СИММЕТРИРУЮЩИЙ ТЯГОВЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
BALANCE-TO-UNBALANCE TRACTION-FEEDING TRANSFORMER

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве тяговых трансформаторов для электрификации железных дорог на переменном токе.
Известен тяговый трансформатор, содержащий трехстержневой магнитопровод и трехфазные симметричные обмотки - первичную ВН и вторичную НН (1). Обмотка ВН подключается к питающей сети, а к обмотке НН подключается электрическая тяга на переменном токе. Одна из фаз обмотки НН присоединяется к рельсам и заземляется (например, с), а две другие фазы (например, а и в) порознь подключаются к контактным проводам левого и правого пути. Угол сдвига фаз между векторами линейных напряжений обмотки НН равен шестидесяти градусам.
Такая схема электрификации даже при одинаковой нагрузке по двум линейным напряжениям несимметрична. Так как нагрузка между контактными проводами отсутствует. Несимметрия нагрузки приводит к появлению большого тока обратной последовательности и к нежелательной несимметрии напряжений в питающей сети. Кроме того, мощность трансформатора используется не полностью.
Для устранения этих недостатков предлагается симметрирующий тяговый трансформатор. Схема подключения фаз обмоток ВН и НН у него остается прежней, но угол сдвига фаз между двумя нагруженными линейными напряжениями обмотки НН увеличивается до девяноста градусов, вместо прежних шестидесяти. Увеличение угла сдвига фаз при одинаковой нагрузке левого и правого пути обеспечивает отсутствие токов обратной последовательности в питающей сети.
Предлагаемый трансформатор содержит трехстержневой магнитопровод, трехфазную симметричную первичную обмотку ВН и трехфазную несимметричную вторичную обмотку НН, которая соединена по схеме трехлучевого зигзага. Каждый луч обмотки НН состоит из двух одинаковых обмоток, соединенных последовательно. Эти обмотки расположены на разных стержнях магнитопровода, причем каждая из обмоток у одного из лучей имеет напряжение в 2,5-3,0 раза меньше, чем у каждой из обмоток в двух других лучах. Это позволяет повысить угол сдвига фаз между нагруженными линейными напряжениями обмотки НН с шестидесяти до примерно девяноста градусов. Такой тяговый трансформатор становится преобразователем симметричного трехфазного напряжения в симметричное двухфазное.
Предлагаемый трансформатор представлен на чертеже.
Он содержит трехстержневой магнитопровод 1, трехфазную симметричную первичную обмотку 2, предназначенную для включения в питающую сеть, и вторичную обмотку 3. Вторичная обмотка 3 собрана по схеме трехлучевого зигзага. Каждый луч состоит из двух последовательно соединенных одинаковых обмоток, расположенных на разных стержнях магнитопровода. Каждая из обмоток у одного из лучей имеет напряжение в 2,5-3,0 раза меньше, чем у каждой из обмоток в двух других лучах. Укороченный луч предназначен для подключения к рельсам и заземления, а два других луча предназначены для соединения с контактными проводами.
Трансформатор работает следующим образом. Первичное напряжение из обмотки 2 трансформируется в обмотку 3. Угол между векторами нагруженных линейных напряжений близок к девяноста градусам. При одинаковой нагрузке левого и правого путей в первичной обмотке 2 ток обратной последовательности отсутствует, и питающее напряжение не искажается. Но при неодинаковой нагрузке путей он появляется, и питающее напряжение может искажаться. Однако этот недостаток присущ всем без исключения трансформаторным преобразователям трехфазного напряжения в двухфазное (2).
Отличительной особенностью предлагаемого трансформатора является отсутствие тока нулевой последовательности в каждой из обмоток при всевозможных режимах работы.
Трансформатор прост в изготовлении и по расходу материалов близок к трансформаторам общепромышленного назначения той же мощности.
Источники информации
1. Трехфазный трехобмоточный трансформатор ТДТНЖ-40000/110-81У1. Номер 03.03.15-91. Отраслевой каталог по электротехнике, Информэлектро, 1991.
2. А.М.Бамдас и др. Статические электромагнитные преобразователи частоты и числа фаз. ГЭИ, М-Л, 1961.