Регулирование на стороне низшего напряжения

На отечественных электровозах переменного тока всех серий регулируют напряжение на вторичной стороне трансформаторов. Допустим, что в начале пуска был замкнут контактор 1 и к потребителю подводилось напряжение секции а. Чтобы увеличить напряжение, нужно к этой секции подсоединить секцию б, выключив контактор 1 и включив контактор 2. Но при этом на определенный промежуток времени потребитель был бы отключен от источника питания, т. е. электровоз работал бы рывками. Можно сделать и так: не отключая контактор 1, включить контактор 2 и только после этого выключить контактор 1. Однако и это плохо, потому что на некоторое время секция б окажется короткозамкнутой, что недопустимо. Поэтому секции трансформатора переключают, используя переходные реакторы или резисторы.

Реактор может быть выполнен без стального сердечника с обмоткой, имеющей вывод от средней точки. Особенность такого реактора заключается в том, что его индуктивное сопротивление зависит от направления токов в полуобмотках: при встречном включении сопротивление невелико, а при согласном (или при прохождении тока только в одной из полуобмоток) оно значительно больше.

В исходном положении начало и конец реактора подключены к одному выводу вторичной обмотки трансформатора (допустим, к выводу 2). Ток нагрузки делится между полуобмотками реактора поровну и направлен в них встречно, поэтому индуктивное сопротивление реактора равно нулю. Чтобы увеличить напряжение, подводимое к потребителю, один вывод реактора отсоединяют от вывода 2 трансформатора и присоединяют к выводу 3, замыкая тем самым секцию 2—3 на переходной реактор. Ток в короткозамкнутом витке I0 не опасен для обмотки секции, так как он ограничен соответственно выбранным индуктивным сопротивлением реактора. Затем вывод реактора отсоединяют от вывода 2 трансформатора и присоединяют к выводу 3. В таком же порядке осуществляют последующие переключения секций трансформатора.

Переходной реактор используют также для увеличения числа ступеней регулирования напряжения, подводимого к тяговым двигателям. Для этого присоединяют к каждому выводу обмотки трансформатора два контактора (рисунок а ниже).

Нечетные и четные контакторы соединяют соответственно с двумя шинами, между которыми включен переходной реактор. Если замкнуты контакты 1 и 2, к тяговым двигателям подводится напряжение первой секции, и ток в полуобмотках реактора направлен встречно так, как показано на рисунке б.

Чтобы повысить напряжение, а значит, к скорость электровоза, отключают контактор 2 и включают контактор 4 (рисунок б). При этом реактор работает как автотрансформатор и делит напряжение секции Uск пополам: к тяговым двигателям подводится напряжение Uск +0,5Uск = 1.5 Uск. Затем отключают контактор 1 н замыкают контактор 3: к тяговым двигателям подводится напряжение 2Uск и т. д. (потом 2,5Uск, 3Uск). Такой способ перехода позволяет получить числе ступеней, вдвое большее числа выводов трансформатора.

При регулировании напряжения контакторы 1—8 (см. рисунок а) разрывают и замыкают электрические цепи под током. Поэтому они должны быть снабжены дугогасящими устройствами. Однако обычно применяют несколько десятков контакторов; большое число дугогасящих устройств усложнило бы их размещение на электровозе н обслуживание в процессе эксплуатации. Поэтому на электровозах для переключения секций трансформатора устанавливают дополнительные контакторы с дугогашением, которые, включаясь и выключаясь в определенной последовательности, обеспечивают переключение остальных контакторов при обесточенной цепи.

Для увеличения числа ступеней регулирования напряжения при небольшом числе выводов трансформаторов вторичная обмотка разделена на две. В каждой вторичной обмотке имеется нерегулируемая часть и секционированная (регулируемая); последняя состоит из четырех секций с одинаковым числом витков, а следовательно, одинаковым напряжением Uск.

Вначале регулируемую и нерегулируемую части включают встречно (рисунок а ниже).

Напряжение нерегулируемой части обмотки Uн несколько больше суммарного напряжения секции регулируемой части, поэтому подводимое к двигателям напряжение Uд = Uн — 4Uск. Далее последовательно уменьшают число встречно включенных секций. При переключении их используют переходной реактор. Когда все секции выключены, напряжение, подводимое к тяговым двигателям, равно Uн. Для дальнейшего повышения напряжения нерегулируемую и регулируемую части обмотки включают согласно (рисунок б), последовательно подключая к нерегулируемой части одну за другой секции регулируемой. Наибольшее напряжение, подводимое к тяговым двигателям, Uд = Uн +4 Uск.

Все переключения обмоток и секций с помощью контакторов с дугогашением и без него должны производиться в строго определенной последовательности. Осуществляют эти переключения групповым аппаратом, называемым главным контроллером.