RU242522U1 - Реактор тягового привода электроподвижного состава - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к конструкции реактора тягового привода электроподвижного состава. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности реактора. Реактор тягового привода электроподвижного состава содержит несущую конструкцию, в которой с помощью опорно-крепежной арматуры установлены магнитопровод броневого типа со стержнем и ярмами и катушка индуктивности. Катушка состоит из двух одинаковых по размерам, соединенных параллельно соосных обмоток, расположенных одна на другой и выполненных намоткой плашмя составного проводника из одинаковых параллельно расположенных прямоугольных изолированных медных проводов с примыканием друг к другу меньшими сторонами. Провода соединены между собой параллельно припаянными выводами к началу и концу обмоток. Катушка выполнена с межпроводной, межобмоточной и корпусной электроизоляциями. Магнитопровод реализован из верхней прямоугольной и нижней Ш-образной форм частей с регулируемым с помощью немагнитных диэлектрических прокладок немагнитным зазором между ними. Межпроводная электроизоляция выполнена в виде монолитной изоляции компаундом с помощью вакуумно-нагнетательного способа, межобмоточная - из стеклотекстолита и стеклоткани с силиконовым покрытием, а корпусная - из стеклотекстолитовых пластин, стеклоленты и стеклоткани с силиконовым покрытием. 12 ил.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, точнее, к электрическим машинам, в частности к конструкции реактора тягового привода электроподвижного состава (далее ЭПС).

Известен дроссель сетевого фильтра ДФС-750-1100 У2 (см. Дроссель фильтра сетевого ДФС-750-1100 У2. Руководство по эксплуатации АЕГС.672361.001 РЭ, 14 с., с. 5, 6, 12 и 13). Указанный дроссель предназначен для работы в составе асинхронного тягового привода на головных и промежуточных вагонах поездов метрополитена для уменьшения пульсаций тока, потребляемого от сети, и состоит из рамы, кожуха с крышками и магнитопровода броневого типа с катушкой индуктивности. Магнитопровод с катушкой с помощью опорно-крепежной арматуры закреплены на раме. Магнитопровод состоит их верхней и нижней частей, имеет шихтованную конструкцию путем сборки пластин из электротехнической стали в переплет (когда каждый следующий ряд пластин перекрывает стыки на предыдущем) и стянут уголками и шпильками. Верхняя и нижняя части магнитопровода скреплены между собой шпильками при помощи швеллеров и планок. К началу и концу обмотки припаяны выводы. Катушка выполнена с одной обмоткой путем намотки плашмя одиночного проводника из медной ленты. Для предотвращения перемещений катушки относительно магнитопровода в горизонтальной плоскости между ними установлены четыре клина из диэлектрического материала. Между верхней и нижней частями магнитопровода выставлен нерегулируемый незаполненный изолирующими прокладками немагнитный воздушный зазор, уменьшающий риск насыщения. Изоляция магнитопровода с катушкой обеспечивается пропиткой в компаунде методом окунания с последующей сушкой. На кожухе установлены клеммная коробка и зажимы заземления. Клеммная коробка предназначена для подключения обмотки к электрическим цепям ЭПС. Крышки служат для защиты катушки от механических повреждений. Охлаждение дросселя - естественно воздушное. Для улучшения условий охлаждения в крышках выполнены перфорированные отверстия.

Недостатком известного дросселя является относительно низкая эксплуатационная надежность вследствие, во-первых, повышенного нагрева одиночного проводника обмотки по сравнению с составным проводником из нескольких проводов с тем же суммарным поперечным сечением, связанного с поверхностным эффектом, во-вторых, трудности обеспечения качественной изоляции обмотки компаундом методом окунания с последующей сушкой из-за затруднения замещения воздуха, в результате которого могут остаться воздушные включения, вызывающие локальный перегрев, в-третьих, отсутствия точной настройки магнитной индукции, влияющей на работу дросселя и стабильность электрических и магнитных параметров, что может привести к дополнительному нежелательному нагреву, в-четвертых, отсутствия защиты немагнитного зазора от попадания в зазор металлических предметов, таких как стружка, крепежные изделия, фольга и так далее, приводящие к изменению индуктивности катушки, также влияющие на работу дросселя и стабильность электрических и магнитных параметров и способно вызывать дополнительный перегрев.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является электрический реактор (см. патент на полезную модель № 135847, кл. H01F 27/28, H01F 27/32, зарегистрированный 20.12.2013, заявка № 2013133434/07 от 19.07.2013). Упомянутая запатентованная полезная модель использована в конструкции реактора сетевого фильтра РСФ-М-1000-0,008-У2 (см. РСФ-М-1000-0,008-У2. Руководство по эксплуатации РИФЛ.672261.002 РЭ, 9 с., с. 3, 4, 7, 8). Реактор предназначен для уменьшения пульсаций тока, потребляемого от сети, в схеме питания асинхронного тягового привода вагонов метрополитена и содержит несущую конструкцию, в которой с помощью опорно-крепежной арматуры установлены клеммная коробка, магнитопровод броневого типа со стержнем и ярмами и катушка индуктивности. Несущая конструкция включает опорную раму и крышки. Магнитопровод выполнен из пластин с числом типоразмеров 6 и общим количеством 4160 штук с замкнутым контуром без немагнитного зазора, представляет собой шихтованную конструкцию со сборкой пластин в переплет, когда каждый следующий ряд пластин перекрывает стыки на предыдущем и скреплен при помощи шпилек. Катушка состоит из двух одинаковых по размерам соединенных параллельно соосных обмоток с числом витков 38 в каждой обмотке, расположенных одна на другой и выполненных плотной намоткой плашмя составного проводника из пяти одинаковых параллельно расположенных прямоугольных изолированных медных проводов марки ПСДТ с размерами сторон поперечного сечения 3,35×9,0 мм с примыканием друг к другу меньшими сторонами. Провода соединены между собой параллельно припаянными выводами к началу и концу обмоток. Катушка включает межпроводную, межобмоточную и корпусную электроизоляции. Межпроводная электроизоляция обеспечивается пропиткой в компаунде методом окунания с последующей сушкой, межсекционная - из стеклотекстолита и резиностеклоткани, корпусная - из слюдинитовой ленты с кремнийорганической пропиткой. Катушка зафиксирована от перемещений относительно магнитопровода с помощью стеклотекстолитовых клиньев, пластин и прокладок.

Недостатком известного реактора является относительно низкая эксплуатационная надежность по причине трудности обеспечения качественной изоляции обмотки компаундом методом окунания с последующей сушкой вследствие затруднения замещения воздуха, в результате которого могут остаться воздушные включения такие, как сухие пятна и пустоты, вызывающие локальный перегрев, и выполнение магнитопровода с замкнутым контуром без магнитного зазора, способствующее насыщению магнитопровода, что приводит к перегреву и возможности повреждения изоляции катушки, а также из-за отсутствия возможности точной настройки магнитной индукции для достижения стабильности электрических и магнитных параметров, исключающих при этом дополнительный перегрев.

Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение эксплуатационной надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что реактор тягового привода ЭПС содержит несущую конструкцию, в которой с помощью опорно-крепежной арматуры установлены магнитопровод броневого типа со стержнем и ярмами и катушка индуктивности. Катушка состоит из двух одинаковых по размерам, соединенных параллельно соосных обмоток, расположенных одна на другой и выполненных намоткой плашмя составного проводника из одинаковых параллельно расположенных прямоугольных изолированных медных проводов с примыканием друг к другу меньшими сторонами. Причем провода соединены между собой параллельно припаянными выводами к началу и концу обмоток. Катушка выполнена с межпроводной, межобмоточной и корпусной электроизоляциями. Магнитопровод представляет конструкцию, состоящую из верхней прямоугольной и нижней Ш-образной формы частей с регулируемым с помощью немагнитных диэлектрических прокладок немагнитным зазором между ними. Межпроводная электроизоляция выполнена в виде монолитной изоляции компаундом с помощью вакуумно-нагнетательного способа, обеспечивающего глубокое проникновение компаунда в межпроводные зазоры, межобмоточная - из стеклотекстолита и стеклоткани с силиконовым покрытием, а корпусная - из стеклотекстолитовых пластин, стеклоленты и стеклоткани с силиконовым покрытием.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели такому условию патентоспособности как «Новизна».

Условие патентоспособности «Промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемого реактора тягового привода электроподвижного состава. В настоящее время в ООО «ПЗТП» завершены опытно-конструкторские работы по реактору тягового привода электроподвижного состава. Указанный реактор рекомендован для применения в вагонах метрополитена серий 81-760, 81-765 и 81-775.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 представлено фотографическое изображение реактора тягового привода ЭПС на этапе монтажа под вагоном метрополитена;

на фиг. 2 изображен аксонометрический вид реактора тягового привода ЭПС;

на фиг. 3 изображен реактор тягового привода ЭПС, главный вид;

на фиг. 4 изображен вид А на фиг. 3;

на фиг. 5 изображен разрез Б-Б на фиг. 4;

на фиг. 6 изображен аксонометрический вид реактора тягового привода ЭПС со снятой стенкой защитного кожуха;

на фиг. 7 изображен аксонометрический вид катушки индуктивности с магнитопроводом;

на фиг. 8 изображен аксонометрический вид катушки индуктивности;

на фиг. 9 изображено сечение В-В на фиг. 5;

на фиг. 10 изображен разрез Г-Г на фиг. 3;

на фиг. 11 изображена выноска Д на фиг. 9;

на фиг. 12 изображен аксонометрический вид нижней части магнитопровода.

В связи с тем, что графические изображения фигур заявленной полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.

Реактор 1 тягового привода ЭПС содержит несущую конструкцию 2, в которой с помощью опорно-крепежной арматуры 3 установлены магнитопровод 4 броневого типа со стержнем 5 и ярмами 6, 7, 8, 9 и катушка индуктивности 10. Катушка 10 состоит из двух одинаковых по размерам, соединенных параллельно соосных обмоток 11 и 12, расположенных одна на другой и выполненных намоткой плашмя составного проводника 13 из пяти одинаковых параллельно расположенных прямоугольных изолированных медных проводов 14 с примыканием друг к другу меньшими сторонами 15. Марка провода - ПСЛДКТ, а размеры сечения - 3,35×9,0 мм. Число витков каждой обмотки составляет 30. Провода 14 соединены между собой параллельно припаянными выводами 16, 17, 18 и 19 к началу и концу обмоток 11 и 12. Направление навивки обмотки 11 - левое, а обмотки 12 - правое. Катушка 10 выполнена с межпроводной 20, межобмоточной 21 и корпусной 22 электроизоляциями. Магнитопровод 4 реализован в виде конструкции, состоящей из верхней 23 и нижней 24 частей с регулируемым с помощью немагнитных диэлектрических прокладок 25 немагнитным зазором 26 между ними. Части 23 и 24 магнитопровода 4 представляют собой пакеты 27 и 28 пластин 29 и 30 из электротехнической стали прямоугольной формы для верхней части 23 и Ш-образной для нижней части 24, стянутых между собой в каждом пакете шпильками 31, изолированными от магнитопровода 4 стеклотекстолитовыми трубками 32, гайками 33, пружинными 34 и плоскими 35 шайбами. Общее количество пластин 29 и 30 составляет 3540. Межпроводная электроизоляция 20 выполнена в виде монолитной изоляции компаундом 36 с помощью вакуумно-нагнетательного способа, обеспечившего глубокое проникновение компаунда 36 в межпроводные зазоры 37 и 38, межобмоточная электоизоляция 21 - из стеклотекстолита 39 и стеклоткани 40 с силиконовым покрытием, а корпусная электроизоляция 22 - из стеклотекстолитовых пластин 41, стеклоленты 42 и стеклоткани 40 с силиконовым покрытием. Верхняя часть 23 магнитопровода 4, основание 43 и боковые выступы 44 и 45 нижней части 24 магнитопровода 4 выполняют функцию ярм 6, 7, 8 и 9, соответственно, а срединный выступ 46 нижней части 24 магнитопровода 4 - стержня 5. Катушка 10 установлена в пазы 47 и 48 между выступами 44 и 46, 45 и 46, соответственно. Перемещение катушки 10 относительно магнитопровода 4 в горизонтальной плоскости ограничено установкой стеклотекстолитовых клиньев 49, а в вертикальной - верхней частью 23 магнитопровода 4, которая с помощью уголков 50, планок 51 и 52 и шпилек 31, гаек 33, плоских 34 и пружинных 35 шайб для стяжки пакетов 27 и 28 соединена с нижней частью 24 магнитопровода 4. Планки 52 выполнены из стеклотекстолита. Для регулировки немагнитного зазора 26 с помощью немагнитных диэлектрических прокладок 25 в верхних концах уголков 50 и планок 51 и 52, сопрягающихся с верхней частью 23 магнитопровода 4, выполнены продолговатые отверстия 53, 54 и 55, соответственно, дающие возможность перемещения верхней части 23 магнитопровода 4 в вертикальном направлении относительно нижней части 24 во время поизводства регулировки немагнитного зазора 26. Несущая конструкция 2 состоит из опорной рамы 56 и защитного кожуха 57. Рама 56 представляет собой сварную конструкцию и состоит из двух швеллерообразных балок 58 и двух поперечин 59. В нижних полках 60 балок 58 и поперечинах 59 выполнены отверстия 61 для крепления кожуха 57 к раме 56, а в верхних полках 62 - отверстия 63 для установки реактора 1 под вагоном 64 метрополитена. Кожух 57 состоит из двух верхних 65 и двух нижних 66 крышек Г-образной формы с вертикальными 67 и 68, и горизонтальными 69 и 70 полками, соответственно, стенок 71, балок 72 и клеммной коробки 73. Горизонтальные полки 69 и 70 крышек 65 и 66 выполнены с перфорированными отверстиями для естественного воздушного охлаждения. Параллельное соединение обмоток 11 и 12 выполнено через клеммную коробку 73 четырьмя кабелями 74, подключенными к выводам 16, 17, 18 и 19. Также через клеммную коробку 73 реактор 1 подключается к внешним кабелям. Крепление магнитопровода 4 с катушкой 10 к несущей конструкции 2 осуществлено посредством верхних крышек 65, вертикальные полки 67 которых закреплены к верхней части 23 магнитопровода 4 с использованием шпилек 31, гаек 33, пружинных 34 и плоских 35 шайб, использованных для стяжки пакета 27 пластин 29, а горизонтальные 69 - к раме 56 через отверстия 61 болтами 75, гайками 76, пружинными 77 и плоскими 78 шайбами. Нижние крышки 66 посредством вертикальных полок 68 закреплены к нижней части 24 магнитопровода 4 с использованием шпилек 31, гаек 33, пружинных 34 и плоских 35 шайб, использованных для стяжки пакета 28 пластин 30. Болты 75, гайки 76, пружинные 77 и плоские 78 шайбы входят в состав опорно-крепежной арматуры 3. Частично функцию деталей опорно-крепежной арматуры 3 выполняют верхние крышки 65 и шпильки 31, гайки 33, пружинные 34 и плоские 35 шайбы.

Полезная модель использована в конструкции опытного реактора сетевого фильтра РФМ-1100/8-У1. Указанный реактор 1 предназначен для работы в составе асинхронного тягового привода на вагонах 64 метрополитена для уменьшения пульсаций тока в цепи тяговых электродвигателей и работает как активно-индуктивная нагрузка. Реактор 1 устанавливается под вагоном 64. Тем самым обеспечивается надежное естественное воздушное охлаждение. Регулировка немагнитного зазора 26 между верхней 23 и нижней 24 частями магнитопровода 4 путем установки немагнитных диэлектических прокладок 25 позволяет настроить значение индуктивности катушки 10, близкой к номинальной. Индуктивность - главный параметр, который определяет реакцию катушки индуктивности 10 на изменение тока, и от ее величины зависят реактивное сопротивление, амплитуда фильтрации и работа в составе асинхронного тягового привода. Отклонение значения индуктивности от расчетной приводит к значительным потерям на вихревые токи, вызывающие дополнительный нагрев магнитопровода 4, а значит и катушки индуктивности 10, и появлению больших токов, приводящих к повышенному нагреву проводника 13 и к риску межвиткового замыкания. Настройки индуктивности катушки 10 оптимизирует работу реактора 1 путем повышения стабильности электрических и магнитных параметров, что исключает чрезмерный нагрев. Расположение немагнитного зазора 26 в верхней части магнитопровода 4 максимально сверху от катушки 10 создает лучшие условия для отвода тепла из зоны локального нагрева, связанного с возникновением существенных вихревых токов в местах немагнитного зазора 26, через верхнюю часть 23 магнитопровода 4. Защита немагнитного зазора 26 немагнитными диэлектрическими прокладками 25 от попадания посторонних предметов, пыли и грязи, могущими исказить магнитные параметры реактора 1, исключают дополнительный перегрев. Выполнение межпроводной электроизоляции 20 в виде монолитной изоляции компаундом 36 с глубоким проникновение компаунда 36 в межпроводные зазоры 37 и 38 обмоток 11 и 12, межобмоточной электоизоляции 21 - из стеклотекстолита 39 и стеклоткани 40 с силиконовым покрытием с высокими диэлектрическими свойствами, а корпусной электроизоляции 22 - из стеклотекстолитовых пластин 41, стеклоленты 42 и стеклоткани 40 с силиконовым покрытием с высокими диэлектрическими свойствами обеспечивает повышенную электроизоляцию с высокой электрической прочностью, предотвращающей межпроводные и межобмоточные замыкания. Выполнение проводника 13 при заданном поперечном сечении из пяти параллельных проводов 14 в сравнении со сплошным проводником позволяет снизить токовую нагрузку, а значит и нагрев. Все вышесказанное, касающейся конструкции реактора 1, в совокупности обеспечивает высокую эксплуатационную надежность реактора 1.

Claims (1)

1. Реактор тягового привода электроподвижного состава, содержащий несущую конструкцию, в которой с помощью опорно-крепежной арматуры установлены магнитопровод броневого типа со стержнем и ярмами и катушка индуктивности, состоящая из двух одинаковых по размерам, соединенных параллельно соосных обмоток, расположенных одна на другой и выполненных намоткой плашмя составного проводника из одинаковых параллельно расположенных прямоугольных изолированных медных проводов с примыканием друг к другу меньшими сторонами, причем провода соединены между собой параллельно припаянными выводами к началу и концу обмоток, а катушка выполнена с межпроводной, межобмоточной и корпусной электроизоляциями, отличающийся тем, что магнитопровод реализован в виде конструкции, состоящей из верхней прямоугольной и нижней Ш-образной форм частей с регулируемым с помощью немагнитных диэлектрических прокладок немагнитным зазором между ними, межпроводная электроизоляция выполнена в виде монолитной изоляции компаундом с помощью вакуумно-нагнетательного способа, обеспечивающего глубокое проникновение компаунда в межпроводные зазоры, межобмоточная - из стеклотекстолита и стеклоткани с силиконовым покрытием, а корпусная - из стеклотекстолитовых пластин, стеклоленты и стеклоткани с силиконовым покрытием.