Trawsnewidydd Rheilffordd: Mathau, Manylebau a Chymwysiadau

 

Rhagymadrodd

Mae trenau cyflymder uchel, tramiau, rheiliau ysgafn, metros, a threnau confensiynol i gyd yn dibynnu ar gyflenwad pŵer dibynadwy i weithredu'n ddiogel ac yn effeithlon. Y tu ôl i'r cyflenwad pŵer hwn mae amrywiaeth o drawsnewidwyr rheilffordd arbenigol, wedi'u cynllunio i drawsnewid a dosbarthu pŵer trydanol ar gyfer gwahanol rannau o system drydaneiddio rheilffyrdd. Yn eu plith,tynianttrawsnewidyddionchwarae rhan allweddol. Fe'u defnyddir mewn is-orsafoedd tyniant rheilffordd ac, mewn rhai cymwysiadau, ar drenau i drosi pŵer trydanol i'r foltedd a'r ffurfwedd sy'n ofynnol gan systemau tyniant rheilffordd. Yn yr erthygl hon, rydym yn esbonio beth yw trawsnewidydd rheilffordd, sut mae trawsnewidyddion tyniant yn gweithio, y prif fathau o drawsnewidwyr rheilffordd, eu manylebau allweddol, a sut i ddewis y trawsnewidydd cywir ar gyfer system cyflenwad pŵer rheilffordd.

 

Beth yw trawsnewidydd tyniant rheilffordd?

Mae trawsnewidydd rheilffordd wedi'i gynllunio i'w ddefnyddio mewn systemau trydaneiddio rheilffyrdd i drawsnewid, ynysu a dosbarthu pŵer trydanol ar gyfer trenau ac offer cysylltiedig. Un o'r prif fathau yw'r trawsnewidydd tyniant, sy'n cyflenwi pŵer i'r system tyniant rheilffordd.

Mae trawsnewidydd tyniant rheilffordd, a elwir hefyd yn drawsnewidydd pŵer tyniant, fel arfer yn trosi pŵer AC foltedd uchel o'r grid cyfleustodau neu rwydwaith cyflenwad pŵer rheilffordd yn foltedd sy'n addas ar gyfer y system tyniant. Fe'i gosodir yn gyffredin mewn is-orsaf tyniant rheilffordd, lle mae'n cyflenwi pŵer i osod uwchben systemau catenary neu drydedd-reilffyrdd. Mae rhai trawsnewidyddion tyniant hefyd wedi'u cynllunio i'w gosod yn uniongyrchol ar drenau trydan.

Yn wahanol i drawsnewidwyr pŵer confensiynol, rhaid i drawsnewidydd tyniant drin newidiadau aml a chyflym mewn llwyth. Gall cyflymiad trên achosi cynnydd sydyn yn y cerrynt, tra gall brecio a newidiadau yng ngweithrediad y trên gynhyrchu amrywiadau pellach yn y llwyth trydanol. Felly, mae trawsnewidyddion tyniant rheilffordd wedi'u cynllunio ar gyfer gweithrediad dibynadwy o dan lwythi deinamig, straen trydanol, dirgryniad, ac amodau rheilffordd anodd eraill.

Am gyflwyniad ehangach i adeiladwaith a chydrannau trawsnewidyddion tyniant

gweld einTraction Transformer Trosolwg.

 

3. Egwyddor Gweithio Trawsnewidydd Rheilffordd

Mae egwyddor gweithio'r trawsnewidydd rheilffordd yn seiliedig ar anwythiad electromagnetig. Mewn is-orsaf traction, mae'r newidydd yn gostwng pŵer foltedd uchel o'r rhwydwaith cyflenwad pŵer grid neu reilffordd i foltedd sy'n addas ar gyfer y system tyniant rheilffordd.

Mewnbwn Foltedd Uchel-: Mae trydan o linellau catenary uwchben neu systemau trydydd rheilffordd yn cael ei fwydo i mewn i brif weindio'r trawsnewidydd rheilffordd. Gall y foltedd mewnbwn amrywio o 15 kV i 25 kV, yn dibynnu ar y system reilffordd.

 

Trawsnewid foltedd:Mae'r mewnbwn foltedd uchel yn rhoi egni i'r prif weindio ac yn creu maes magnetig cyfnewidiol yng nghraidd y trawsnewidydd. Trwy anwythiad electromagnetig, mae'r maes magnetig hwn yn achosi foltedd is yn y dirwyniad eilaidd, gyda'r foltedd yn cael ei bennu gan gymhareb troi'r trawsnewidydd.

 

Rheoliad Foltedd: Mae'r trawsnewidydd rheilffordd yn addasu'r foltedd i gyd-fynd â gofynion system tyniant y trên, fel arfer yn ei leihau i lefel foltedd is sy'n addas ar gyfer offer gyrru'r trên.

 

Cyflenwi Pŵer: Yna caiff y pŵer wedi'i drawsnewid ei ddanfon i'r system tyniant, gan gynnwys y moduron tyniant neu offer arall ar y trên, gan alluogi'r trên i weithredu.

 

Amddiffyn a Rheoli: Rhaid i drawsnewidwyr rheilffordd drin foltedd mewnbwn uchel a gofynion llwyth amrywiol yn ystod gweithrediad trên. Mae dyfeisiau amddiffynnol fel torwyr cylched a synwyryddion yn monitro tymheredd, foltedd, a cherrynt i sicrhau gweithrediad diogel a dibynadwy.

 

Adborth ac Addasiad: Mae monitro parhaus yn caniatáu i'r system ymateb i newidiadau mewn amodau llwyth a gweithredu, gan helpu i gynnal perfformiad sefydlog ac atal methiannau.

 

4. Mathau o Trawsnewidwyr Rheilffordd

Mae yna sawl math o drawsnewidwyr rheilffordd, ac mae eu dyluniadau'n amrywio yn dibynnu ar system cyflenwad pŵer y rheilffordd, lleoliad gosod, a chymhwysiad. Mae'r prif fathau yn cynnwys trawsnewidyddion tyniant llonydd, trawsnewidyddion tyniant ar fwrdd y llong, trawsffurfwyr ceir, a thrawsnewidwyr tyniant aml-system.

 

4.1 Trawsnewidyddion tyniant llonydd

Mae trawsnewidyddion tyniant llonydd yn cael eu gosod mewn is-orsafoedd rheilffordd ar hyd y rheilffordd. Maent yn camu i lawr -pŵer foltedd uchel o'r rhwydwaith cyflenwad pŵer grid neu reilffordd cyn cyflenwi trydan i'r trên trwy'r system catenary uwchben neu'r drydedd reilffordd.

Defnyddir y trawsnewidyddion hyn yn gyffredin mewn systemau trydaneiddio rheilffyrdd i ddarparu cyflenwad pŵer sefydlog a dibynadwy ar gyfer trenau trydan.

 

4.2 Trawsnewidyddion Traction Ar fwrdd

Mae trawsnewidyddion tyniant ar fwrdd yn cael eu gosod yn uniongyrchol ar drenau trydan neu locomotifau. Mae ganddynt ddyluniad cryno ac ysgafn oherwydd mae'n rhaid iddynt symud gyda'r trên tra'n delio â gofynion pŵer uchel y system dynnu.

Mae'r trawsnewidyddion hyn yn derbyn pŵer o'r system uwchben y rheilffordd ac yn ei ostwng i foltedd addas ar gyfer tyniant ac offer trydanol y trên.

 

4.3 Traction Auto-Trawsnewidwyr

Defnyddir trawsnewidyddion auto tyniant mewn systemau cyflenwi pŵer rheilffyrdd, yn enwedig mewn rhaglenni rheilffordd foltedd uchel a chyflymder uchel. Maent yn helpu i gynnal y foltedd gofynnol ar hyd y rheilffordd a gallant leihau gostyngiad mewn foltedd a cholledion pŵer dros bellteroedd hir.

Yn wahanol i -drawsnewidydd dirwyn i ben, mae trawsnewidydd auto yn defnyddio troellwr cyffredin ar gyfer rhan o'r cylchedau cynradd ac eilaidd.

 

4.4 Trawsnewidyddion Tynnu System Aml-

Mae trawsnewidyddion tyniant aml-system wedi'u cynllunio ar gyfer trenau trydan sy'n gweithredu ar draws rhwydweithiau rheilffordd gyda systemau trydaneiddio gwahanol. Gallant ddarparu ar gyfer gwahanol folteddau ac amleddau cyflenwad, gan ganiatáu i drenau weithredu ar draws rhanbarthau neu wledydd sydd â safonau pŵer rheilffyrdd gwahanol.

 

4.5 Trawsnewidyddion ar gyfer Systemau Traction AC a DC

Gellir dosbarthu trawsnewidyddion tyniant rheilffordd hefyd yn ôl y math o gyflenwad pŵer rheilffordd.

Defnyddir trawsnewidyddion tyniant AC mewn systemau trydaneiddio rheilffyrdd AC, gan gynnwys llawer o rwydweithiau rheilffordd pellter hir a chyflymder uchel. Maent yn camu i lawr y foltedd AC sy'n dod i mewn i'r lefel sy'n ofynnol gan system dynnu'r trên.

Defnyddir systemau tyniant DC yn gyffredin ar gyfer trenau metro, tramiau a rheilffyrdd maestrefol. Yn y systemau hyn, defnyddir trawsnewidyddion yn gyffredinol ynghyd â chywirwyr i drosi'r pŵer AC sy'n dod i mewn i'r pŵer DC sy'n ofynnol gan y system reilffordd.

Mae'r dewis o drawsnewidydd rheilffordd yn dibynnu ar y system drydaneiddio rheilffordd, foltedd ac amlder, math gosod, gofynion trên, ac amodau gweithredu.

 

5. Cymwysiadau Trawsnewidyddion Traction Rheilffordd

Defnyddir trawsnewidyddion tyniant rheilffordd yn bennaf mewn systemau rheilffordd wedi'u trydaneiddio i ddarparu pŵer dibynadwy ar gyfer trenau ac offer rheilffordd cysylltiedig. Mae eu cymwysiadau'n amrywio yn ôl y math o system reilffordd, trên a thrydaneiddio.

 

6. Dyluniad a Manylebau Trawsnewidydd Traction Rheilffordd

Mae dyluniad y trawsnewidydd tyniant yn dibynnu ar system drydaneiddio'r rheilffordd, math gosod, lefel foltedd, gofynion pŵer, ac amodau gweithredu. O'i gymharu â thrawsnewidwyr pŵer safonol, mae angen i drawsnewidwyr rheilffyrdd wrthsefyll newidiadau llwythi aml, dirgryniad mecanyddol, straen trydanol, ac amodau gweithredu heriol.

 

6.1 Craidd a Dirwyniadau

Mae craidd y trawsnewidydd yn darparu llwybr amharodrwydd isel ar gyfer fflwcs magnetig rhwng y dirwyniadau. Mae -defnyddiau craidd o ansawdd uchel ac adeiladwaith anhyblyg yn helpu'r trawsnewidydd i gynnal perfformiad dibynadwy o dan lwythi rheilffordd cyfnewidiol.

Mae'r dirwyniadau wedi'u cynllunio yn unol â'r sgôr foltedd a phŵer gofynnol. Defnyddir deunyddiau dargludo o ansawdd uchel a systemau inswleiddio i ddarparu'r cryfder mecanyddol a'r inswleiddiad trydanol sydd eu hangen ar gyfer cymwysiadau rheilffordd.

 

6.2 Foltedd ac Amlder

Mae'r manylebau trawsnewidyddion tyniant yn dibynnu ar y system cyflenwad pŵer rheilffordd. Mae lefelau cyflenwad rheilffordd cyffredin yn cynnwys:

• 15 kV, 16.7 Hz AC - a ddefnyddir mewn rhai rhwydweithiau rheilffordd Ewropeaidd.
• 25 kV, 50/60 Hz AC - a ddefnyddir yn eang ar gyfer trydaneiddio rheilffyrdd.
• Systemau tyniant 1.5 kV DC a 3 kV DC - a ddefnyddir mewn rhai rhwydweithiau rheilffordd trefol a chonfensiynol.

Dewisir y foltedd allbwn yn unol â gofynion y system tyniant ac offer trydanol i lawr yr afon.

 

6.3 Sgôr Pŵer

Mae gradd y trawsnewidydd tyniant fel arfer wedi'i nodi mewn kVA neu MVA ac mae'n dibynnu ar y trên, y rhwydwaith rheilffordd, a'r llwyth disgwyliedig. Mae’n bosibl y bydd angen gwahanol gyfraddau pŵer ar wahanol gymwysiadau, o unedau llai ar gyfer rheilffyrdd ysgafn a thramiau i drawsnewidwyr capasiti uwch ar gyfer trenau cyflym a systemau rheilffyrdd dyletswydd trwm.

Mae'n rhaid i'r newidydd hefyd gael ei ddylunio i wrthsefyll-gorlwythiadau tymor byr a newidiadau cyflym mewn llwyth yn ystod cyflymiad y trên, brecio a gweithrediad arferol.

 

6.4 Oeri ac Adeiladu

Gall trawsnewidyddion tyniant ddefnyddio gwahanol ddulliau oeri yn dibynnu ar y gofynion gosod a phŵer.

Mae -newidyddion trochi olew yn defnyddio hylif ynysu ar gyfer oeri ac inswleiddio.

Mae -newidyddion math sych yn defnyddio aer ar gyfer oeri a deunyddiau insiwleiddio solet, gan eu gwneud yn addas ar gyfer cymwysiadau lle nad yw olew yn cael ei ffafrio.

Ar gyfer ceisiadau ar fwrdd, rhaid i'r trawsnewidydd hefyd fodloni gofynion gofod a phwysau llym. Yn dibynnu ar gynllun y trên, gellir gosod trawsnewidyddion mewn ystafelloedd peiriannau, o dan y llawr, mewn-llawr isel, neu ar y to.

 

6.5 Newidiwr Tap a Rheoleiddio Foltedd

Gellir defnyddio newidydd tap i addasu foltedd y trawsnewidydd yn unol â gofynion system pŵer y rheilffordd. Yn dibynnu ar y rhaglen, gall newidydd tyniant ddefnyddio newidiwr tap llwytho ymlaen-(OLTC) neu newidiwr tap llwytho wedi'i ddiffodd.

Gall OLTC addasu'r foltedd tra bod y newidydd yn parhau'n egniol, tra bod newidydd tap wedi'i ddiffodd yn gofyn am ddatgysylltu'r newidydd cyn newid safle'r tap.

 

6.6 Effeithlonrwydd a Cholledion Ynni

Mae trawsnewidyddion tyniant wedi'u cynllunio ar gyfer effeithlonrwydd uchel oherwydd eu bod yn gweithredu o dan amodau llwyth aml a newidiol. Mae eu colledion ynni yn bennaf yn cynnwys colledion craidd a cholledion llwyth.

• Colledion craidd: Achosir yn bennaf gan hysteresis a cheryntau eddy yng nghraidd y trawsnewidydd. Mae'r colledion hyn yn parhau'n gymharol sefydlog pan fydd y trawsnewidydd yn llawn egni.
• Colledion llwyth: Achosir yn bennaf gan ymwrthedd dirwyn i ben a chynnydd gyda sgwâr y cerrynt llwyth.
• Colledion eraill: Gall colledion crwydr, colledion deuelectrig, a'r pŵer a ddefnyddir gan offer oeri hefyd gyfrannu at gyfanswm y colledion.

Mae'r effeithlonrwydd a'r colledion gwirioneddol yn dibynnu ar ddyluniad y trawsnewidydd, pŵer graddedig, deunyddiau, dull oeri, a llwyth gweithredu. Felly, dylid gwerthuso effeithlonrwydd trawsnewidyddion a gwerthoedd colled yn unol â gofynion prosiect penodol a safonau cymwys.

 

6.7 Amddiffyn a Phrofi

Mae amddiffyniad dibynadwy yn hanfodol oherwydd bod trawsnewidyddion tyniant yn gweithredu o dan lwythi trydanol a deinamig uchel. Mae swyddogaethau diogelu a monitro nodweddiadol yn cynnwys:

• Diogelu overcurrent
• Diogelu overvoltage
• Monitro tymheredd
• Monitro inswleiddio
• Amddiffyn fai daear

Cynhelir profion trawsnewidyddion tyniant i wirio perfformiad trydanol, cryfder inswleiddio, perfformiad tymheredd, a dibynadwyedd cyffredinol cyn i'r trawsnewidydd gael ei roi mewn gwasanaeth.

Dylid pennu manylebau a graddfeydd y trawsnewidyddion tyniant terfynol yn unol â system foltedd y rheilffordd, amlder, galw am bŵer, amodau gosod, dull oeri, a safonau cymwys.

 

6.8 Heriau Dylunio Allweddol

Mae angen i drawsnewidwyr tyniant rheilffordd gydbwyso sawl gofyniad, gan gynnwys:

Pwer uchel: Trin llwythi uchel sy'n newid yn gyflym.

Rheolaeth thermol: Gwasgaru gwres o dan amodau gweithredu anodd.

Cryfder mecanyddol: Gwrthsefyll dirgryniad a straen mecanyddol.

Cryfder: Cwrdd â chyfyngiadau gofod a phwysau, yn enwedig ar gyfer cymwysiadau ar y bwrdd.

Dibynadwyedd: Cynnal gweithrediad sefydlog gyda chyn lleied â phosibl o waith cynnal a chadw.

 

7. Sut i Ddewis Trawsnewidydd Rheilffordd?

Mae dewis y trawsnewidydd rheilffordd cywir yn dibynnu ar y system pŵer rheilffordd, gofynion llwyth, amodau gosod, a safonau cymwys. Cyn gosod archeb, mae'n bwysig cadarnhau'r manylebau allweddol canlynol.

 

7.1 Pŵer a Foltedd Cyfradd

Dylai fod gan y trawsnewidydd ddigon o gapasiti i drin y llwyth rheilffordd disgwyliedig, gan gynnwys llwythi brig a newid yn ystod gweithrediad. Dylid pennu'r pŵer graddedig gofynnol a'r lefel foltedd uchel yn ôl system cyflenwad pŵer y rheilffordd.

Gall SCOTECH ddarparu pŵer graddedig hyd at 100 MVA i drawsnewidwyr a foltedd uchel â sgôr hyd at 132 kV, gyda graddfeydd wedi'u haddasu ar gael yn unol â gofynion y prosiect.

 

7.2 Gofynion Cysylltiad a Chyfnod

Dylai'r cysylltiad trawsnewidydd gyd-fynd â'r system tyniant rheilffordd a'i ffurfweddiad cyflenwad pŵer. Efallai y bydd angen trefniadau cyfnod gwahanol a chysylltiadau troellog ar gyfer gwahanol gymwysiadau rheilffordd.

Mae'r opsiynau cysylltu sydd ar gael yn cynnwys:

• YN,d11
• YN,d11,d5
• V₀V₀
• Scott{0}}wedi cysylltu (3-phase/2-phase)
• Leblanc-wedi'i gysylltu (3-phase/2-phase)
• Woodbridge-wedi'i gysylltu (3-phase/2-phase)

 

7.3 Inswleiddio ac Oeri Canolig

Mae'r dewis o gyfrwng inswleiddio ac oeri yn dibynnu ar yr amgylchedd gosod, gofynion perfformiad, a manylebau'r prosiect.

Gall SCOTECH ddarparu gwahanol opsiynau, gan gynnwys FR3, olew mwynol, silicon, hydrocarbon, ac olew llysiau.

Gellir hefyd ffurfweddu systemau oeri yn unol â sgôr a chymhwysiad y trawsnewidydd, gyda rheiddiaduron dur galfanedig neu ddur di-staen ar gael.

 

7.4 Tanc ac Ategolion

Dylai'r tanc trawsnewidydd a'r clawr ddarparu digon o gryfder mecanyddol ac amddiffyniad ar gyfer y cydrannau mewnol. Yn dibynnu ar ofynion y prosiect, mae SCOTECH yn cynnig tanciau a gorchuddion dur ysgafn neu ddur di-staen.

Gellir ffurfweddu ategolion ychwanegol hefyd, gan gynnwys:

• Ras gyfnewid Buchholz
• Trawsnewidydd cyfredol (CT)
• Ar-lwytho newidiwr tap (OLTC)
• Bocs marsiandïo
• Dangosydd tymheredd dirwyn i ben
• Ategolion monitro ac amddiffyn eraill

 

7.5 Rhwystrau a Gofynion Arferol

Mae rhwystriant trawsnewidyddion yn effeithio ar reoleiddio foltedd a pherfformiad cylched byr, felly dylid ei ddewis yn unol â gofynion y system reilffordd.

Mae SCOTECH yn cefnogi rhwystriant personol a gall ddarparu tarian electrostatig pan fo angen. Gellir addasu paramedrau trawsnewidyddion eraill hefyd yn unol â manyleb y prosiect.

 

7.6 Safonau a Phrofi

Dylid dylunio a phrofi trawsnewidyddion rheilffyrdd yn unol â'r safonau sy'n ofynnol ar gyfer y prosiect a'r farchnad benodol. Mae SCOTECH yn dylunio trawsnewidyddion yn unol â safonau perthnasol IEC, ANSI / IEEE, NEMA, CSA, a safonau perthnasol eraill.

Cyn dewis trawsnewidydd rheilffordd, cadarnhewch y sgôr pŵer gofynnol, foltedd, amlder, cysylltiad, cyfrwng inswleiddio ac oeri, rhwystriant, ategolion, amodau gosod, a safonau cymwys. Mae darparu'r manylion hyn i wneuthurwr y trawsnewidydd yn helpu i sicrhau bod y dyluniad terfynol yn cyd-fynd â'r system pŵer rheilffordd a'r gofynion gweithredu.