ЦЕРБ ТРАФО – Локомотивни трансформатори

При системите за захранване с променлив ток на локомотивите, напрежението на контактната мрежа се избира в граници от 20 до 25 kV. Тъй като от конструктивна и икономическа гледна точка тяговите двигатели на локомотивите трябва да имат номинално напрежение от 750 до 1500 V, за захранването им е необходимо да се монтира на локомотива понижаващ трансформатора. Освен тази основна задача локомотивният трансформатор изпълнява и друга важна задача – чрез него се регулира захранващото напрежение на двигателите посредством отклонения, които могат да се поставят на първичната страна (високоволтова) или вторичната страна (нисковолтова).

По този начин могат да се подберат достатъчно голям брой характеристики на двигателите, осигуряващи икономичната им работа в зависимост от профила на пътя.

Трансформаторът служи и за захранване на някои помощни електрически и други съоръжения на локомотива, като компресори, вентилатори, помпи, отоплителните съоръжения и осветлението на вагоните. Той е най-тежкото и скъпо електрическо съоръжение на локомотива. Трансформаторът работи при условия, различаващи се съществено от условията на работа на силовите трансформатори за стационарни уредби.

Основните изисквания към локомотивните трансформатори се определя от специфичните задачи, които те имат да изпълняват. На първо място стои изискването за повишена електрическа, механична и топлинна устойчивост т.к. всяка сериозна повреда в трансформатора води до спиране на локомотива.

Друго изискване е с помощта на трансформатора да може да се регулира напрежението, захранващо двигателите в много широки граници. Обикновено се изисква регулирането да започва от нула т.к. при потегляне противоелектродвижещото напрежение на двигателите също е нула. Стига се до 20 – 30 стъпала на регулиране, което усложнява конструкцията на трансформатора.

Третото важно изискване е трансформаторът да има минимални маса и обем. За удовлетворяването на тези изисквания локомотивните трансформатори се оразмеряват с високи електромагнитни натоварвания в съчетание с усилено маслено-въздушно охлаждане.

Тези изисквания определят и тенденцията за развитие на локомотивните трансформатори: използване на висококачествени електротехнически материали – медни намотки, студеновалцована електротехническа стомана с много ниски загуби, високи електромагнитни натоварвания и усилено охлаждане с принудителна циркулация на маслото.

Цикълът на работа на тяговите двигатели на електрическите локомотиви се състои от пускане, работа при номинално стъпало на трансформатора или на друго стъпало в зависимост от профила на пътя, движение по наклон при изключени двигатели и спиране. Пускането става винаги под товар и е съпроводено с големи пускови токове. За по-бързо ускоряване и по-плавен пусков процес е желателно броят на стъпалата да бъде по-голям. Мощността на трансформатора при пускане съставлява малка част от номиналното му мощност, тъй като напрежението на най-долното (пусково) стъпало е много по-малко от номиналното. С превключване към по-горните стъпала се увеличава скоростта на локомотива и съответното на това консумираната мощност от двигателите. Максималната мощност на локомотива, респ. на трансформатора, се получава при максимална скорост на локомотива, когато на клемите на тяговите двигатели се подава максималното вторично напрежение на трансформатора. С превключване на трансформатора на стъпалата с по-ниски напрежения скоростта на локомотивите намалява. Заедно с това намалява и мощността на локомотива, респективно и на локомотивния трансформатор.