Пристрій і призначення дросель-трансформатора

Для стабілізації підвищених тягових струмів і збільшених асиметрії струмів використовуються дросель-трансформатори. Дроселем називається котушка індуктивності, яка здатна прибрати завади, згладжувати пульсацію струму, розв'язувати частини схеми один від одного по високій частоті, а також накопичувати енергію в магнітному полі. Пристрій має назву «реактора» (останній не потребує застосування приводу і інших рушійних сил, а працює за принципом динаміки). Таким чином, головним призначенням дроселя є затримка струму певного частотного діапазону або накопичення енергії за певний проміжок часу в магнітному полі. Накопичена енергія застосовується в різних галузях промисловості і в побутових умовах. Давайте довідаємося про це більше.

Принцип роботи

В основі принципу роботи лежить принцип самоіндукції котушки. У конструкції приладу присутня лише одна обмотка, але зважаючи принципу роботи та області застосування пристрій часто називають дросель-трансформатор. Котушка приладу складається з ізольованих між собою пластин (найчастіше сталевих або феромагнітних). Ізоляція проводиться для уникнення утворення струмів Фуко, які створюють перешкоди. Сердечник володіє великою індуктивністю, але при цьому є потужним стримуючим бар'єром (наприклад, при сильному збільшенні або спаді напруги в мережі). Пристрій здатний витримати різні діапазони коливань:

низькі (від 20 Гц до 20 кГц);

середні (або ультразвукові, від 20 до 100 кГц);

високі (понад 100 кГц).

Високочастотні дроселі відрізняються по конструкції від низько - і середньочастотних.

Різновиди

Прилади поділяються на:

Низькочастотний дросель-трансформатор зовні схожий на примітивний залізний трансформатор. Відмінністю є компонування з однією обмоткою. Котушка має значний протидія зміні струму в ланцюзі – при його зниженні прилад здатний підтримати необхідний рівень, а при підвищенні – знижувати.

Високочастотні схеми є більш поширеними. Котушки таких приладів навиваються на сердечники (феритові, сталеві) або на пластмасовий каркас. При роботі з хвилями середнього або довгого діапазону часто застосовується секційна намотування.

Дросель з сердечником володіє меншими габаритами, ніж без нього.


Основними параметрами приладу є індуктивність (одиниця виміру – Гн) і опір (Ом). Важливими характеристиками вважаються напруга, номінальний струм і добротність.

Область застосування та призначення дроселів постійного струму

Пристрої, наприклад, дросель-трансформатор ДТ-0.6-1000 призначені для встановлення на залізничних коліях, які обладнані автоблокуванням електричною тягою змінного і постійного струму. Також прилади наведеного типу застосовуються для стикування систем електричної тяги. За призначенням дросель-трансформатори бувають наступними:

Дроселі, які працюють на вторинних імпульсних джерелах живлення. Спочатку котушкою накопичується енергія від першоджерела у власному магнітному полі, а потім повертає її в навантаження.

Дроселі для пуску двигунів. В даному випадку прилади виступають обмежувачем пускових і гальмівних струмів. Для приводів, потужність яких не перевищує 30 кВт, конструкція дроселя має подібне пристрій з трифазним трансформатором.

Дросель насичення. Застосовується в стабілізаторах напруги і в деяких перетворювачах (наприклад, ферорезонансних). Також прилад використовується в магнітних підсилювачах, де сердечник змінює індуктивний опір ланцюга підмагнічуванням.

Згладжуючі дроселі. Застосовуються для усунення пульсацій випрямленого струму (наприклад, при відсутності конденсаторів в лампових підсилювачах).

Також прилади широко застосовуються в зварювальному справі, при встановлення освітлення, системи сигналізації, централізації, блокування, автоматики, механіки і т. д.

Основні елементи пристрою. Технічні характеристики

Основними елементами пристрою є:

сердечник;

ярмо;

чавунний корпус;

кришка;

муфта;

труба;

додаткова обмотка;

ущільнювач.

У технічних характеристиках вказують: число витків, повне опір і коефіцієнт трансформації основної і додаткової обмотках. Наприклад, у дросель-трансформатора ДТ 500 число витків основної обмотки – 7+7 додаткової – 15603221238. Повне опір при цьому залишає 02–022 Ом, а коефіцієнт трансформації – 4023 та 17.

Відмінність пристроїв за колірною маркуванні

Кожен прилад електронного дросель-трансформатора маркується в залежності від своїх параметрів. Для спрощення розшифровки довгих і складних абревіатур була введена колірна маркування. Остання являє собою шифр з декількох кольорових кілець, що визначають індуктивність пристрою. Перші два показують номінальну індуктивність, третє – множник, а останнє – допуск. Такі відмінності дозволяють навіть майстрові-початківцю з легкістю визначити відповідний прилад. Важливо! Якщо на дроселі показано лише 3 кільця, то його допуск дорівнює 20 %.

Пристрій дроселя і його призначення на прикладі залізничного шляху

На деяких ділянках залізниць встановлюються рейкові ланцюга змінного струму. На даних електрофіцированних) ділянках контактний провід є прямим провідником струму електровозів, а зворотним служать рейкові нитки і земля.
У випадку, коли струм пропускається по обох рейкових нитках, то влаштованих рейкова ланцюг змінного струму називається двухниточной. У цьому випадку призначенням дросель-трансформатора є пропуск зворотного тягового струму в обхід ізоляційних стиків по кожну сторону. Кожен пристрій має дві обмотки: основну і додаткову. Під час руху складу струм протікає по обох половин обмотки дросель-трансформатора, далі струми стикаються в середній точці і знову розгалужуються в напрямку тягової підстанції. Правильна установка приладів забезпечує відсутність вплив тягового струму на апаратуру.

Дросель-трансформатор ДТ 1000

Такий прилад розрахований на пропуск тягового струму 1000 А по кожній секції нової обмотки. У середньому, висновок обмотки – 2000 А. Діапазон робочих температур приладу складає від мінус 50 до +45 градусів. Коефіцієнт трансформації у наведеній моделі може становити 402317. Габаритні розміри: 670 х 480 х 380 мм. Маса дросель-трансформатора ДТ 1000 складає 157 кг (±3 кг).

Аналоги дроселів

Більшість є габаритними. Для того щоб зберегти параметри і при цьому зменшити площу дроселя, котушку замінюють напівпровідниковим стабілізатором. У кінцевому підсумку виходить електронний дросель. Пристрій дросель-трансформатора здатне стабілізувати коливання напруги і зменшити його пульсацію. Важливо! Оскільки электродроссель є напівпровідниковим пристроєм, його не можна застосовувати у високочастотних приладах.

Розрахунок дроселя

В методиках розрахунку дросель-трансформатора застосовуються методи нечіткої логіки, нейронних мереж, резольвента Ла-Гранджу і т. д. Сучасні програми дозволяють обчислити необхідні параметри приладу всього за кілька хвилин. Весь процес розрахунку складається з таких етапів:

Вводяться необхідні дані (точки кривої намагнічування, матеріал сердечника і тощо).

Далі програма видає дані про кривої намагнічування, коригує значення і помилки.

Система підраховує геометричні параметри моделі сердечника.

Повітряний зазор у приладі можна розрахувати самостійно, використовуючи при цьому формулу: L•I 2 /V, де: L – індуктивність обмотки дроселя, Гн; I – сила постійного струму, що проходить по обмотці, А; V – обсяг залізного сердечника. Величина ?, яка необхідна для підрахунку зазору сталевого сердечника, що знаходиться за спеціальною номограмою. Наприклад, при умовах, що L = 20 Гн, I = 60 мА, V = 40 см 3 , то L•I 2 /V= 10•3600•10-6/40 = 9•10 -4 . За номограмою визначається значення ? = 20•10-3= 02 мм. Виходячи з цього, зазор з кожної сторони повинен становити 1 мм.

Як виготовити дросель самостійно

Для того щоб самостійно зробити з дроселя трансформатор, необхідно підрахувати кількість витків на вольт для наявного сердечника. Потім дросель акуратно розбирається і здійснюється процес обмотки майбутнього трансформатора. При складанні слід враховувати, що зазор, який був присутній в дроселі до розбирання, слід усунути. Також можна виготовити трансформатор з дроселів. Кількість використовуваного матеріалу безпосередньо залежить від призначення винаходу.

Технологічний процес заміни дросель-трансфоматора

Переустановлення і зняття дросель-трансформатора виробляється у наступному порядку:

Після отримання дозволу на поведінку робіт знімається електроживлення.

Далі демонтується захисний кожух.

Після проведення вищеописаних операцій слід звільнити від грунту ізолюючу трубу введення кабелю і очистити запас кабелю.

Далі відкручуються гайки болтів кріплення і знімається кришка кабельної стійки.

Потім від'єднуються кабельні жили і витягується кабель з стійки ізоляційної труби.

Установка електротягових з'єднувачів в обхід проводиться в наступному порядку:

Демонтується по одному з'єднанню штепсель-перемички дроселя і рейок по обидва боки ізолюючих стиків, для чого на кожному з них слід відкрутити і зняти контргайку, відкрутити гайку до кінця різьби, вибити штепсель з рейки, від'єднати перемичку від рейки.

В звільнилися отвори встановити штепселі з'єднувачів. Накрутити на них гайки і закріпити їх до упору.

Установка і монтаж дросель-трансформатора проводиться в порядку, зворотному демонтажних робіт. Важливо! Перед установкою слід уважно ознайомитися з інструкцією та порядком проведення робіт. Необхідно враховувати місце установки дроселя (на живильному кінці або на секціях) в залежності від його різновиди та призначення.

Техніка безпеки при проведенні робіт

При установці колійного дросель-трансформатора слід дотримуватися правил техніки безпеки та охорони праці:

Робота виконується бригадою, один з членів якої зобов'язаний стежити за рухом поїздів. Перед проведенням робіт слід провести інструктаж по техніці безпеки.

Заміна дросель-трансформатора на кінці рейкової ланцюга, від якої відбувається живлення, проводиться при знятій напрузі шляхом від'єднання проводів з обмотки трансформатора в релейному шафі сигнальної установки або вилучення дужок на кросове штативі електричної централізації. Після того як напруга знята, за допомогою вимірювальних приладів необхідно переконатися в тому, що напруга в раніше відключених проводах відсутня. У місці відключення від живлення електрострумом вивішується заборонний плакат «Не включати! Працюють люди».

Всі земляні роботи проводяться в рукавицях.

При проведенні вантажно-розвантажувальних робіт забороняється перебувати в зоні маніпуляцій з вантажем.

Важливо! Перш ніж приступити до виконання робіт, слід забезпечити безперебійну ланцюг протікання зворотного тягового струму шляхом встановлення тимчасових перемичок необхідного перерізу в обхід ізоляційних стиків. Якщо під час проведення робіт наближається поїзд, слід завчасно покинути об'єкт на безпечну відстань і прибрати інструмент. В екстрених випадках необхідно надати першу медичну допомогу потерпілому, викликати бригаду швидкої допомоги і повідомити про подію головному по ділянці. Підключення будь-яких портативних вимірників до электроцепям, які перебувають під напругою, допускається лише при наявності на проводах приладів спеціальних наконечників з ізоляцією. Природно, що бригада не пройшла курс спеціальної підготовки та інструктаж по ТБ, до роботи не допускається.