立体卷铁心牵引变压器的设计

立体卷铁心牵引变压器的设计

发表时间：2019-04-01T15:11:27.780Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：李文龙[导读] 本文重点分析研究立体卷铁心牵引变压器的设计，以供参考。

特变电工股份有限公司新疆变压器厂新疆昌吉 831100

摘要：伴随当前城市轨道交通发展速度进一步加快，牵引整流变压器在轨道交通车辆当中得到了非常广泛的使用，在牵引整流电源当中成为了非常重要的一个部分，然而由于其能耗较大而逐步成为社会关注的焦点，本文重点分析研究立体卷铁心牵引变压器的设计，以供参考。

关键词：立体卷铁心牵引；变压器；设计

1 立体卷铁心牵引变压器概述

在牵引供电系统当中，牵引变压器是非常重要的能量转换和传递的设备，然而由于牵引负荷的性质，造成牵引变压器这一段时间内是空载的状态，通过分析研究发现，通常条件下，电气化铁路的载荷系数只有0.3到0.6，在重载的条件下，复线的平均负载系数只能达到0.5到0.6，而通常空载运行的时间往往占到40%到50%，这就导致了空载损耗在总体损耗当中成为最大的一个部分，伴随当前国家越来越重视节能减排，节能型变压器逐步变成未来发展过程中的一个重要方向。当前发展过程中，常规卷铁心变压器和非晶合金变压器是发展前景较好的节能型变压器，非晶合金具有低损耗、高磁导率等诸多特点，然而其在机械应力方面相对较为敏感，没有较好的热稳定性，在大型铁信中应用较为困难，常规卷铁芯变压器的主要是以硅钢片为核心材料，能够大幅度降低空载损耗，而且结构非常先进，是当前发展节能型牵引变压器的一个重要方向，卷铁芯通常条件下是由多根形状特征相似的硅钢片带料连续卷制而产生的，对硅钢片的取向性进行了充分的利用，与此同时，整个磁路中气隙较小，料带连续绕制没有较多的接缝，而且损耗较低，在卷制的过程中非常紧密，和铁片式铁芯相比，在制备工艺方面非常复杂，然而其角重不大，比较省材料，另外空载电流和空载损耗大幅度下降。

2 立体三角形卷铁心牵引变压器设计

通过叠片式铁心供应生产制造的变压器，如果想让空载损耗降低，让能效等级提高，采取的唯一办法是提高材料本身性能或者增加消耗材料，然而由于能效等级的进一步提升，原有的叠片式变压器增加一定的材料用量也无法符合能效要求，所以一定要在铁心结构上进行创新，才能让这一目标实现，为了让这一目标实现，设计了立体三角形卷铁芯牵引变压器。这次开发设计的过程中，产品主要针对某沿海城市的轨道交通牵引变压器，绕组网测移相，铁心使用的是立体三角卷铁芯结构，阀侧轴向双分裂结构，单机12脉波。变压器的具体型号如下图：

图 1 电压相量图图 2 电流相量图图 3 绕组联结图依照图2所示电流的相量计算公式为：

相量的关系是IAA`=-IA`C`+IA`X

数量的关系是

图 6 三相电压和磁通相量图图 7 磁通分布图

2.4立体卷铁心设计

在设计产品铁芯的过程中，可以设计两个方案，一个是传统的闭口卷铁心结构，另外一个设置为开口卷铁心结构，在设计开口卷铁芯方案的过程中，主要是让各单框铁心的每层硅钢片都在心柱上形成一道断口，这样就可以在断口的位置让整个铁心铁轭打开。在进行绝缘配套的过程中，可以把绕组向新柱当中套接，接着逐层将上铁轭叉装完成，这种方式能够让绕组绕制和维护的问题得到合理的解决，让生产效率提高，然而这种方案在电流计算和空载损耗方面需要对铁心开口影响空载工艺系数方面进行综合考虑。

3.5立体卷铁心牵引变压器绕组设计

网侧的主绕组以及移相绕组都设计了调压的功能，能够让网侧±2×2.5%的调压得以实现。若是想要让结构简单而只设置主绕组上的调压段，那样可能会导致移相角产生一定的偏差。下表为网侧绕组匝数计算表。

表 1 网侧绕组匝数计算表

结束语

立体卷铁心结构牵引变压器在节省材料以及空载性能方面的优势，已经逐步受到国家的重视，在地铁牵引变电行业当中获得了一定的应用和推广，然而在制造设计的时候，还需要进一步对其进行完善，保证其使用效果。

参考文献:

[1]张伟红，李占元.移机车电源用高漏抗干式变压器的设计[J].变压器,2014,51（7）：12-13.

[2]邓云川.节能变压器技术及其在电气化铁路中的应用分析[J].高速铁路技术，2015,6(1):14-18.

[3]付海燕，田颢亮，齐侠.立体卷铁心牵引变压器的设计[J].变压器, 2016（04）:7-11.