§ 46. Магнитные усилители, датчики тока, измерительные и импульсные трансформаторы

Магнитные усилители. На электровозах и электропоездах применяют серийные магнитные усилители с самоподмаг-ничиванием (ТУМ-А1-Н, МУ-106А-1 и др.) в блоках автоматики, в зарядных агрегатах, в цепях питания обмоток возбуждения н других цепях. Каждый такой магнитный усилитель состоит из двух одинаковых реакторов, имеет две рабочие обмотки, размещенные на двух замкнутых шихтованных магнитопроводах, а также одну или несколько обмоток управления. Рабочие обмотки могут быть соединены последовательно или параллельно. Обмотки управления соединяют так, чтобы э. д. с, индуцируемые в иих основной составляющей переменного тока, были противоположны по фазе и взаимно компенсировались.

Наличие нескольких обмоток управления позволяет изменять выходное напряжение и ток нагрузки в зависимости от различных факторов В ряде случаев требуется, чтобы ток нагрузки изменялся различным образом в зависимости от полярности сигнала управления. Для этого в магнитном усилителе создают начальное подмагничивание специальной обмоткой смещения, обтекаемой постоянным током. Обмотки смещения и управления охватывают стержни двух магнитопрово-дов.

Параметры магнитного усилителя выбирают так, чтобы амплитуда потока Фт = = i7m/(2-4,44 fwp) была меньше потока насыщения Ф , а коэффициент усиления мощности к = ДР /ДР был

му вых вх

возможно более постоянным, т. е чтобы к « Р IP « const (здесь w — чис-

му вых' вх 4 р

ло витков рабочей обмотки; f — частота питающего напряжения; Um — амплитуда напряжения; \Р — изменение вы-

1 пи*

Рис. 127 Трансформатор постоянного тока (а), схема соединения его обмоток (б), кривые

/г(и>0 и ЦшЦ (в)

ходнои мощности переменного тока; АР — изменение входной мощности по-

вх

стоянного тока).

Датчики тока. Для косвенных измерений постоянного тока, пропорционального токам якорей и токам возбуждения тяговых двигателей, применяют специальные индукционные датчики тока, называемые трансформаторами постоянного тока (ТПТ); они одновременно отделяют измерительную цепь от силовой. Принцип действия ТПТ основан на использовании измерения индуктивного сопротивления катушки со стальным сердечником при подмагничивании его постоянным током Конструктивно ТПТ (рис.

127, а и б) представляет собой управляемый реактор, первичная обмотка / которого — латунный стержень или медная шина проходит через два одинаковых тороидальных сердечника 4 и 5, выполненных из листовой стали ЭЗЗО с характеристикой намагничивания, близкой к прямоугольной. Латунный стержень включен последовательно в цепь якоря или в цепь обмотки возбуждения тягового двигателя.

Вторичные обмотки 2 и 3 через нагрузочный резистор Р подключены к обмотке трансформатора Т напряжением 127 В. Они имеют одинаковое число витков (на электровозе ВЛ80Т— 1200 витков из про-

Рис. 128. Трансформаторы тока типов ТК-20 (а) и ТК-40 (б)

вода диаметром 0,55 мм с эмалевой изоляцией) и соединены последовательно и встречно, чтобы по возможности исключить влияние магнитных потоков рассеяния, которые могли бы нарушить пропорциональность токов Л и 12. При отсутствии тока в обмотке 1 обмотки 2 и 3 имеют большое индуктивное сопротивление и малый намагничивающий ток г,, (рис. 127, в). При увеличении тока в обмотке / (см. рис. 127, а, б и в) сердечники 4 и 5 подмагничиваются, индуктивное сопротивление обмоток 2 и 3 уменьшается и в их цепи возникает ток /г практически прямоугольной формы. Он меньше тока Л в отношении, равном коэффициенту к = Дог/мм.

Ток /г изменяется пропорционально току /|, на нагрузочном резисторе /? появляется напряжение, которое также прям» пропорционально току 1\. Напряжение с резистора /? выпрямляется мостом 112 и подается с него на измерительный прибор или на соответствующий блок автоматики.

Для защиты от коммутационных перенапряжений каждая из обмоток 2 и 3 шунтируется резистором сопротивления 3,3 кОм. Трансформатор постоянного тока и защитные резисторы установлены на гетинаксовой панели, конструктивно объединены в один самостоятельный узел с естественным воздушным охлаждением.

Измерительные трансформаторы. Трансформаторы тока и напряжения применяют для питания цепей защиты от замыкания на землю, бесконтактного регулятора напряжения, сельсинов указателя позиций, для подключения измерительных приборов и других целей. Эти трансформаторы выполняют однофазными и трехфазными. В основном они имеют такую же конструкцию, как промышленные измерительные трансформаторы. Их маг-нитопроводы стержневого типа набраны из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, катушки выполнены большей частью бескаркасными с воздушным естественным охлаждением.

Некоторые конструктивные особенности имеют трансформаторы тока ТК-20, ТК-40 для питания токовых обмоток счетчиков электроэнергии отечественных электровозов переменного тока. Первичная обмотка трансформатора (рис. 128) выполнена в виде шины 1, проходящей через тороидальный шихтованный сердечник 9 и изоляционную стойку 6 с накладкой 5. Катушка 8, являющаяся вторичной обмоткой, и сердечник 9 удерживаются дисками 3 и 4, которые стянуты шпильками 2 и 10 и планкой 7. На трансформаторе ТК-40 сердечник с катушкой укреплен на стальном фланце.

Трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания. Если необходимо отключить счетчик электроэнергии, на зажимы вторичной обмотки устанавливают перемычку, иначе на выводах трансформатора появится высокое напряжение и могут сгореть его обмотки.

Импульсные трансформаторы. Такие трансформаторы широко применяют в системах автоматики, в каждом отдельном случае их параметры подбирают опытным путем. На выходные характеристики таких трансформаторов влияют материалы, из которых они изготовлены, размеры и формы сердечников, расположение катушек обмоток. Для исключения вредного влияния потоков рассеяния их сердечники, как правило, выполняют тороидальными, прессовкой из ферромагнитных порошков или навивкой из пермаллоя (никель-цинкового низкочастотного сплава с магнитной проницаемостью до 1000 Гн/м) толщиной 0,1 — 0,2 мм. Сердечники из пермаллоя для снятия внутренних напряжений, ухудшающих магнитные свойства материалов, отжигают в водороде; для защиты от внешних воздействий их помещают в специальные контейнеры. Между первичными и вторичными обмотками устанавливают заземленный экран.

Токи обмоток в импульсе составляют от 0,8 до 2,5 А, длительность импульсов 480—700 мкс при длительности фронта не более 20 мкс.

Предыдущая Оглавление Следующая