Transformator de cale ferată (transformator de tracțiune): tipuri și utilizări

Transformator de cale ferată (transformator de tracțiune): ce este, tipuri și cum funcționează

Ce este atransformator de cale ferată? Veți auzi că se numește și transformator de tracțiune. Practic, este piesa de trusă care face ca energia electrică să fie utilizabilă pentru trenuri și infrastructura care le susține. Unde locuiește contează, deși-fie este ascuns într-unsubstație de tracțiunealimentarea liniilor aeriene sau a treia șină din rețea sau este fixată pe tren însuși (locomotivă sau UEM), în cazul în care scade acea tensiune de aer noduroasă, astfel încât convertorul de tracțiune, motoarele și toate auxiliarele de la bord să o poată utiliza efectiv.

Acum, iată problema: acestea nu sunt transformatoarele dvs. de putere de grădină-varietate. Sistemele de alimentare feroviare sunt suprasarcini brutale-grele, comutare constantă, vibrații non-stop și armonici de la electronica de putere care ar face să plângă un transformator obișnuit. Deci, transformatoarele feroviare sunt construite mai dure, mai inteligente și cu un set complet diferit de priorități.

Mai simplu spus, un transformator feroviar (de tracțiune) este un transformator electric special conceput pentru electrificarea feroviară. Sarcina sa principală? Luați tensiune înaltă și lăsați-o la ceva cu care echipamentele de tracțiune pot funcționa. Dar nu este vorba doar despre conversia tensiunii-, ci oferă și izolație electrică, se joacă bine cu sistemele de protecție și trebuie să facă față tuturor condițiilor de funcționare neplăcute, cum ar fi sarcinile ciclice, armonicile și solicitarea mecanică care vin cu teritoriul.

Ele apar de obicei în două locuri principale:

1) Transformator substație de tracțiune (partea-grilei)

Acesta se află între rețeaua publică și rețeaua feroviară. Concertul său include:

 Reducerea tensiunii de la nivelurile de transmisie (gândiți-vă la 66–220 kV) la niveluri de alimentare feroviară, cum ar fi25 kV AC.

 Alimentarea uneia sau mai multor secțiuni ale liniei aeriene.

 Sprijinirea schemelor de protecție și control, astfel încât defecțiunile să nu distrugă întregul sistem.

În majoritatea căilor ferate de curent alternativ, veți găsi aceste substații distanțate de-a lungul rutei pentru a menține tensiunea sub control pe măsură ce trenurile consumă energie.

2) Transformator de tracțiune la bord (partea-trenului)

Acesta este cel pe care îl veți găsi pe trenurile electrificate AC (25 kV AC sau 15 kV ACrețele). Din punct de vedere electric, se află între pantograf și convertorul de tracțiune-deci lanțul arată cam așa:

Pantograf → Întrerupător principal → Transformator de tracțiune → Convertor de tracțiune → Motoare de tracțiune.

Sarcinile sale principale:

 Reducerea tensiunii liniei aeriene la niveluri pe care electronicele de putere le pot gestiona.

 Furnizarea de ieșiri secundare multiple-nu doar pentru tracțiune, ci și pentru HVAC, compresoare, încărcătoare de baterii, iluminare și putere de control.

De remarcat: nu orice tren electric are unul.sisteme DC(mai multe despre asta mai jos) adesea nu au nevoie de un transformator la bord în același sens.

La baza ei, esteinducție electromagneticăefectuarea sarcinilor grele:

Înfășurarea primară preia curent alternativ de-înaltă tensiune.

Miezul magnetic cuplează această energie la una sau mai multe înfășurări secundare.

Înfășurările secundare furnizează tensiuni mai mici, dar curenți mai mari.

În utilizarea căilor ferate, totuși, designul trebuie să facă față:

 Schimbări rapide de sarcină (trenurile care accelerează consumă o tonă de curent).

 Supraîncărcări-pe termen scurt.

 Armoniceşicurenți ne-sinusoidalide la acele convertoare de tracțiune.

 Ciclul termic-temperaturile cresc și descrește pe tot parcursul zilei, pe măsură ce cerințele serviciului se modifică.

Proiectarea unui transformator feroviar este strâns legată de tensiunea și frecvența sistemului. Iată descrierea rapidă:

1) Transformatoare cu tracțiune monofazată (trenuri AC)

Majoritatea căilor ferate de curent alternativ funcționează efectiv cu alimentare aeriană monofazată. Transformatoarele la bord au de obicei:

 Un primar cu o singură fază-.

 Înfășurări secundare multiple (tracțiune + auxiliare).

 Coordonare specifică a izolației pentru a gestiona supratensiunile liniei aeriene și evenimentele de comutare.

2) Multi-înfășurare/convertor-transformatoare de serviciu

Pe trenurile moderne se bazeazăIGBTconvertoare bazate pe -. Deci, înfășurările secundare sunt aranjate astfel:

 Hrănițiredresoare/invertoareeficient.

 Reduceți ondulația și creșteți performanța convertorului.

 Mânerîncălzire armonicămai bine-pentru că armonicele sunt o adevărată bătaie de cap.

3) Autotransformatoare În Sisteme 2×25 kV

Unele25 kVrețelele folosesc a2×25 kVschema de autotransformare pentru a reduce căderea de tensiune și pierderile pe distanțe lungi. În această configurație:

Sistemul aerian utilizează un conductor de alimentare și o catenară la potențiale diferite.

Autotransformatoare sunt amplasate de-a lungul traseului pentru a stabiliza tensiunea și a gestiona curenții de retur.

Pentru a fi clar: acestea nu sunt transformatoare de tracțiune la bord-fac parte dinarhitectura aprovizionării.

4) Transformatoare de bord cu ulei-Umplute vs uscate-

În funcție de designul trenului și de preferințele operatorului, veți vedea:

Umplut-cu ulei:Transfer de căldură excelent, compact pentru clasificare, dar aveți nevoie de control de izolare și de incendiu/mediu.

Tip-uscat/turnat cu rășină:Fără lichid, risc mai mic de vărsare, dar adesea mai mare/mai grea și răcirea trebuie să fie perfect-.

Alegerea „corectă” depinde de standarde, spațiu, fluxul de aer, obiectivele de securitate-la incendiu și de cât de multă întreținere sunteți dispus să faceți pe termen lung.

Transformatoarele de cale ferată sunt construite pentru o durată de viață mai grea. Iată ce le diferențiază:

Modelele variază, dar un transformator feroviar tipic include:

Miez și înfășurări:Optimizat pentru eficiență, performanță termică și încălzire armonică.

Sistem de izolare:Construit pentru a rezista la-tensiuni de înaltă tensiune și la îmbătrânirea-pe termen lung.

Bucșe/terminări:Suficient de robust pentru vibrații și cicluri termice.

Sistem de racire:Radiatoare, ventilatoare, pompe sau conducte de-aer forțat, în funcție de tip.

Instrumentaţie:Senzori de temperatură, dispozitive de-nivelul/presiunea uleiului (pentru umplere-de ulei) și interfețe de monitorizare.

Structura de montare:Conceput pentru a îndeplini specificațiile de șocuri și vibrații feroviare.

Când inginerii se așează pentru a specifica sau compara transformatoarele feroviare, iată la ce se uită:

Menținerea sănătoasă a acestor transformatoare înseamnă monitorizare și testare regulată. Practicile comune includ:

 Inspecție vizuală (scurgeri, contaminare, stare de răcire).

 Rezistența de izolație și verificarea rezistenței înfășurării.

 Testarea raportului de viraje.

 Monitorizarea temperaturii și tendințe.

 Teste de ulei pentru unitățile-umplute cu ulei (umiditate, rezistență dielectrică, aciditate).

 Analiza gazelor dizolvate (DGA) acolo unde este cazul-foarte bună pentru a detecta defecțiunile interne din timp.

 Testarea de descărcare parțială în unele programe de diagnosticare.

De obicei, programele sunt guvernate de standardele operatorilor feroviari și de reglementările naționale{0}}în primul rând siguranța, evident.

Câteva dureri de cap frecvente:

Supraîncălzirede la suprasarcină, defecțiuni de răcire sau pierderi armonice.

Îmbătrânirea izolațieiaccelerată de căldură, umiditate și stres electric.

Conexiuni slabesau deteriorarea plumbului de la vibrații și cicluri termice.

Defecțiuni ale bucșei/terminării-urmărire, contaminare, stres mecanic.

Degradarea uleiului(oxidare, pătrundere de umiditate) în modelele-umplute cu ulei.

Sfat profesionist: monitorizarea-bazată pe tendințe-vizionarea schimbărilor în timp-este mult mai utilă decât un singur rezultat al testului.

Toate trenurile electrice au transformator de tracțiune?
Nu. Trenurile AC o fac de obicei. Multe sisteme de curent continuu nu folosesc un transformator de tracțiune la bord în același mod-deși au încă echipament de conversie.

Care este diferența dintre un transformator de tracțiune și un transformator normal?
Transformatoarele de tracțiune sunt construite special-pentru serviciul feroviar-vibrații, suprasarcini, schimbări rapide de sarcină, armonici. Transformatoarele industriale normale nu sunt proiectate pentru acest tip de abuz.

Ce este un transformator de substație de tracțiune?
Este transformatorul de la substație care reduce tensiunea rețelei până la tensiunea de alimentare a căii ferate (de exemplu, 25 kV AC) și alimentează secțiunile de linii aeriene.

Un transformator feroviar-sau un transformator de tracțiune, dacă preferați-este un echipament specializat care este absolut esențial pentru căile ferate electrificate. Fie că alimentează rețeaua de la o substație sau călătorește cu trenul pentru a reduce tensiunea, designul său se referă la gestionarea lucrurilor dificile: cicluri de suprasarcină, armonice, vibrații, spații înguste și standarde stricte de siguranță. Dacă specificați, mențineți sau doar încercați să profitați la maximum de viață, veți dori să vă bazați atât pe standardele internaționale, cât și pe cerințele tehnice-specifice feroviare. Nu este doar un transformator-ci un transformator care a fost la sală.

Contactați acum