CN104766516A

CN104766516A - 一种模拟牵引变压器绕组铜耗的实验方法

Info

Publication number: CN104766516A
Application number: CN201510144165.0A
Authority: CN
Inventors: 高仕斌; 江俊飞; 周利军; 王东阳; 李锦平
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2035-03-30
Also published as: CN104766516B

Abstract

本发明公开了一种模拟牵引变压器绕组铜耗的实验方法，采用一定阻值的电阻丝绕组替代被研究牵引变压器绕组并以直流电为测试电源,具体步骤为：将参数选定好的两段电阻丝分别在铁心上绕制成高低压电阻丝绕组，其中所述低压电阻丝绕组在里面，高压电阻丝绕组在外面；高低压电阻丝绕组以并联的形式连接，然后与所述的直流电源串联；接通直流电源使电阻丝发热模拟变压器绕组铜耗。本发明利用了直流电源以及电阻丝，降低了变压器铜耗模拟实验条件，又避免了两个绕组之间相互干扰，保持了高精确度。

Description

一种模拟牵引变压器绕组铜耗的实验方法

技术领域

本发明属于变压器实验设备技术领域，具体涉及一种模拟牵引变压器绕组铜耗的实验方法。

背景技术

随着电气化铁路的不断发展，牵引变压器也向着大数量、大容量的方向发展，但由于铁路负载的特殊性，一般情况下线路有很长时间是处于空载状态，当列车经过的时候变压器就处于负载状态，绕组电流增大，牵引变压器绕组损耗有个骤变，当列车过去之后，变压器又恢复到空载状态，绕组损耗又随之变化，牵引变压器的这种特性对于变压器绕组以及内部绝缘和油流系统有很大的影响。因此，研究牵引变压器的绕组损耗特性对变压器内部绝缘以及油流油温影响，对于未来牵引变压器的完善和运行具有重大的意义。然而，由于实验室试验条件的局限性，要想使一个牵引变压器能够达到工况运行时的程度，就会存在一些问题比如：(1)实验所需电源容量大，而大电源比较昂贵；(2)实验中电流和电压都较高，对实验中接线接头的接触电阻以及测量设备要求很高；(3)大电流容易产生强大的机械应力，破坏实验系统。

发明内容

针对这些问题，本发明提供一个实验方法，该方法使用了电阻丝绕组以及直流电源，降低了变压器铜耗模拟实验条件，又避免了两个绕组之间相互干扰，保持了高精确度。

一种模拟牵引变压器绕组铜耗情况的实验方法，具体步骤为：

一种模拟牵引变压器绕组铜耗的实验方法，其特征在于，该方法将电阻丝绕制成绕组置于变压器中，并以直流电源为激励源，具体包括以下步骤：

1)在作为被研究对象的目标牵引变压器的额定负载损耗P_K、高低压绕组导线长度、横截面积以及导线电导率γ确定后,以被电导率λγ的电阻丝绕组代替原高低压绕组导线的目标牵引变压器构成测试对象；

2)将高压绕组和低压绕组并联之后与外部直流电源串联，其中直流电源输出功率选取为P_K，输出电压范围0～V₀,输出电流范围0～I₀；

3)通过直流电源加载在电阻丝上产生的热量，来模拟变压器额定负载下的绕组铜耗情况，并通过与外部直流电源的通断来模拟变压器绕组损耗的骤变。

采用这样的方法，接通直流电源后使电阻丝发热模拟变压器绕组铜耗。本发明利用了直流电源以及电阻丝，降低了变压器铜耗模拟实验条件，又避免了两个绕组之间相互干扰，保持了高精确度。

附图说明

图1为本发明方法所采用的实验装置的电气接线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的细节作进一步的详述。

以被电导率λγ的电阻丝绕组代替原高低压绕组导线后采用图1的接线方式连接实验装置。图中1为高压绕组，2低压绕组，3为直流电源。具体的实验过程如下：

1)由变压器手册得到变压器额定负载损耗为P_K，变压器高压绕组导线横截面积为S₁、长度为L₁，低压绕组导线横截面积为S₂、长度为L₂，高低压绕组导线材料一致电导率都为γ，其中直流电源输出功率选取为P_K，输出电压范围0～V₀,输出电流范围0～I₀。

2)由高低压导线绕组匝数比N₁/N₂可以知道，高低压导线绕组电流之比为I₁/I₂＝N₂/N₁，又因为高低压导线绕组材料一致电导率γ相同，由R＝L/(γS)可以知道高压绕组与低压绕组导线阻值比为：

R₁/R₂＝(L₁S₂)/(L₂S₁)，

在不考虑附加损耗的情况下，待绕组温度稳定后高低压导线绕组额定损耗比可以估算为：

P_{K 1} / P_{K 2} = (I_{1}^{2} R_{1}) / (I_{2}^{2} R_{2}),

则结合前面的公式就可以估算得到高低压导线绕组额定损耗分别为：

P_{K 1} = (P_{K} L_{1} S_{2} N_{2}^{2}) / (L_{1} S_{2} N_{2}^{2} + L_{2} S_{1} N_{1}^{2}),

P_{K 2} = (P_{K} L_{2} S_{1} N_{1}^{2}) / (L_{1} S_{2} N_{2}^{2} + L_{2} S_{1} N_{1}^{2}) .

3)为了保证模拟的时候与变压器绕组铜耗尽量保持一致，内部结构与变压器保持一致，其中高压绕组电阻丝横截面积为S₁、长度为L₁，低压绕组电阻丝横截面积为S₂、长度为L₂。

4)连接的时候高低压电阻丝绕组并联在一起，因此加在两个绕组上的直流电压是相等的，由公式P＝U²/R就可以估算出高低压电阻丝绕组的阻值，高压电阻丝绕组电阻约为低压电阻丝绕组电阻约为其中，U₀＝2/3V₀以保证一定的裕度，所选电阻丝温度系数应小于50ppm/℃,精度为1％左右，以增加损耗模拟的精确度。

5)调节直流电源，使高低压绕组两端电压达到选定值U₀，通过直流电源加载在电阻丝上产生的热量，来模拟变压器额定负载下的绕组铜耗情况，并通过与外部直流电源的通断来模拟变压器绕组损耗的骤变，在此基础上通过传感器研究变压器内部油流及油温变化情况，通过介电响应测试仪研究内部绝缘状况。

Claims

1.一种模拟牵引变压器绕组铜耗的实验方法，其特征在于，该方法将电阻丝绕制成绕组置于变压器中，并以直流电源为激励源，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述之模拟牵引变压器绕组铜耗的实验方法，其特征在于，所述电阻丝参数选择方法，通过公式P＝U²/R确定阻值大小，具体包括以下步骤：

1)由变压器手册得到变压器额定负载损耗为P_K，变压器高压绕组导线横截面积为S₁、长度为L₁，低压绕组导线横截面积为S₂、长度为L₂，高低压绕组导线材料一致电导率都为，由高低压导线绕组匝数比N₁/N₂可以知道，高低压导线绕组电流之比为I₁/I₂＝N₂/N₁，又因为高低压导线绕组材料一致电导率γ相同，由R＝L/(γS)可以知道高压绕组与低压绕组导线阻值比为：

R₁/R₂＝(L₁S₂)/(L₂S₁)，

P_{K 1} / P_{K 2} = (I_{1}^{2} R_{1}) / (I_{2}^{2} R_{2}),

P_{K 1} = (P_{K} L_{1} S_{2} N_{2}^{2}) / (L_{1} S_{2} N_{2}^{2} + L_{2} S_{1} N_{1}^{2}),

P_{K 2} = (P_{K} L_{2} S_{1} N_{1}^{2}) / (L_{1} S_{2} N_{2}^{2} + L_{2} S_{1} N_{1}^{2});

2)为了保证模拟的时候与变压器绕组铜耗尽量保持一致，内部结构与变压器保持一致，选取电阻丝参数与导线参数部分一致，且高低压电阻丝匝数与导线匝数也保持一致，其中高压绕组电阻丝横截面积为S₁、长度为L₁，低压绕组电阻丝横截面积为S₂、长度为L₂；

3)连接的时候高低压电阻丝绕组并联在一起，因此加在两个绕组上的直流电压是相等的，由公式P＝U²/R就可以估算出高低压电阻丝绕组的阻值，高压电阻丝绕组电阻约为

R_{3} = U_{0}^{2} / P_{K 1},

低压电阻丝绕组电阻约为

R_{4} = U_{0}^{2} / P_{K 2},

其中，U₀＝2/3V₀以保证一定的裕度，所选电阻丝温度系数应小于50ppm/℃,精度为1％左右，以增加损耗模拟的精确度。