Тяговые трансформаторы EFAT 6745 имеются только на поездах В2 и расположены на вагонах TR T 03 и TR T 08 (рис. 4.13). Трансформаторы находятся в подвагонном пространстве примерно посередине вагона, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки между колесными парами.
Рис. 4.13. Расположение трансформаторных вагонов в поезде В2
Внешний вид трансформатора приведен на рис. 4.14.
Рис. 4.14. Внешний вид тягового трансформатора
Ниже представлены основные технические характеристики тягового трансформатора.
Характеристики тягового трансформатора
Обмотка высшего напряжения
Номинальная мощность............................................ 5,460 МВ-A Номинальное напряжение.......................................... 25 кВ Номинальный ток................................................. 218 А Номинальная частота............................................. 50 Гц Обмотки низшего напряжения Количество...................................................... 4 Номинальная мощность............................................ 4x1,300 МВ-A Номинальное напряжение.......................................... 4x1,550 кВ Номинальный ток................................................. 4x836 A Обмотка для нагревательного оборудования Количество .................................................... 1 Номинальная мощность........................................... 0,260 МВ-A Номинальное напряжение......................................... 2,991 кВ Номинальный ток................................................ 87 А Потери при коротком замыкании при 85 °C Высш. — Низш.1 + Низш.2 + Низш.3 + Низш.4...................... 171,5 кВт (+15 %) Высш. — Низш.1................................................. 42,0 кВт (+15 %) Высш. — Низш.2................................................. 42,0 кВт (+15 %) Высш. — Низш.3................................................. 42,0 кВт (+15 %) Высш. — Низш.4................................................. 42,0 кВт (+15 %) Высш. — Обмотка отопления...................................... 2,6 кВт (+15 %) Напряжение короткого замыкания при 85 ° С Высш. — Низш.1 + Низш.2 + Низш.3 + Низш.4...................... 40,5 % (+15 %; —5 %) Высш. - Низш.1................................................. 39,0 % (+15 %; -5 %) Высш. - Низш.2................................................. 39,0 % (+15 %; -5 %) Высш. - Низш.3 ................................................ 39,0 % (+15 %; -5 %) Высш. - Низш.4 ................................................ 39,0 % (+15 %; -5 %) Высш. - Обмотка отопления...................................... 2,15 % (+15 %; -5 %)
Суммарная мощность одного трансформатора составляет 5460 кВ-А. Трансформатор имеет пять вторичных обмоток, четыре из которых (тяговые) подсоединяются к преобразователям 4QS. Тяговые вторичные обмотки имеют напряжение 1550 В и мощность 1300 кВ-А. Пятая обмотка служит для цепей отопления поезда и рассчитана она на напряжение 2991 В, ее мощность — 260 кВ-А. Корпус трансформатора (рис. 4.15) выполнен в виде сварной конструкции из стального листа и заполнен трансформаторным маслом. На корпусе имеются крепления для навесных элементов.
Рис. 4.15. Корпус тягового трансформатора
В конструкции корпуса тягового трансформатора учтена необходимость повышенной механической стойкости к ударам от предметов, находящихся на полотне железной дороги (в первую очередь — щебня). Охлаждение трансформатора — принудительное масляное. Масло циркулирует по замкнутому контуру через трансформатор и охладительную установку. Охладительная установка снабжена многоскоростными вентиляторами, позволяющими понижать уровень шума вентилятора в зависимости от требуемой производительности охлаждения. Охлаждающий воздух всасывается по бокам, очищается фильтрами и выдувается в подвагонное пространство. Трансформатор имеет электрическую дифференциальную токовую защиту, газовое реле, предохранительный клапан, датчик контроля потока масла и электронный термометр.
Сердечник трансформатора (рис. 4.16) состоит из двух стержневых магнитопроводов, на которых уложены обмотки, и двух ярем, соединенных стержнями. Сердечник изготовлен из холоднокатаной электротехнической полосовой стали с ориентацией зерен структуры. В целях минимизации потерь сердечника и шума при работе трансформатора ламинированные листовые элементы тщательно наложены друг на друга, спрессованы и зафиксированы. Оба стержневых магнитопровода имеют безболтовую конструкцию. С обеих сторон размещены подкладки, так называемые оконечные пластины стержней, обеспечивающие прочность. Стержневые магнитопроводы обмотаны стекловолоконной лентой, пропитанной заливочной смолой. Эти бандажи затвердевают под воздействием тепла.
Рис. 4.16. Сборка сердечника тягового трансформатора
Блок обмоток с принудительным охлаждением представляет собой конструкцию, выполненную из цилиндрических трубок, прикрывающих оба стержневых магнитопровода в осевом направлении. Тщательная предварительная сушка обмоток предотвращает усадку изоляционных материалов внутри трансформатора. Обмотки имеют настолько прочное натяжение, что не могут отсоединиться от сердечника даже под влиянием действующих в осевом направлении усилий при коротком замыкании. В качестве изоляционного материала для всех обмоток активной части использован термостойкий пластик марки «Nomex». Он отличается высокой стойкостью к старению в заданном температурном диапазоне трансформатора. Изоляционный материал хорошо поддается обработке при наматывании, натяжении и прессовании обмоток, а также обеспечивает возможность подготовки его к сушке в сушильной печи при высокой температуре.
На рис. 4.17 изображена активная часть тягового трансформатора, смонтированная в подвагонном монтажном контейнере.
Рис. 4.17. Активная часть тягового трансформатора
Заводская схема соединения обмоток тягового трансформатора представлена на рис. 4.18.
Рис. 4.18. Заводская схема соединения обмоток тягового трансформатора
Схема соединения обмоток с учетом их расположения на стержнях магниторовода приведена на рис. 4.19. Показаны направления токов при одной полуволне питающего напряжения. Магнитные потоки двух первичных полуобмоток, расположенные на одном стержне, должны быть сонаправлены.
Рис. 4.19. Схема соединения обмоток тягового трансформатора с учетом их расположения на стержнях магнитопровода
На рис. 4.20 изображена схема тягового трансформатора с привычным разбиением обмоток на ВН и НН.
Рис. 4.20. Принципиальная схема тягового трансформатора
Всего в трансформаторе пять вторичных обмоток. Обмотки 1—4 предназначены для питания четырехквадрантных преобразователей при движении поезда на участке, электрифицированном по системе переменного тока, а обмотка 5 служит для питания цепей отопления. Как будет показано в гл. 5, для работы четырехквадрантного преобразователя его вход должен быть подключен через мощный реактор. Между тем на силовой схеме поезда В2, приведенной на рис. 4.21, никакого реактора между вторичной обмоткой тягового трансформатора и преобразователем нет.
Рис. 4.21. Силовая схема ЭВС «Сапсан» (В2)
Как уже было указано в технических характеристиках ТЭД 1ТВ2019-16С02, напряжение короткого замыкания обмоток, питающих 4QS преобразователи, составляет 39%. Это очень большая величина для трансформатора такой мощности (обычно около 3 %). Следовательно, в тяговых обмотках искусственно завышены индуктивности рассеяния (например, их намоткой с увеличенным зазором относительно магнитопровода), которые и используются в качестве входных реакторов 4QS преобразователей. Таким образом, реакторы как бы находятся внутри трансформатора и его системы охлаждения. Это ухудшает массогабаритные параметры трансформатора, но исключает необходимость установки дополнительных реакторов. Более подробно возникновение индуктивности рассеяния изучается в курсе «Электрические машины», но может быть кратко пояснено рис. 4.22.
Рис. 4.22. Возникновение магнитных потоков рассеяния в трансформаторе и его схема замещения
