Vienfase pārveidotājs ar augstu spuldzes impulsu noturību

1 Ievads

Lai nodrošinātu dzelzceļu drošu darbību un samazinātu šķidruma kaitējumu dzelzceļa telekomunikāciju vadības sistēmām, autors īpaši pētījis un izstrādājis vienfazu sērijas transformatoru ar salīdzinoši augstu impulsa sprieguma noturību, ar modelis D10 - 1.2 - 30/10. Šis transformators ir aprīkots ar eļļas rezervuāru un izmanto pilnīgi nomāku struktūru (to var izstrādāt arī kā sausu struktūru atkarībā no faktiskajām vajadzībām). Šīs sērijas transformatori ir speciāli dizainēti dzelzceļu vadības signāliem un to var izmantot arī mazos industriālo un lauksaimniecisko tīklu elektrosapgādes scenārijos, piedāvājot noteiktu universālumu.

2 Šķidruma analīze un tā kaitīgums
2.1 Šķidruma fiziskās īpašības

Šķidrums būtībā ir nepериодическая ударная волна. Фронт его волны поднимается очень быстро, а затем медленно снижается. Из-за чрезвычайно большого крутизны фронта волны молнии она может вызвать очень серьезные повреждения электрического оборудования.

2.2 Šķidruma klasifikācija un cēloņi

Šķidrums galvenokārt ir sadalīts divās veidās: tiešais šķidrums un indukcijas šķidrums. Tiešais šķidrums ir šķidruma forma, kas tieši iedarbojas uz līnijām vai ierīcēm. Lai arī tā radītais kaitējums ir ļoti liels, reālā notikšanas varbūtība ir salīdzinoši zema; tomēr, lielāko daļu šķidruma kaitējuma gadījumu rada indukcijas šķidrums. Indukcijas šķidrums ir papildus sadalīts divos veidos: elektrostātiskais indukcijas šķidrums un elektromagnētiskais indukcijas šķidrums: Elektrostātiskais indukcijas šķidrums rodas pārspriegumā, ko izraisa gaisa elektriskā lauka starp gaisma līniju un zemi; Elektromagnētiskais indukcijas šķidrums rodas pārspriegumā, kas parādās līnijā dēļ elektromagnētiskās indukcijas efekta, kad tuvāk esošā gaisa līnija izlaista šķidrumu. Tomēr, tā ietekmes līmenis ir daudz mazāks nekā elektrostātiskā indukcijas šķidruma.

2.3 Šķidruma kaitīgums transformatoriem

Praktiskajā darbības procesā regulāri notiek incidenti, kad transformatori tiek bojāti šķidruma triecieniem. Šie incidenti noved pie ne tikai paša transformatora bojājumiem, bet arī sekundārā aprīkojuma bojājumiem caur impulsa efektu, kas rada plašāku kļūdu ietekmi.

2.4 Transformatoru bojājumu mehānisms šķidruma triecieniem

Transformatoru bojājumi šķidruma triecieniem galvenokārt nāk no diviem faktoriem: Pirmkārt, impulsa sprieguma vērtība ir ļoti augsta, sasniedzot maksimāli 8-12 reizes fāzes spriegumu; Otrkārt, šķidruma trieciens izraisīs augstu elektropola koncentrāciju, kā rezultātā bojājot transformatora izolācijas spēju. Trieciena efektā transformatora galvenā izolācija var tikt bojāta. Tas ir tāpēc, ka šķidruma trieciens ir ar augstu frekvenci un steila fronte, kas padarīs potenciāla grādientu sākotnējā spuldzenā par maksimālu vērtību, padarot longitudinālo izolāciju ļoti viegli bojājamu.

2.5 Šķidruma trieciena sprieguma pārraide transformatora spuldzenēs

Kad šķidruma trieciena impulss iedarbojas uz transformatora primārās spuldzes, spuldzes spriegums strauji paaugstināsies, kas ir ekvivalenti ļoti augstam spriegumam ar ļoti augstu frekvenci. Šajā situācijā

sekundārajā pusē tiks izraisīts arī pārspriegums. Tā kā eksistē elektrostātiskā kapacitātes savietojums un magnētiskā lauka savietojums starp primāro un sekundāro spuldzi,

izraisītais sekundārajā pusē pārspriegums ir saistīts ar transformācijas attiecību, bet nav vienkārša transformācijas attiecības sakritība.

Dažos konkrētos apstākļos šis pārspriegums var būtiski pārsniegt sekundārās spuldzes un tai piekārtoto elektrisko aprīkojumu izolācijas līmeni, beigās izraisot elektrisko aprīkojumu, kas savienots ar sekundāro spuldzi, bojājumu. Spriegums, kas iedarbojas uz sekundāro spuldzi, sastāv gan no elektrostātiskā, gan elektromagnētiskā komponenta. Elektromagnētiskā komponenta var tikt aprēķināta ar formulu me/n (formulā, n ir transformācijas attiecība, e ir primārās puses spriegums, m ir savietojuma koeficients, un aptuvenā vērtība ir 1).

Starp transformatora primāro un sekundāro spuldzi, kā arī starp spuldzēm un zemi eksistē blakuskapacitātes. Ja impulsa spriegums tiek piemērots starp primāro spuldzi un zemi, elektrostātiskais impulsa spriegums sekundārajā pusē atkarīgs no sadalītajām kapacitātēm starp spuldzēm un zemi, nevis no spuldžu skaita attiecībā. Pārnešanas spriegums t₂ starp sekundāro spuldzi un

zemi ir t₂ =&t₁(&: pārnešanas/pārnešanas koeficients; t₁: impulsa spriegums starp primāro spuldzi un zemi).

3 Vienfazie transformatori ar augstu impulsa sprieguma noturību

Enerģijas transformatora pārnešanas koeficients (t₂/t₁) parasti ir robežās no 0.2 līdz 0.9; testētais transformators bija 0.25.

Transformatori uzsver normatīvos šķidruma impulsa noturības testus atbilstoši sprieguma līmeņiem/nacionālajiem standartiem. Šis produkts (10 kV tīkls, testēts 15 kV) netika bojāts. Speciāli dizainēts, augsts impulsa sprieguma noturības transformators minimizē sekundāro pārspriegumu, iztur šķidruma triecienus, bloķē interferences strāvas un palielina elektrotehniskās spējas. Testēts Dzelzceļa zinātnes akadēmijā, tā pārnešanas koeficients ≤ 1/200, samazinot trieciena efektu no primārās uz sekundāro līdz 1/200.

Tas ir efektīvs, aizsargājot zemsprieguma aprīkojumu no šķidruma, prasa uzticamu zemes saiti (potenciālu atšķirības šķidruma laikā var bojāt aprīkojumu; zemes saite balansē potenciālus, samazinot impulsa spriegumu). Impulsa sprieguma ieplūdes ceļi zemsprieguma aprīkojumā ir sarežģīti (primārā/sekundārā/zemes puse; viens vai vienlaicīgi). Uzticama zemes saite ir atslēga.

4 Secinājums

Vienfase sērijas transformators (ar eļļas rezervuāru, augsts impulsa sprieguma noturība) atteikās no tradicionālām eļļas rezervuāru struktūrām, sasniegdam materialu taupību, vieglu apstrādi un pievilcīgu dizainu. Vienfase eļļas apjukta sērijas (ar eļļas rezervuāru/pilnīgi nomāka) ir ar augstu šķidruma impulsa noturību, samazina pārspriegumu, aizsargā sekundāro aprīkojumu un samazina elektrotīkla troksni šķidruma aizsardzībai.

No 1990. gadiem daudzi šādi transformatori ir darbojušies visās dzelzceļa birojos (hidroenerģētikas/signālu/elektrosapgādes sekcijās utt.), piesaistot lielāko daļu staciju, it īpaši šķidruma apdraudētās teritorijas. Pierādīti vētras laikā, tie piedāvā zemu zudumu, materiālu taupību, enerģijas efektivitāti un uzticamību, nodrošinot elektrisko aprīkojuma drošību. Ar dzelzceļa modernizāciju un tehnoloģisku progresu, šie transformatori tiks plašāk izmantoti.