До питання вибору матеріалів магнітопроводу тягового трансформатора підвищеної частоти

UKR: Підвищення потужності тягового електрообладнання призведе до збільшення його масогабаритних показників, що не завжди є можливим в умовах обмеженого простору кузову електрорухомого складу. Зменшення цих показників може бути досягнуто шляхом підвищення робочих частот, але такий підхід вимагає використання при виробництві відповідних матеріалів. Для виготовлення магнітопроводу потужного тягового трансформатора підвищеної частоти (до 3 кГц) доцільно використовувати електротехнічні сталі марок 3422, 3423, 3424, 3425, які забезпечують реалізацію необхідної потужності, є технологічними та характеризуються відносною стабільністю параметрів під впливом дестабілізуючих факторів. Як критерій оптимального значення магнітної індукції приймаємо мінімум значення втрат у магнітопроводі трансформатора. Розглянуто раціональну межу збільшення частоти, що забезпечує мінімальні габаритні показники та максимальний коефіцієнт корисної дії пристрою. Максимальна частота, яка відповідає верхній межі збільшення частоти, має назву «критична». Досліджено значення магнітної індукції, питомих втрат та критичної частоти для трансформаторів у діапазоні потужностей від 1000 до 16000 кВА. Надані результати досліджень дозволяють стверджувати, що зі збільшенням потужності трансформатора підвищеної частоти з метою зменшення втрат потужності у магнітопроводі слід зменшувати й робочу частоту. Це дещо зменшить виграш в об’ємі магнітопроводу, але забезпечить збереження значення втрат у магнітопроводі на низькому рівні. Окремим питанням надано дослідження доцільності впровадження трифазних тягових трансформаторів підвищеної частоти та визначено аналітичну залежність для тенденції зміни об’єму магнітопроводу трифазного трансформатора підвищеної частоти порівняно з трансформатором промислової частоти при підвищенні їх потужності. Використання трифазного тягового трансформатора підвищеної частоти дозволяє зменшити втрати потужності в магнітопроводі приблизно в три рази, порівняно із втратами потужності у магнітопроводі трифазного трансформатора промислової частоти.

RUS: Повышение мощности тягового электрооборудования приведет к увеличению его массогабаритных показателей, что не всегда возможно, учитывая ограниченное пространство кузова электроподвижного состава. Уменьшение этих показателей может быть получено путем повышения рабочих частот, но такой подход требует использования при производстве соответствующих материалов. Для изготовления магнитопровода мощного тягового трансформатора повышенной частоты (до 3 кГц) целесообразно использовать электротехнические стали марок 3422, 3423, 3424, 3425, которые обеспечивают реализацию необходимой мощности, характеризуются технологичностью и относительной стабильностью параметров под воздействием дестабилизирующих факторов. В качестве критерия оптимального значения магнитной индукции принимаем минимум значения потерь в магнитопроводе трансформатора. Рассмотрена рациональная граница увеличения частоты, которая обеспечивает минимальные габаритные показатели и максимальный коэффициент полезного действия устройства. Максимальная частота, которая отвечает верхней границе увеличения частоты, имеет название «критическая». Исследованы значения магнитной индукции, удельных потерь и критической частоты для трансформаторов в диапазоне мощностей от 1000 до 16000 кВА. Представленные результаты исследований позволяют утверждать, что с увеличением мощности трансформатора повышенной частоты с целью уменьшения потерь мощности в магнитопроводе следует уменьшать и рабочую частоту. Это незначительно уменьшит выигрыш в объеме магнитопровода, но обеспечит сохранение значения потерь в магнитопроводе на низком уровне. Отдельным вопросом представлено исследование целесообразности внедрения трехфазных тяговых трансформаторов повышенной частоты и определена аналитическая зависимость для тенденции изменения объема магнитопровода трехфазного трансформатора повышенной частоты в сравнении с трансформатором промышленной частоты при повышении их мощности. Использование трехфазного тягового трансформатора повышенной частоты позволит уменьшить потери мощности в магнитопроводе приблизительно в три раза по сравнению с потерями мощности в магнитопроводе трехфазного трансформатора промышленной частоты.

ENG: In conditions the limited space of the body of tractive electric rolling stock an increasing the work frequencies is a perspective way to increase the specific power of the traction electric equipment, but such approach requires to use a special materials during its production. For the production of magnetic circuit of powerful traction transformer of the raised frequency (up to 3 кHz) it is reasonable to use the electrotechnical steel such types as 3422, 3423, 3424, 3425, which ensure the implementation of necessary power. They are characterized by processability and the relative stability of its parameters under influence of destabilizing factors. The best value to magnetic induction is defined from condition of the minimum losses in transformer’s magnetic circuit. In work is considered a rational border of the increasing the frequency, which provides the minimum overall dimensions and the maximum of the coefficient of efficiency. The maximum frequency, which corresponding to the upper border of increase the frequency – it’s a "critical" frequency. The value of magnetic induction, the specific losses and critical frequency for transformer within the range of powers from 1000 up to 16000 кVA are investigated in the work. Based on the requirement to provision the minimum level of specific losses in material, for magnetic circuit of traction transformer of the raised frequency it is reasonable to use steel of the 3424 type with the thicknesses of the tape 0,08 mm. Presented results of the researches are allow to confirm that with the power increasing of the transformer of the raised frequency it is follows to reduce the work frequency for the reason to reduce the power losses in magnetic circuit. This will reduce the advantage in volume of magnetic circuit, but will provide the conservation of the power losses value in magnetic circuit on low level. The investigation of practicability of the introduction the three-phase traction transformer raised frequency is presented by separate question. Besides it is determined an analytical dependency for the change the volume of magnetic circuit of the three-phase transformer of raised frequency in comparison with a transformer of the industrial frequency under conditions of increasing of their power. Usage the three-phase traction transformer of the raised frequency will allow to reduce the power losses in magnetic circuit approximately in three times, in contrast with the power losses in magnetic circuit of the three-phase transformer of industrial frequency.