каждый участок тяговой сети получает двухстороннее питание,Однако из-за особенностей железнодорожных нагрузок участки (плечи) тяговой сети, присоединенные к разным фазам одного тягового трансформатора, даже при равных по модулю токах плеч оказываются не в ,одинаковых условиях, так как одна рабочая фаза трансформатора является опережающей, а другая отстающей одна относительно другой. Даже при равенстве величин токов тяговых нагрузок и равенстве фазовых углов нагрузок углы сдвига между напряжениями и токамирабочих фаз неодинаковы. На отстающей фазе напряжение всегда меньше напряжения опережающей фазы, и только при холостом ходе эти напряжения одинаковы. Поэтому снижается пропускная и провозная способности железных дорог.Кроме того, из-за различия напряжений даже на одинаковых фазах соседних подстанций при двухстороннем питании участков тяговой сети в тяговой сети протекают уравнительные токи, которые не зависят от тяговой нагрузки и вызывают дополнительные потери энергии. Так как трехфазные тяговые трансформаторы с трехфазными РПН являются симметричными трансформаторами, они не позволяют производить однофазное регулирование вторичных напряжений без дополнительных однофазных автотрансформаторов или вольтодобавочных трансформаторов, включаемых в рассечку фидера, питающего тяговую нагрузку,Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электроснабженияэлектрифицированных железных дорог пе 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ременного тока, состоящее из трехфазного симметричного трансформатора и однофазного вольтодобавочного трансформатора, одна (первичная) обмотка которого подключена параллельно одной из фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а другая (вторичная), выполненная с регулируемым числом витков, подключена общим концом к одной из рабочих фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а другим к контактной сети,Недостатком известного устройства яв.ляется то, что однофазное регулирование напряжение на какой-либо одной нагрузке вторичной обмотки трехфазного трансформатора производится за счет вольтодобавки, получаемой на вторичной обмотке дополнительного однофазноготрансформатора, первичная обмотка которого присоединена только к какой-то одной из трех фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора, Кроме того, само устройство представляет собой схему, состоящую из двух трансформаторов - одного трехфазного и другого однофазного,Цель изобретения - упрощение путем сокращения количества единиц оборудования.Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве, состоящем из трехфазного трансформатора, содержащего трехстержневой сердечник, первичную обмотку, соединенную по схеме звезда, две вторичные обмотки, первую вторичную обмотку, соединенную треугольником, и вторую; состоящую из трех одинаковых катушек с меньшим числом витков, расположенных на всех стержнях магнитопровода, имеющих шесть отводов, соединенных последовательно, и переключателя две катушки второй вторичной обмотки соединены последовательно-встречно, а третья - согласно (по схеме разомкнутого треугольника с одной перевернутой фазой), одна однофазная нагрузка для отстающей фазы).присоединена к выводам афс первой и соединенной с ней второй вторичной обмоток через переключатель, позволяющий изменить число катушек второй вторичной обмотки, другая однофазная нагрузка (для опережающей фазы) присоединена только к первой вторичной обмотке (выводы Ьс),Существенным отличием изобретения является введение в трансформатор дополнительной вторичной обмотки со специальной схемой соединения обмоток и переключателя, что позволяет сократить количество единиц оборудования,На фиг.1 приведена электрическая схема устройства для электроснабжения железных дорог переменного тока; на фиг.2, - векторные диаграммы,Устройство состоит из трехфазноготрансформатора, содержащего стандартный трехстержневой сердечник 1, первичную обмотку из трех одинаковых катушек 2, расположенных на всех стержнях сердечника и соединенных по схеме звезда, первую 10вторичную обмотку, состоящую из трех одинаковых катушек 3, расположенных на всех стрежнях сердечника и соединенных по схеме треугольника, и вторую вторичную обмотку, состоящую из трех одинаковых катушек 4-6, также расположенных на всех стержнях магнитопровода, с числом витков, равным 0,08 по сравнению с числом витков катушек первой вторичной обмотки 3, и переключателя 7, Катушки второй вторичной обмотки соединены последовательно, Начало катушки 4 соединено с началом катушки 5, конец катушки 5 соединен с началом катушки 6, Вторая вторичная обмотка присоединена концом хкатушки 4 к отводу апервой вторичной обмотки, Отводы от всех катушек второй вторичной обмотки присое.- динены к контактам переключателя, с которыми соединен (поочередно) подвижный контакт, Одна однофазная нагрузка (фидерная зона 9) присоединена к подвижномуконтакту переключателя 7 и отводу с первойвторичной обмотки трансформатора, являющемуся общим для двух нагрузок и соединенным с рельсом 10. Другая однофазнаянагрузка (фидерная зона 11) присоединена к отводам Ь и с первой вторичной обмотки. ,Смежная подстанция 12 имеет аналогичную схему, включая нейтральные вставки 13 и питающую сеть, 14.. Устройство работает следующим образом.Напряжения первой вторичной обмотки симметрины в режиме холостого, хода и приналичии тяговой нагрузки неодинаковы на различных фазах, Напряжение на нагрузке отстающей фазы (наименьшее напряжение) увеличивается в устройстве путем добавле- ния напряжения катушек 4 - б второй вторичной обмотки (фиг,1) или только катушек 4 и 5, или только катушки 4, или вообще не увеличивается в зависимости от положения переключателя, присоединяющего три, две, одну или ни одной катушки второй вторичной обмотки, Так как вторая вторичная обмотка имеет число витков катушек, равное 0,08 от числа витков катушек первой вторич- ной обмотки (число витков, равное 0,08, выбрано из условия, что одна ступень вольтодобавки составляет 2 кВ, а это при20 2530354045 50 55 номинальном напряжении 25 кВ равно 80 или 0,08), то соответственно напряжение на нагрузке увеличивается и составляет при присоединении катушки 4 ( в первом положении переключателя, фиг. 2 а);О 4 с = Оас + 0,08 Оф = 1,08 Оф,при присоединении катушек 4 и 5(во втором положении переключателя, фиг.2 б):Оас = Оас+ УЗ 0,080 ф Е= 1,1190 ф+ ) 0,069 Оф= 1,12 Оф;при присоединении катушек 4 - б (в третьем положении переключателя фиг.2 в);Оас = Оас+20,08 Оф = 1,160 ф,где Оф = Оас - фазное напряжение первой вторичной обмотки.При отсутствии тяговых нагрузок или малых нагрузках (пассажирский поезд) переключатель может быть установлен в нулевое положение, при котором вольтодобавка отсутствует; при средних нагрузках (грузовые поезда нормального веса) переключатель должен быть установлен в положение, обеспечивающее вольтодобавку в 1,08 раз или на 80; при повышенных нагрузках(грузовые поезда повышенного веса) переключатель должен быть установлен в положение, обеспечивающее вольтодобавку на 12, и при пропуске сверхтяжеловесных поездов - вольтодобавку на 160, что полностью компенсирует повышенное падение напряжен .я на отстающей фазе по сравнению с опережающей. Увеличение напряжения в 1,08 - 1,12- 1,16 раз на отстающей фазе позволяет выравнивать напряжения на отстающей и опережающей фазах при повышенных и больших токовых нагрузках, которые возникают при пропусках тяжеловесных и сверх- тяжеловесных поездов. Применение трех катушек второй вторичной обмотки с шестью выводами позволяет производить увеличение напряжения на выходе любой из трех фаз первой вторичной обмотки независимо от порядка подключения первичной обмотки трансформатора, т.е. напряжение увеличено на любой фазе, которая будет,отстающей. Аналогично работает смежная подстанция при двухстороннем питании участков тяговой сети железных дорог.Предлагаемое устройство обладает высокой эффективностью, так как без дополнительных устройств и технических средств позволяет повысить напряжение одной фазы вторичной обмотки трехфазного трансформатора, что особенно важно для более загруженной отстающей фазы, а это позволяет выдерживать нормальные скоростные режимы движения поездов. Без такого устройства на участке, питающемся пониженным напряжением отстающей фазы,лГйу й,. Фкт. 2Составитель Н. Пронин юшкина Техред М.Моргентал Корректор С. Черни едакто Заказ 30 ВНИИТираж Подписноеосудэрственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 снижается провозная способность путемуменьшения скоростей движения поездовна 2 - 4 км/ч. Ф о р мул а и зоб рете н ия Устройство для электроснабжения железных дорог переменного тока, содержащее трехфазный трансформатор с первичнойтрехфазной обмоткой, соединенной по схеме звезда и подключенной к питающей сети, вторичной - соединенной по схеме треугольника и подключенной катушкой одной фазы к фидерной. зоне, а катушкой другой фазы - к рельсу, и регулируемую вольтодобавку, подключенную к одной из фаз вторичной обмотки и к контактной сети,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения путем сокращения количества единиц оборудования, вольтодобавка выполнена в виде дополнительной трехфазной 5 вторичной обмотки трансформатора, соединенной по схеме треугольника, причем катушки первой и второй фаз соединены последовательно-встречно и согласно с катушкой первой фазы основной вторичной 10 обмотки, катушка третьей фазы - последовательно-согласно с катушками первой и второй фаз дополнительной вторичной обмотки, а выводы катушек дополнительной вторичной обмотки через четырехпозицион ный переключатель связаны с соседней фидернойзоной.