ДРОССЕЛЬ-ТРАНСФОРМАТОР

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в рельсовых цепях устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) на железнодорожном транспорте.
Известен дроссель-трансформатор переменного тока ДТ-1М-300, содержащий корпус дроссель-трансформатора с размещенным в нем Ш-образным магнитопроводом, на среднем стержне которого размещена дополнительная обмотка и основная обмотка, состоящая из одной и другой полу обмоток с выводами начала и конца каждой из этих полу обмоток, и среднего вывода дроссель-трансформатора, выполненного от места последовательного соединения одной и другой полу обмоток между собой, (См. 1, с. 9-11, Рис. 3).
Этот дроссель-трансформатор принят в качестве прототипа как более близкий к предложенному по своей технической сущности.
Дроссель-трансформатор ДТ-1М-300 изготавливается по ТУ 32 ЦШ 2049-97 и применяется в рельсовых цепях в качестве дроссель-трансформатора для пропуска по основной обмотке тягового переменного тока, величина которого не должна превышать 300 А из-за малого поперечного сечения провода основной обмотоки этого дроссель-трансформатора, и подключения к рельсовой цепи через дополнительную обмотку контрольных систем СЦБ..
В дроссель-трансформаторе ДТ-1М-300 применено 2 шпули, на одной из которых намотана одна половина основной обмотки (одна полу обмотка) проводом, выполненным из двух медных лент с поперечным сечением 0,8 мм × 53 мм. Каждый виток этой обмотки электрически изолирован от предыдущего витка фторопластовой лентой. Выводы как начала, так и конца этой полу обмотки выполнены намоточным проводом полу обмотки и размещены по направлению под прямым углом к направлению намотки провода.
Над этой полу обмоткой намотана медным проводом с изоляционным покрытием одна половина контрольной обмотки. Между этими обмотками размещен слой электрической изоляции, выполненной из фторопластовой ленты.
На другой шпуле аналогичной конструкции размещена другая половина основной обмотки (другая полу обмотка) и другая половина контрольной обмотки.
Обе половины контрольной обмотки соединены последовательно и выводы этой обмотки подключены к кабельной муфте дроссель-трансформатора.
Начало одной полу обмотки соединено последовательно с концом другой полу обмотки и это соединение образует средний вывод дроссель-трансформатора, при этом это соединение выполнено продолжением обмоточного провода одной из полу обмоток, размещенным параллельно среднему стержню магнитопровода, отчего величины электрического сопротивления одной и другой полу обмоток дроссель-трансформатора различны как на постоянном, так и на переменном токах, т.е. параметры этих полу обмоток асимметричны.
Недостатками противопоставленного дроссель-трансформатора являются:
- асимметричность параметров одной и другой полу обмоток дроссель-трансформатора, которая создает помехи при работе рельсовой цепи.
- малая величина допустимого тягового тока дроссель-трансформатора (не более 300 А), отчего он не может быть применен на магистральных участках железных дорог, где тяговой ток может существенно превышать 300 А,
- практическая невозможность в конструкции дроссель-трансформатора, при большой ширине (до 100 мм) медной ленты провода полу обмотки и при большом количестве (3 и более) медных лент в проводе каждой полу обмотки, выполнить концы одной и другой полу обмоток по направлению под прямым углом к направлению намотки провода полу обмотки, что препятствует возможности увеличения поперечного сечения обмоточного провода полу обмоток дроссель-трансформатора и обусловленной этой возможностью применения дроссель-трансформатора на магистральных участках железных дорог при большой величине тягового тока, превышающей 300 А.
- большая трудоемкость изготовления доссель-трансформатора, обусловленная необходимостью изгибать ленту конца полу обмоток под прямым углом к направлению намотки провода полу обмоток.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение недостатка известных дроссель-трансформаторов.
Решение этой задачи достигается тем, что направление выводов концов полу обмоток дроссель-трансформаторов выполнено совпадающим с направлением намотки провода полу обмоток, при этом эти выводы концов полу обмоток дроссель-трансформатора образованы участками обмоточного провода, являющимися линейными продолжениями обмоточного провода.
Предложенный дроссель-трансформатор является новым, т.к. из уровня техники не известны дроссель-трансформаторы, в которых направление выводов концов полу обмоток дроссель-трансформатора выполнено совпадающим с направлением намотки провода полу обмоток, при этом эти выводы концов полу обмоток дроссель-трансформатора образованы участками обмоточного провода, являющимися линейными продолжениями обмоточного провода.
Предложенный дроссель-трансформатор является промышленно применимым, т.к. при его использовании достигается получение технического результата в виде уменьшения асимметрии параметров одной и другой полу обмоток дроссель-трансформатора, отчего уменьшаются помехи при работе рельсовой цепи, и в виде увеличения допустимой величины тягового тока, пропускаемого дроссель-трансформатором, а также уменьшение трудоемкости изготовления дроссель-трансформатора.
Полученные новые свойства (уменьшение асимметрии одной и другой полу обмоток дроссель-трансформатора, отчего уменьшаются помехи при работе рельсовой цепи, и увеличение допустимой величины тягового тока, пропускаемого дроссель-трансформатором, уменьшение трудоемкости его изготовления) дают основание для того, чтобы сделать заключение о соответствии предлагаемого технического решения требованиям к полезной модели.
Пример варианта выполнения предлагаемого дроссель-трансформатора переменного тока при снятой крышке его корпуса показан на Фиг.1.
Предлагаемый дроссель-трансформатор (см. Фиг. 1) содержит корпус 1 дроссель-трансформатора с размещенным в нем шихтованным Ш-образным магнитопроводом 2, на среднем стержне которого размещены две шпули 3, на одной из которых намотана одна половина дополнительной обмотки 3.1 с выводами начала 3.1.1 и конца 3.1.2 этой обмотки, а на другой шпуле намотана другая такая же половина дополнительной обмотки с выводами начала 3.1.3 и конца 3.1.4. Дополнительная обмотка наматывается медным проводом с изоляционным покрытием и размещается в один ряд. Выводы 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3, 3.1.4 одной и другой половин дополнительной обмотки подключены к клеммам 4.1 кабельной муфты 4.
Над одной половиной дополнительной обмоткой одной шпули намотана одна половина основной обмотки 3.2 (далее именуемая одна полу обмотка) с выводами начала 3.2.1 и конца 3.2.2 этой обмотки.
Основная обмотка намотана проводом, образованным тремя медными лентами по Гост 1173-93 толщиной 0,8 мм и шириной 53 мм, аналогичной примененной в прототипе, а электрическая изоляция между витками полу обмоток достигается фторопластовой лентой, ширина которой превышает ширину медной ленты. Указанные ширина медных лент и их количество в обмоточном проводе выбраны из максимальной потребности в настоящее время пропуска тягового переменного тока 450 А дроссель-трансформатором, но может быть выбрано другим как по количеству лент, так и по их ширине, с таким расчетом, чтобы поперечное сечение провода было достаточным для пропуска заданного тягового тока рельсовой цепи. Необходимость увеличения в проводе основной обмотки количества лент и их ширины особенно актуальны для дроссель-трансформаторов постоянного тока.
Между обмотками 3.1 и 3.2 размещена электрическая изоляция 3.3 в виде фторопластовой ленты.
Вывод начала одной полу обмотки 3.2.1 образован отгибом намоточного провода под прямым углом к направлению намотки, и этот вывод начала обмотки закреплен на корпусе 1 через элементы электрической изоляции 1.1 крепежными элементами 1.2, одинаковыми для всех выводов 3.1.1, 3.1.2, 3.2.1, 3.2.2, а на выступающем за пределы корпуса 1 участке обмоточного провода этой полу обмотки составляющие его медные ленты спаиваются и образуют вывод 3.2.1 начала обмотки.
После намотки заданного количества витков одной полу обмотки 3.2 (как правило это 8 витков) вывод конца этой обмотки образован линейным продолжением намоточного провода и этот вывод конца одной полу обмотки закреплен через элементы электрической изоляции 1.1 на корпусе 1 крепежными элементами 1.2, а на выступающем за пределы корпуса 1 участке обмоточного провода составляющие его медные ленты спаиваются и образуют вывод конца одной полу обмотки 3.2.2,
На другой шпуле намотана другая такая же половина основной обмотки с выводами начала 3.2.3 и конца 3.2.4 другой полу обмотки. Таким же образом образован и закреплен на корпусе 1 вывод начала 3.2.3 и конца 3.2.4 другой полу обмотки дроссель-трансаформатора. Выводы концов одной 3.2.2 и другой 3.2.4 полу обмоток соединены между собой медной пластиной 5, которая является средним выводом дроссель-трансформатора и имеет крепежные элементы 5.1 для подключения внешних устройств к этому среднему выводу дроссель-трансформатора.
Выводы 3.2.1 и 3.2.3 имеют крепежные элементы 3.2.1.1 для подключения внешних устройств к этим выводам дроссель-трансформатора.
Направление намотки одной и другой полу обмоток 3.2 на одной и на другой шпулях 3 выполнено противоположным, что обеспечивает работоспособность дроссель-трансформатора при последовательном соединении между собой концов 3.2.2 и 3.2.4 полу обмоток основной обмотки как при пропуске тягового тока, так и при подключении к дополнительной обмотке дроссель-трансформатора сигнального напряжения рельсовой цепи.
В рельсовой цепи выводы обмоток 3.2.1 и 3.2.3 дроссель-трансформатора подключаются соответственно к одному и другому рельсам рельсовой цепи, а средний вывод дроссель-трансформтора 5 подключается к аналогичному среднему выводу дроссель-трансформатора соседней рельсовой цепи.
Работа дроссель-трансформатора осуществляется следующим образом: тяговый ток из одного и другого рельсов поступает параллельно соответственно в одну и другую полу обмотки 3.2 и через средний вывод 5 поступает в соседнюю рельсовую цепь, при этом вследствие встречного направления намотки полу обмоток 3.2 в одной и другой шпулях 3 этот тяговый ток не вызывает намагниченности сердечника магнитопровода 2.
В то же время переменный сигнальный ток поступает из рельсов на эти же полу обмотки, но протекает по ним последовательно, отчего происходит намагничивание магнитопровода 2 и в дополнительной обмотке возникает сигнальное напряжение, которое передается в контрольные системы СЦБ.
В предлагаемом дроссель-трансформаторе достигнуты:
- уменьшение асимметрии тягового тока из-за полной идентичности всех конструктивных элементов одной и другой полу обмоток дроссель-трансформатора и их выводов, отчего уменьшаются помехи при работе рельсовой цепи,
- обеспечена возможность применения дроссель-трансформаторов переменного тока на магистральных участках наземных железных дорог при тяговых токах более 300 А, т.к. в предлагаемом дроссель-трансформаторе отсутствуют технические и технологические препятствия для применения в проводе основной обмотки количества медных лент 3 и более и шириной до 100 мм, из-за того, что конец каждой полу обмотки не подвергается отгибу под прямым углом к направлению намотки, а направление вывода конца полу обмотки совпадает с направлением намотки провода, при этом эти выводы концов полу обмоток образованы участками обмоточного провода, являющимися линейными продолжениями обмоточного провода.
Возможен вариант предлагаемого дроссель-трансформатора, в котором внутренний объем корпуса заполнен электроизоляционным герметизирующим составом как это выполнено в дроссель-трансформаторе ДТ-1МГ-300 (см. 2, с. 9-12).
Возможен вариант предлагаемого дроссель-трансформатора, в котором внутренний объем корпуса заполнен трансформаторным маслом.
Возможен вариант предлагаемого дроссель-трансформатора для постоянного тягового тока, в этом случае стержни Ш-образного магнитопровода перемыкаются ярмом и в магнитопроводе создан немагнитный зазор.
Возможен вариант предлагаемого дроссель-трансформатора, в котором дополнительная обмотка размещена не под основной обмоткой, а размещена на отдельной шпуле.
Возможны варианты предлагаемого дроссель-трансформатора как для размещения вне рельсовой колеи, так и для размещения внутри рельсовой колеи в металлической шпале.
Экономический эффект предлагаемого дроссель-трансформатора характеризуется следующими показателями:
- уменьшением задержек движения поездов из-за нарушения работы рельсовой цепи, обусловленной большой асимметрией тягового тока в полу обмотках дроссель-трансформатора,
- уменьшением затрат при строительстве и эксплуатации, обусловленных тем, что предлагаемый дроссель-трансформатор обеспечивает пропуск больших тяговых токов на магистральных железных дорогах, что исключает необходимость приобретения, установки и эксплуатации параллельно установленных дроссель-трансформаторов с малыми допустимыми тяговыми токами, которые суммарно обеспечивают пропуск требуемого большого тягового тока.
- уменьшение трудоемкости изготовления дроссель-трансформатора из-за исключения необходимости изгибать под прямым углом к направлению намотки обмоточной ленты для создания концов полу обмоток.
Литература:
1 «Автоматика, связь, информатика», №2, 1999, Москва.
2 «Автоматика, связь, информатика», №11, 2002, Москва.