CN101170011B - 电气化铁路AT供电方式单相或Vx接线牵引变压器绕组结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气化铁路AT供电方式单相或Vx接线牵引变压器绕组结构，包括高压绕组、牵引绕组以及正馈绕组，所述的高压绕组由串联或并联的两部分组成，其特征在于所述的牵引绕组和正馈绕组分别由串联的两部分组成，所述的牵引绕组的第一部分、高压绕组的第一部分、正馈绕组的第一部分三者成内中外三层布置，所述的正馈绕组的第二部分、牵引绕组的第二部分、高压绕组的第二部分三者成内中外三层布置。与现有技术相比，本发明满足对阻抗的要求，取消了AT，同时线圈制造容易、工艺简单、中部无焊点、可靠性高。

Description

电气化铁路AT供电方式单相或Vx接线牵引变压器绕组结构

技术领域

本发明涉及一种气化铁路AT供电方式单相或Vx接线牵引变压器制造领域。

背景技术

电气化铁路AT供电方式单相或Vx接线牵引变压器原理图如图2。其中Vx接线牵引变压器是由两台单相牵引变压器组合而成，下述均以单相牵引变压器展开，结论同样适用于Vx接线牵引变压器。该变压器由一次侧高压绕组1、二次侧T或牵引绕组2、三次侧F或正馈绕组3组成，为使该变压器在变电所出口能取消AT，阻抗满足：

1)Z21＝Z31(可以有误差)

2)对于三相Vx接线，(3Z21+Z31-Z23-1)/4＜(0.45/N)Ω(可以有误差)

对于单相Ii接线，(3Z21+Z31-Z23-1)/4＜(0.45/N)Ω(可以有误差)

其中：

Z21为一次侧短路后从二次侧牵引绕组看到的阻抗。

Z31为一次侧短路后从三次侧正馈绕组看到的阻抗。

Z23-1为一次侧短路后从二、三次侧绕组串联回路两端看到的阻抗。

N为大于零的实数。

为了满足上述阻抗要求，现有的变压器绕组结构采用二次侧T和三次侧F在绕组轴向中部交叉的结构，首先绕制第一层：先绕T或F的上半部分，绕到轴向中部做好换位后截断导线，开始绕制F或T的下半部分，绕完后把上下出头处理好。放置第一层绕组外撑条、相间围屏、第二层绕组内撑条然后，开始绕制第二层：先绕F或T的上半部分，绕到轴向中部做好换位后截断导线，开始焊接，首先把第二层的上部分和第一层的下半部分导线焊接起来，其次把第一层上半部分和准备绕制第二层的下半部分导线焊接起来，然后绕制T或F的下半部分。由于两层绕组交叉，使得两绕组中间的围屏在轴向中间断开，就要加强断开部分的端部绝缘，还要加大绝缘距离；同时对焊接导线的绝缘也要加强。这种交叉绕组结构工艺复杂、焊点多、可靠性差，如果绝缘处理不好容易造成内外绕组击穿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种满足阻抗要求且制造容易、工艺简单可靠性高的电气化铁路AT供电方式单相或Vx接线牵引变压器绕组结构。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：包括高压绕组(1)、牵引绕组(2)以及正馈绕组(3)，所述的高压绕组(1)由串联或并联的两部分组成，其特征在于所述的牵引绕组(2)和正馈绕组(3)分别由串联的两部分组成，所述的正馈绕组(3)的第一部分(31)、牵引绕组(2)的第一部分(21)、高压绕组(1)的第一部分(11)三者成内中外三层布置，所述的牵引绕组(2)的第二部分(22)、正馈绕组(3)的第二部分(32)、高压绕组(1)的第二部分(12)三者成内中外三层布置。

本发明采用两铁心柱铁心结构的单相牵引变压器或由两台单相组成的Vx接线牵引变压器，一铁心柱上的二次侧和三次侧绕组分为内外布置，而另一铁心柱上的二次侧和三次侧绕组分为外内布置，其中高压绕组串联也可以并联，二、三次侧绕组始终串联。如果变压器容量较大，也就是阻抗分量对电抗的影响很小，线圈设计时只考虑二次侧、三次侧线圈幅向和电抗高度相同即可；如果变压器容量较小，也就是阻抗分量对电抗的影响较大，线圈设计时除了考虑二次侧、三次侧线圈幅向和电抗高度相同外还要使电阻相同。这些因素考虑后这种布置方式可以满足阻抗要求。因为，阻抗 $Z=\sqrt{{x_{\mathrm{\δ}}}^2+R^2,}$ 当电阻分量影响较小或电阻相同时，只考虑漏抗x_δ即可。漏抗计算公式如下：

$x_k=\frac{{49.6w}^{2}f}{h_{\mathrm{\δ}}}({\mathrm{\α}}_{12}{r}_{12}+\frac{{\mathrm{\α}}_1{r}_1+{\mathrm{\α}}_2{r}_2}{3})\×{10}^{-6}\left(\mathrm{\Ω}\right)$

其中

w--匝数

f--频率

h_δ--电抗高度

a₁₂--漏磁空道的厚度

r₁₂--漏磁空道的平均半径

a₁、a₂--内外线圈的幅向厚度

r₁、r₂--内外线圈的平均半径

由上可知，当一个线圈绕制成型后，变压器漏抗与频率成正比，与匝数的平方成正比，与绕组间的几何尺寸(空间几何形状)成正比，与线圈的高度成反比，当变压器频率、匝数和高度固定后，漏抗只与绕组间的几何尺寸或者空间几何形状有关。设一端心柱二次侧对一次侧的阻抗为Z_21A，三次侧对一次侧的阻抗为Z_31A，同理另一端心柱二次侧对一次侧的阻抗为Z_21B，三次侧对一次侧的阻抗为Z_31B，那么可得：

Z₂₁＝Z_21A+Z_21B

Z₃₁＝Z_31A+Z_31B

由于二次侧、三次侧绕组的幅向厚度和轴向电抗高度均相同，虽然Z_21A≠Z_21B；Z_31A≠Z_31B；但从漏抗计算公式可以看出Z_21A＝Z_31B；Z_31A＝Z_21B；因为两个铁心柱直径相同，一端心柱的二次侧绕组和另一端心柱的三次侧绕组空间位置和几何尺寸相同，一端心柱的三次侧绕组和另一端心柱的二次侧绕组空间位置和几何尺寸相同，所以阻抗满足：Z₂₁＝Z_21A+Z_21B＝Z_31A+Z_31B1＝Z₃₁，同时该发明绕组绕制时可分别绕制，第一个铁心两个低压绕组T和F，另一个铁心绕制两个低压绕组F和T，绝缘装配时套装到一块即可，与现有技术相比，本发明满足对阻抗的要求，取消了AT，同时线圈制造容易、工艺简单、中部无焊点、可靠性高。

附图说明

图1是本发明的变压器绕组结构示意图。

图2是电气化铁路AT供电方式单相或Vx接线牵引变压器原理图。其中T为接触网、N为钢轨、F为正馈线。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明，如图1所示，包括铁心4，在铁心4的A端心柱外首先绕制正馈绕组3的第一部分31，然后绕制牵引绕组2的第一部分21，然后绕制最外层的高压绕组1的第一部分11，使得正馈绕组3的第一部分31、牵引绕组2的第一部分21、高压绕组1的第一部分11三部分成内中外三层布置，在铁心4的B端心柱上首先绕制牵引绕组2的第二部分22，然后绕制正馈绕组3的第二部分32，最外层绕制高压绕组1的第二部分12，使得牵引绕组2的第二部分22、正馈绕组3的第二部分32、高压绕组1的第二部分12成内中外三层布置。其中高压绕组1的两部分11和12可以并联也可以串联，牵引绕组2的两部分21和22串联，正馈绕组3的两部分31和32串联。

Claims (1)

1.一种电气化铁路AT供电方式单相或Vx接线牵引变压器绕组结构，包括高压绕组(1)、牵引绕组(2)以及正馈绕组(3)，所述的高压绕组(1)由串联或并联的两部分组成，其特征在于所述的牵引绕组(2)和正馈绕组(3)分别由串联的两部分组成，所述的正馈绕组(3)的第一部分(31)、牵引绕组(2)的第一部分(21)、高压绕组(1)的第一部分(11)三者成内中外三层布置，所述的牵引绕组(2)的第二部分(22)、正馈绕组(3)的第二部分(32)、高压绕组(1)的第二部分(12)三者成内中外三层布置。

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