CN110993280A - 交错梳齿形高通风电抗器 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及交错梳齿形高通风电抗器，所要解决的技术问题是为机车BR1004(AZ‑LoK)列供变压器和电抗器柜提供专用交错梳齿形高通风电抗器，采用的方案为：上端板和下端板平行设置，多个圆形的中心撑板平行设置于上端板和下端板之间，多个梳状齿条沿中心撑板呈环形均匀排布，梳状齿条的两端分别与上端板、下端板卡接，梳状齿条的齿内缠绕有线圈，梳状齿条排布的环形为四层，梳状齿条排布的环形之间设置有多个绝缘杆或者线圈撑条，绝缘杆的两端分别与上端板和下端板连接；本发明满足机车BR1004(AZ‑LoK)列供变压器和电抗器柜专用交错梳齿形高通风电抗器的要求，具有第三轨电流平波、DCDC充电的作用。
Description
技术领域
本发明涉及交错梳齿形高通风电抗器，为机车BR1004(AZ-LoK)列供变压器和电抗器柜专用电抗器。
背景技术
新型混合动力“火车头”学术名称叫“调车机车”，完全按照TSI（欧洲铁路互联互通规范）标准与德国铁路网EBA入网要求设计，使用“第三轨+内燃+锂电池”混合动力电传动方式，整车轮周最大功率750kw，最高时速100公里。该型车可在德国干线铁路网、TEN路段及柏林市轻轨线路上运行，主要用于铁路施工现场的物流供应、试验和工程牵引等。德国柏林调车机车BR1004(AZ-LoK)变压器和电抗器柜是按德国联邦铁路公司（DBAG）的要求研制的。该机车适用于欧盟铁路网、德国铁路网及维修厂、调车场、车站和车辆段等区域的调车和干线牵引任务。可以在德国DB铁路网的所有路段上运行，包括TEN路段以及柏林快轨铁路。也可用于铁路施工现场的物流供应，用于执行行驶测量和作为应急工程的牵引机车，也可作为无旅客编组车辆及其他车辆的牵引机车。
（1）机车运行的环境要求为：
海拔高度：≤1400m；
相对湿度：-25℃～+55℃；
存储环境温度范围：-40℃～+75℃；
工作环境温度范围：≤75；
年平均相对湿度：≤95；
月平均相对湿度：需满足EN60721-3-5中5F3的要求；
污染等级：T3（根据EN50125-1的环境条件分级）；
温度等级：5K3（根据EN60721-3-5的环境条件分级）；
气候等级：5Z1（根据EN60721-3-5的环境条件分级）；
低气压：月平均最大相对湿度99M（月平均最低温度为25℃）；
安装方式：车下安装。
（2）机车的主要信息为：
| 机车型号 | BR1004 |
| 使用区域，国家 | 欧洲，德国 |
| 轴式 | Bo'Bo' |
| 机车最高运行速度（自牵引、牵引车辆、被牵引无火回送时） | 100km/h |
| 柴油发电机组供电模式： | 600kW |
| 牵引蓄电池供电模式： | 150kW |
| 柴油发电机组和牵引蓄电池混合动力供电模式： | 750kW |
| 第三轨供电供电模式： | 750kW |
| 柴油发电机组供电模式： | 180kN |
| 牵引蓄电池供电模式： | 117kN |
| 柴油发电机组和牵引蓄电池混合动力供电模式： | 180kN |
| 第三轨供电供电模式： | 180kN |
| 电制动方式 再生制动轮周电制动功率 | 200kW（仅牵引蓄电池工作时有效） |
| 最大再生制动力 | 60kN |
| 轨距 | 1435mm |
| 轮径（新轮/磨耗轮） | 860mm/780mm |
| 轴重 | 16t |
| 运用寿命 | 不小于32年 |
| 年运行距离 | 30000公里 |
| 年运行时间 | 平均每年3000个发动机运行小时 |
电抗器包括具有芯及卷绕于芯周围的线圈的电抗器本体、以及收容电抗器本体的壳体。线圈是卷绕导体而构成，卷绕起点与卷绕终点是用于连接于外部设备的一对端子，是机车运行的重要部件，电抗器需要具有良好的通风功能。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了交错梳齿形高通风电抗器，为机车BR1004(AZ-LoK)列供变压器和电抗器柜专用交错梳齿形高通风电抗器，具有第三轨电流平波、DCDC充电的作用。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：交错梳齿形高通风电抗器，包括：中心撑板、上端板、下端板、线圈、绝缘杆、线圈撑条和梳状齿条，所述上端板和下端板平行设置，多个圆形的所述中心撑板平行设置于所述上端板和下端板之间，多个所述梳状齿条沿所述中心撑板呈环形排布，所述梳状齿条的上端与所述上端板卡接，所述梳状齿条的下端与所述下端板卡接，所述梳状齿条的齿内缠绕有所述线圈，所述梳状齿条排布的环形为多层，所述梳状齿条排布的环形之间设置有多个所述绝缘杆或者线圈撑条，所述绝缘杆的两端分别与所述上端板和下端板连接；
所述梳状齿条包括梳状撑条一、梳状撑条二、梳状撑条三、梳状撑条四和梳状撑条五，所述梳状齿条排布的环形为四层，第一层环形即最内层包括四个梳状撑条一和两个所述梳状撑条二，第二层环形包括六个所述梳状撑条三，第三层环形包括六个所述梳状撑条四，第四层环形包括六个所述梳状撑条五。
所述梳状撑条一、梳状撑条二、梳状撑条三、梳状撑条四和梳状撑条五的长度均为794mm，所述梳状撑条一、梳状撑条二、梳状撑条三、梳状撑条四和梳状撑条五的齿数均为31个，所述梳状撑条一、梳状撑条三、梳状撑条四和梳状撑条五的齿间距均为16mm、齿宽为7.5mm，所述梳状撑条二的齿间距均为17mm、齿宽为6.5mm。
所述梳状撑条一和梳状撑条二的高度为67mm，所述梳状撑条三高度为47mm，所述梳状撑条四高度为42mm，所述梳状撑条五高度为57.5mm。
所述梳状撑条一、梳状撑条二朝向所述电抗器轴心的一侧设置有与所述中心撑板相卡接的凹槽，所述中心撑板的宽度为18mm，所述凹槽的宽度为18mm，深度为5mm。
所述梳状撑条三和梳状撑条五朝向所述电抗器轴心的一侧设置有宽度为54.5mm的凹槽。
每一层的所述梳状撑条环形均匀分布，不属于同一层的所述梳状撑条交错设置或者同一直线设置均可。
第二层六个所述梳状撑条和第三层的六个所述梳状撑条分别设置于同一直线上，第四层的六个所述梳状撑条与第三层的六个所述梳状撑条交错设置。
每一层所述梳状齿条排布而成的环形上设置有两层所述线圈，上述两层所述线圈之间固定有0.5mm二苯醚板，所述线圈共计八层。
所述线圈二层、三层之间及六层、七层之间采用多个所述绝缘杆间隔，一般采用六个所述绝缘杆，六个所述绝缘杆环形均匀分布。
所述线圈包括线圈起头和线圈完头，所述线圈起头和线圈完头贯穿所述上端板，所述线圈起头和线圈完头用于连接于外部设备。
所述电抗器的外侧还设置有风道盖板和风道绝缘板。
所述线圈起头和线圈完头上包扎有1mm纸带半叠包，硅橡胶自粘带半叠包两层，玻璃布胶带半叠包两层。
所述上端板上设置有温控探头安装孔及温控杆盖板。
所述上端板上固定有引线固定支架，用于固定所述线圈起头和线圈完头。
所述绝缘杆采用M10不锈钢绝缘螺杆。
所述上端板和下端板上均固定有若干个底托。
所述线圈采用四根漆包铝扁线，所述漆包铝扁线的厚度为4mm，宽度为15mm。
所述齿的宽度为其平行所述梳状撑条长度方向的尺寸。
电抗器相关技术要求：
1）额定数据：输入电压500V、电流为700A、电感量为5mH；
2）外型尺寸：长*宽*高 570*1000(±2)*634；
3）安装尺寸：452±1*875±1（4-14*24）（对角线984±2）；
418±1/427±1*847.5±2（4-14*24）；
4）引线起头完头焊接时，对未焊接部分用湿石棉布进行保护；
5）引出线绝缘方法：用0.05*25NOMEX纸带半叠包1mm，用0.5*25硅橡胶自粘带6531半叠包2层再用0.19×20玻璃布胶带半叠包2层，直线部分增加0.09*20云母带半叠包1层，拐角处可用0.05*25NOMEX纸整形；
6）线圈完头通过引线固定支架再焊接到引线排上，引线通过固定支架的部分用0.19×20玻璃布胶带包扎，使引线在固定支架内牢靠不松动；
7）线圈起完头与引线铝排采用铆焊连接，焊接牢固；
8）底角安装尺寸可通过调节无铝排侧底托与屏蔽之间的底托垫板并满足尺寸要求；
9）整体真空浸漆；端板及底托上的丝孔浸漆前做好防护，浸漆后清理防护物。
线圈相关技术要求：
1）线圈为H级，所有材料必须为H级及以上；另外，所有材料必须符合欧标EN45545的阻燃、防火、环保要求；
2）线圈为连续式，左绕向，线圈每层中间进行标准换位；导线每次升层的同时走S弯，次一层空出首饼；
3）线圈起头长275mm，完头长590mm，起完头从折弯处到出上端板10mm处，用0.05*25NOMEX纸T410半叠包1mm厚，用0.5*25硅橡胶自粘带6531半叠包2层，再用0.19*20玻璃布胶带半叠包2层；
4）线圈没有隔断的层间垫0.5mm二苯醚板一层；
5）导线S弯处先半叠包一层0.05*25NOMEX纸，再半叠包一层0.19*20玻璃布胶带；
6）上下端板棱边倒角R2一侧朝外。
所述交错梳齿形高通风电抗器安装于车下柜体骨部，为底座型式。
（1）主要技术参数为：
| 项点 | 单位 | 标准值 |
| 尺寸检查 | mm | 图纸 |
| 绕组电阻测量 | mΩ | 24,25℃,偏差≤10% |
| 损耗确定 | % | ±10 % |
| 电感测量 | mH | 6 |
| 绝缘电阻试验 | MΩ | ≥1000 |
| 端子间耐压试验 | V<sub>P</sub> | 6000VP，不发生匝间短路现象 |
| 单独源耐压试验 | V | ≥5000，无击穿、闪络现象。 |
（2）RAMS/LCC要求：
运用寿命：不小于32年；
年运行距离：30000公里；
年运行时间：平均每年3000个发动。
（3）电抗器的使用环境与机车的使用环境相同。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
一、本发明设计的电抗器采用连续绕制的多层圆形线圈组成，通过交错梳齿状支撑固定绝缘隔板连续绕制而成，在其横向、纵向留有风道，通风效果好，并且设计有不同尺寸、不同结构的梳状撑条一、梳状撑条二、梳状撑条三、梳状撑条四和梳状撑条五，满足机车BR1004(AZ-LoK)列供变压器和电抗器柜专用交错梳齿形高通风电抗器的要求，具有第三轨电流平波、DCDC充电的作用。
二、本发明最内层包括四个梳状撑条一和两个所述梳状撑条二，所述梳状撑条一齿间距均为16mm，梳状撑条二的齿间距均为17mm，这样设置既可以保证卡紧所述线圈，且方便线圈的缠绕，不至于线圈太紧难以换向缠绕。
三、本发明线圈主体支撑和绕制通过整体梳状支撑固定绝缘隔板固定，并限制线圈整体各个方向窜动，采用绝缘螺杆作为绝缘支撑构件，绝缘螺杆将线圈与前后安装支撑托板安装固定为一体，并辅助性增加线圈绕制整体后机械强度。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明交错梳齿形高通风电抗器的结构示意图。
图2为本发明交错梳齿形高通风电抗器的正视图。
图3为本发明交错梳齿形高通风电抗器的左视图。
图4为本发明交错梳齿形高通风电抗器的附视图。
图5为本发明线圈的A-A面剖视图。
图6为本发明线圈的B-B面剖视图。
图7为本发明线圈起头和线圈完头绝缘包扎结构示意图。
图8为本发明梳状撑条一的正视图。
图9为本发明梳状撑条二的正视图。
图10为本发明梳状撑条三的正视图。
图11为本发明梳状撑条四的正视图。
图12为本发明梳状撑条五的正视图。
图中：1为底托，2为上端板，3为风道盖板，4为线圈，5为引线固定支架，6为线圈起头，7为线圈完头，8为绝缘杆，9为线圈撑条，10为中心撑板，11为漆包铝扁线，12为梳状撑条一，13为梳状撑条二，14为梳状撑条三，15为梳状撑条四，16为梳状撑条五，17为纸带半叠包，18为硅橡胶自粘带半叠包，19为玻璃布胶带半叠包。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
交错梳齿形高通风电抗器，包括：中心撑板10、上端板2、下端板、线圈4、绝缘杆8、线圈撑条9和梳状齿条，所述上端板2和下端板平行设置，多个圆形的所述中心撑板10平行设置于所述上端板2和下端板之间，多个所述梳状齿条沿所述中心撑板10呈环形排布，所述梳状齿条的上端与所述上端板2卡接，所述梳状齿条的下端与所述下端板卡接，所述梳状齿条的齿内缠绕有所述线圈4，所述梳状齿条排布的环形为多层，所述梳状齿条排布的环形之间设置有多个所述绝缘杆8或者线圈撑条9，所述绝缘杆8的两端分别与所述上端板2和下端板连接；
所述梳状齿条包括梳状撑条一12、梳状撑条二13、梳状撑条三14、梳状撑条四15和梳状撑条五16，所述梳状齿条排布的环形为四层，第一层环形包括四个梳状撑条一12和两个所述梳状撑条二13，第二层环形包括六个所述梳状撑条三14，第三层环形包括六个所述梳状撑条四15，第四层环形包括六个所述梳状撑条五16。
所述梳状撑条一12、梳状撑条二13、梳状撑条三14、梳状撑条四15和梳状撑条五16的长度均为794mm，所述梳状撑条一12、梳状撑条二13、梳状撑条三14、梳状撑条四15和梳状撑条五16的齿数均为31个，所述梳状撑条一12、梳状撑条三14、梳状撑条四15和梳状撑条五16的齿间距均为16mm、齿宽为7.5mm，所述梳状撑条二13的齿间距均为17mm、齿宽为6.5mm。
所述梳状撑条一和梳状撑条二的高度为67mm，所述梳状撑条三高度为47mm，所述梳状撑条四高度为42mm，所述梳状撑条五高度为57.5mm。
所述梳状撑条一12、梳状撑条二13朝向所述电抗器轴心的一侧设置有与所述中心撑板10相卡接的凹槽，所述中心撑板10的宽度为18mm，所述凹槽的宽度为18mm，深度为5mm。
所述梳状撑条三14和梳状撑条五16朝向所述电抗器轴心的一侧设置有宽度为54.5mm的凹槽。
每一层所述梳状齿条排布而成的环形上设置有两层所述线圈4，两层所述线圈4之间固定有0.5mm二苯醚板，所述线圈4共计八层。
所述线圈4二层、三层之间及六层、七层之间采用多个所述绝缘杆8间隔，一般采用六个所述绝缘杆8，六个所述绝缘杆8环形均匀分布。
所述线圈4包括线圈起头6和线圈完头7，所述线圈起头6和线圈完头7贯穿所述上端板2，所述线圈起头6和线圈完头7用于连接于外部设备。
所述电抗器的外侧还设置有风道盖板3和风道绝缘板。
所述线圈起头6和线圈完头7上包扎有1mm纸带半叠包17，硅橡胶自粘带半叠包18两层，玻璃布胶带半叠包19两层。
所述上端板2上设置有温控探头安装孔及温控杆盖板。
所述上端板2上固定有引线固定支架5，用于固定所述线圈起头6和线圈完头7。
所述绝缘杆8采用M10不锈钢绝缘螺杆。
所述上端板2和下端板上均固定有若干个底托1。
所述线圈4采用四根漆包铝扁线11，所述漆包铝扁线11的厚度为4mm，宽度为15mm。
上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，包括：中心撑板（10）、上端板（2）、下端板、线圈（4）、绝缘杆（8）、线圈撑条（9）和梳状齿条，所述上端板（2）和下端板平行设置，多个圆形的所述中心撑板（10）平行设置于所述上端板（2）和下端板之间，多个所述梳状齿条沿所述中心撑板（10）呈环形排布，所述梳状齿条的上端与所述上端板（2）卡接，所述梳状齿条的下端与所述下端板卡接，所述梳状齿条的齿内缠绕有所述线圈（4），所述梳状齿条排布的环形为四层，所述梳状齿条排布的环形之间设置有多个所述绝缘杆（8）或者线圈撑条（9），所述绝缘杆（8）的两端分别与所述上端板（2）和下端板连接；
所述梳状齿条包括梳状撑条一（12）、梳状撑条二（13）、梳状撑条三（14）、梳状撑条四（15）和梳状撑条五（16），第一层环形包括四个梳状撑条一（12）和两个所述梳状撑条二（13），第二层环形包括六个所述梳状撑条三（14），第三层环形包括六个所述梳状撑条四（15），第四层环形包括六个所述梳状撑条五（16）。
2.根据权利要求1所述的交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，所述梳状撑条一（12）、梳状撑条二（13）、梳状撑条三（14）、梳状撑条四（15）和梳状撑条五（16）的长度均为794mm，所述梳状撑条一（12）、梳状撑条二（13）、梳状撑条三（14）、梳状撑条四（15）和梳状撑条五（16）的齿数均为31个，所述梳状撑条一（12）、梳状撑条三（14）、梳状撑条四（15）和梳状撑条五（16）的齿间距均为16mm、齿宽为7.5mm，所述梳状撑条二（13）的齿间距均为17mm、齿宽为6.5mm。
3.根据权利要求2所述的交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，所述梳状撑条一和梳状撑条二的高度为67mm，所述梳状撑条三高度为47mm，所述梳状撑条四高度为42mm，所述梳状撑条五高度为57.5mm。
4.根据权利要求3所述的交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，所述梳状撑条一（12）、梳状撑条二（13）朝向所述电抗器轴心的一侧设置有与所述中心撑板（10）相卡接的凹槽。
5.根据权利要求4所述的交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，所述梳状撑条三（14）和梳状撑条五（16）朝向所述电抗器轴心的一侧设置有宽度为54.5mm的凹槽。
6.根据权利要求5所述的交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，每一层所述梳状齿条排布而成的环形上设置有两层所述线圈（4），两层所述线圈（4）之间固定有0.5mm二苯醚板。
7.根据权利要求6所述的交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，所述线圈（4）二层、三层之间及六层、七层之间采用多个所述绝缘杆（8）间隔。
8.根据权利要求7所述的交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，所述线圈（4）包括线圈起头（6）和线圈完头（7），所述线圈起头（6）和线圈完头（7）贯穿所述上端板（2）。
9.根据权利要求8所述的交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，所述电抗器的外侧还设置有风道盖板（3）和风道绝缘板。
10.根据权利要求9所述的交错梳齿形高通风电抗器，其特征在于，所述线圈起头（6）和线圈完头（7）上包扎有纸带半叠包（17）1mm，硅橡胶自粘带半叠包（18）两层，玻璃布胶带半叠包（19）两层。
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