CN113764160A - 一种轨道交通用牵引变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轨道交通配电系统技术领域,尤其涉及一种轨道交通用牵引变压器,包括外壳和位于外壳内的变压器主体、散热装置、冷却装置和温控装置,散热装置包括设置于外壳外部的抽风机,外壳上设置将外壳内腔与抽风机连通的排风孔,外壳上设置控制排风孔打开/关闭的电磁阀,外壳的底板内设置将外壳内腔与外壳外部空间连通的进气道,冷却装置包括制冷机和冷气管,温控装置用于根据变压器主体的温度来控制电磁阀打开/关闭排风孔和控制经由冷气管流入外壳内腔的冷气的流量大小。本方案通过温控装置来切换风冷降温和冷气降温的方式对变压器主体进行散热降温,达到节能和高效降温的目的。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通配电设备技术领域,尤其涉及一种轨道交通用牵引变压器。
背景技术
在现代社会中,轨道交通正日益成为与人们生活联系最紧密的交通工具,随着我国轨道交通技术的迅速发展,国内的轨道交通线路基本实现全面电气化,牵引变压器作为高铁弓网系统电能传输的核心,主要用来把接触网上取得的25KV高压电压变换为供给牵引电机及其他电机、电器工作所适合的电压,因此牵引变压器是轨道交通车辆的核心、关键部件。
干式牵引变压器的体积相对较小,便于在轨道列车上安装,现在较多的轨道列车采用的是干式牵引变压器,从结构上看,干式牵引变压器主要也是由绕在共同铁芯上的两个或两个以上的线圈组成,由于轨道列车运行过程中的电流变化较大,导致牵引变压器工作中会产生大量的热量,如果不及时对牵引变压器进行散热和降温,可能会造成牵引变压器的损坏,严重时甚至引起轨道列车火灾。现有对牵引变压器进行散热和降温的方式通常单独采用风冷降温或单独采用冷气降温,单独采用风冷降温的效果不理想,单独采用冷气降温时,当变压器温度降到足够低时制冷设备还在继续耗电制冷,不利于节能环保和根据变压器温度适时调整冷却温度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好降温功能的轨道交通用牵引变压器,以防止牵引变压器温度过高引起的车辆火灾等险情。
为达到上述目的,本发明的基础方案如下:
一种轨道交通用牵引变压器,包括外壳、变压器主体、散热装置、冷却装置和温控装置;所述外壳呈封闭的箱体,所述变压器主体位于所述外壳内;
所述散热装置包括设置于所述外壳外部的抽风机,外壳上设置将外壳内腔与所述抽风机连通的排风孔,所述外壳上设置控制所述排风孔打开/关闭的电磁阀,所述电磁阀外接电源,所述外壳的底板内设置将外壳内腔与外壳外部空间连通的进气道;
所述冷却装置包括制冷机和将所述制冷机产生的冷气导入所述外壳内的冷气管;
所述温控装置用于根据所述变压器主体的温度来控制所述电磁阀打开/关闭所述排风孔和控制经由所述冷气管流入所述外壳内的冷气的流量大小。
本发明基础方案的原理和有益效果在于:
变压器正常工作温度不高时,温控装置控制电磁阀将排风孔打开,运行抽风机对外壳内腔抽气以对变压器主体进行风冷散热,抽风机抽气时外壳外部空气由进气道进入外壳内,当变压器主体发热增大风冷不能使变压器主体温度下降时,变压器主体温度升高,当温控装置检测到变压器主体温度升高到一定范围时,温控装置控制电磁阀关闭排风孔并控制冷气经由冷气管进入外壳内对变压器主体进行冷气降温,经过热交换后的冷气由进气道排出外壳外部,当经冷气降温使变压器主体的温度下降到达一定范围时,温控装置控制冷气停止经冷气管进入外壳内,并控制电磁阀打开排风孔使抽风机抽气对变压器主体进行风冷降温。
与现有技术相比,本基础方案的有益效果在于:
1.本基础方案通过温控装置来切换风冷降温和冷气降温的方式对变压器主体进行散热降温,在变压器主体发热量不大时进行风冷降温,在变压器主体发热量较大时进行冷气降温,由于风冷降温时抽风机消耗的电能远小于制冷机制冷时消耗的电能,与单纯采用风冷降温方式相比,本基础方案提高了降温效率,与单纯采用冷气降温相比,本基础方案的风冷与冷气结合的降温方式节约了能源。
2.本基础方案在对外壳内腔通入冷气时关闭了排风孔,防止刚通入外壳内腔的冷气被抽风机抽离到外壳外部,延长了冷气在外壳内的停留时间使冷气与变压器主体充分进行热交换,提高冷却效率。
进一步,所述温控装置包括气筒、导热片、直角三角斜块和流量调节阀,所述气筒呈两端封闭的筒状水平固定连接于所述外壳外的上表面,气筒外包覆保温层,所述直角三角斜块滑设于所述外壳上表面,直角三角斜块的大端靠近所述气筒,直角三角斜块的斜面沿所述气筒的轴线向远离所述气筒的方向向下倾斜,气筒内设置第一推杆和活塞,所述活塞与气筒滑动连接,所述第一推杆的一端与所述活塞连接,第一推杆的另一端沿气筒轴线伸出气筒外与所述直角三角斜块的大端连接,位于气筒内的第一推杆外套设第一弹簧,所述第一弹簧的一端与活塞固定连接,第一弹簧的另一端与气筒靠近直角三角斜块的底部固定连接;
所述导热片的一端位于所述活塞与所述气筒远离直角三角斜块的底部形成的封闭腔内,导热片的另一端延伸进所述外壳内与所述变压器主体贴合;
所述流量调节阀串联在所述冷气管上将冷气管分隔为第一气管和第二气管,流量调节阀包括阀体、第二弹簧、第三弹簧、按钮开关、固定推板、滑动推板和第二推杆,所述阀体呈竖直设置的两端封闭的筒体,阀体通过支架与外壳固定连接,阀体内滑动连接滑柱,所述第二推杆竖直设置,第二推杆的上端与所述滑柱固定连接,第二推杆的下端沿阀体的轴线伸出阀体外与所述直角三角斜块的斜面接触,第二推杆与阀体密封滑动连接,所述第二弹簧竖直设于阀体内,第二弹簧的上端与阀体的上底部连接,第二弹簧的下端与滑柱的上端面连接,所述固定推板可拆卸连接于所述第二推杆的下部,所述滑动推板位于所述固定推板与所述阀体之间与第二推杆滑动连接,所述固定推板和所述滑动推板均呈圆形板且均与所述第二推杆同轴设置,所述第三弹簧套设在固定推板和滑动推板之间的第二推杆外,第三弹簧的下端与固定推板连接,第三弹簧的上端与滑动推板连接,所述按钮开关设置于所述阀体的下端面,按钮开关串联在抽风机的电源线上;
所述第一气管的一端与所述阀体的内腔连通,第一气管的另一端伸入外壳内,所述第二气管的一端与所述阀体的内腔连通,第二气管的另一端与所述制冷机连通。
进一步,为了真实反映变压器主体的温度,使变压器主体上的温度与气筒内导热片的温度相近,在位于气筒外部的导热片上包覆保温层,用以防止导热片上的热量散失导致气筒内导热片的温度与变压器主体温度差异过大。
进一步,所述第一推杆靠近所述直角三角斜块的一端设置外螺纹,直角三角斜块上对应设置与第一推杆上外螺纹配合的内螺纹,所述直角三角斜块与所述第一推杆螺纹配合,可以通过调节直角三角斜块与第一推杆的旋合长度来调整所述第二推杆伸出阀体外的长度,进一步达到调整冷气通入外壳内腔时变压器主体的温度。
进一步,为了使冷气与变压器主体均匀接触达到变压器主体的各处均匀降温,在所述第一气管位于外壳内腔的一端设置环绕所述变压器主体的出气环,所述出气环呈环状体与所述外壳固定连接,出气环内设置中空通道和将所述中空通道与出气环外部空间连通的多个出气孔,所述出气孔指向所述变压器主体,所述中空通道与所述第一气管连通。
进一步,所述进气道包括进气主道和将进气主道与外壳内腔连通的多个进气支道,多个所述进气支道均布在所述变压器主体周围,进气支道的出气口指向所述变压器主体,抽风机抽风时,外壳外部空气经进气主道分散到各进气支道对变压器主体全方位吹气散热,提高风冷降温效果。
附图说明
图1为本发明实施例的主视图方向的结构示意图。
图2为图1中A部放大。
图3为俯视图方向出气环与变压器主体配合图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
说明书附图中的附图标记包括:外壳10、变压器主体20、抽风机30、排风孔301、电磁阀302、进气主道303、进气支道304、制冷机40、第一气管401、第二气管402、出气环403、中空通道404、出气孔405、气筒501、导热片502、直角三角斜块503、第一推杆504、活塞505、第一弹簧506、封闭腔507、阀体60、第二弹簧601、第三弹簧602、按钮开关603、固定推板604、滑动推板605、第二推杆606、滑柱607、支架608、泄气孔609。
实施例,一种轨道交通用牵引变压器,如图1-图3所示,包括外壳10和位于外壳10内的变压器主体20、散热装置、冷却装置和温控装置,外壳10呈封闭的箱体,变压器主体20防止与外壳10底板上与外壳10固定连接。
散热装置包括设置于外壳10外部的抽风机30,外壳10上设置将外壳10内腔与抽风机30连通的排风孔301,外壳10上设置控制排风孔301打开/关闭的电磁阀302,电磁阀302外接电源,外壳10的底板内设置将外壳10内腔与外壳10外部空间连通的进气道,进气道包括进气主道303和将进气主道303与外壳10内腔连通的多个进气支道304,多个进气支道304均布在变压器主体20周围,进气支道304的出气口指向变压器主体20。
冷却装置包括与外壳10固定连接的用于产生冷气的制冷机40和将制冷机40产生的冷气导入外壳10内的冷气管。
结合图1、图2,温控装置包括气筒501、导热片502、直角三角斜块503和流量调节阀,气筒501呈两端封闭的筒状,气筒501水平设置于外壳10的上表面与外壳10固定连接,气筒501外包覆保温层,直角三角斜块503设置在外壳10上,直角三角斜块503的一直角面与外壳10上表面接触并可在外壳10上表面滑动,直角三角斜块503的大端靠近气筒501,直角三角斜块503的斜面沿气筒501的轴线向远离气筒501的方向向下倾斜。
气筒501内设置第一推杆504和活塞505,活塞505与气筒501滑动连接,第一推杆504的一端与活塞505固定连接,第一推杆504的另一端沿气筒501轴线伸出气筒501外靠近直角三角斜块503的大端,直角三角斜块503的大端对应设置与第一推杆504上外螺纹配合的内螺纹,直角三角斜块503与第一推杆504螺纹连接,位于气筒501内的第一推杆504外套设第一弹簧506,第一弹簧506的一端与活塞505固定连接,第一弹簧506的另一端与气筒501靠近直角三角斜块503的底部固定连接;
结合图1、图3所示,导热片502由具有良好导热率的铜片制成,导热片502的一端位于活塞505与气筒501远离直角三角斜块503的底部形成的封闭腔507内,导热片502的另一端延伸进外壳10内并包覆贴合在变压器主体20的外表面,为防止位于气筒501外部的导热片502散发热量导致气筒501内导热片502的温度与变压器主体20温度差异过大,在气筒501外部的导热片502上包覆保温层。
结合图1、图2所示,流量调节阀串联在冷气管上将冷气管分隔为第一气管401和第二气管402,流量调节阀包括阀体60、第二弹簧601、第三弹簧602、按钮开关603、固定推板604、滑动推板605和第二推杆606,阀体60呈竖直设置的两端封闭的筒体,外壳10上固定连接支架608,阀体60与支架608固定连接,阀体60的上端部设置将阀体60内外空间连通的泄气孔609,阀体60内滑动连接滑柱607,第二推杆606竖直设置,第二推杆606的上端与滑柱607固定连接,第二推杆606的下端沿阀体60的轴线伸出阀体60外与直角三角斜块503的斜面接触,第二推杆606与阀体60密封滑动连接,第二弹簧601竖直设于阀体60内,第二弹簧601的上端与阀体60的上底部连接,第二弹簧601的下端与滑柱607的上端面连接。
固定推板604呈与第二推杆606同轴设置的圆形板,第二推杆606的下部设置外螺纹,固定推板604上设置与第二推杆606下部外螺纹配合的内螺纹,固定推板604与第二推杆606螺纹连接,滑动推板605呈与第二推杆606同轴设置的圆形板,滑动推板605上设置与第二推杆606配合的通孔,滑动推板605位于固定推板604与阀体60之间与第二推杆606滑动连接。
第三弹簧602套设在固定推板604与滑动推板605之间的第二推杆606外部,第三弹簧602的下端与固定推板604固定连接,第三弹簧602的上端与滑动推板605固定连接;按钮开关603设置于阀体60的下端面与阀体60固定连接,按钮开关603串联在抽风机30的电源线上,当按钮开关603未被按压时,按钮开关603处于断开状态使电磁阀302与电源断开连接,这时电磁阀302控制排风孔301打开,当按钮开关603被按压时,按钮开关603处于闭合状态使电磁阀302与电源接通,这时电磁阀302控制排风孔301关闭。
第一气管401的一端与阀体60的内腔连通,第一气管401的另一端伸入外壳10内腔内,第一气管401位于外壳10内腔的一端设置环绕变压器主体20的出气环403,出气环403呈环状体与外壳10固定连接,出气环403内设置中空通道404和将中空通道404与出气环403外部空间连通的多个出气孔405,出气孔405指向变压器主体20,中空通道404与第一气管401连通,第二气管402的一端与阀体60的内腔连通,第二气管402的另一端与制冷机40连通,第一气管401与阀体60的内腔连通的位置和第二气管402与阀体60的内腔连通的位置处于同一高度位置,当滑柱607在阀体60内滑动时可以将阀体60的内腔与第一气管401和第二气管402同时隔断或同时连通。
本实施例的一种轨道交通用牵引变压器的原理和有益效果在于:
变压器正常工作温度不高时,气筒501内的导热片502温度不高,气筒501内导热片502所在的封闭腔507内的空气膨胀较小,活塞505带动第一推杆504向靠近直角三角斜块503方向移动的距离较小,直角三角斜块503被推移的距离较小使得第二推杆606上升的距离较小,固定推板604通过第三弹簧602推动滑动推板605上升的距离也小,滑动推板605没有按压按钮开关603,此时电磁阀302与电源断开,排风孔301处于打开状态,抽风机30对外壳10内腔抽气以对变压器主体20进行风冷散热,抽风机30抽气时外壳10外部空气由进气道进入外壳10内腔,此时滑柱607将第一气管401和第二气管402隔开,制冷机40里的冷气无法进入外壳10内腔对变压器主体20进行冷气降温。
当变压器主体20的温度升高到一定数值时,气筒501内的导热片502的温度跟着升高使导热片502所在的封闭腔507的空气膨胀较大,这时膨胀的空气推动活塞505带动第一推杆504和直角三角斜块503向远离气筒501方向移动,进而使得第二推杆606被移动的直角三角斜块503的斜面向上推移一定距离,这时与第二推杆606连接的滑柱607向上滑动使得第一气管401与第二气管402开始连通导通将制冷机40产生的冷气导入出气环403在由出气孔405吹向变压器主体20进行冷气降温。
当变压器主体20的温度继续升高时,气筒501内的导热片502的温度跟着继续升高使得封闭腔507的气体继续膨胀将直角三角斜块503推动得越远,第二推杆606和滑柱607向上移动得越高,进而使第一气管401与第二气管402导通的通道也越大,流入外壳10内的冷气也越多,加大了对变压器的冷却力度。
第二推杆606上升使第一气管401与第二气管402导通时,随第二推杆606上升的固定推板604通过第三弹簧602推动滑动推板605上升接触并按压按钮开关603,这时电磁阀302与电源接通使排风孔301关闭,抽气机无法将外壳10内的冷气向外抽出,由于设置有第三弹簧602,当滑动推板605与按钮开关603接触时第二推杆606仍然可以向上移动调节冷气流量大小。
当变压器主体20温度下降到一定数值范围时,气筒501内的导热片502的温度跟着下降,封闭腔507内的气体膨胀减小气压降低,在第一弹簧506的弹力下活塞505、第一推杆504和直角三角斜块503向靠近封闭腔507方向移动,在第二弹簧601的弹力下滑柱607向下移动到将第一气管401与第二气管402隔断开,此时滑动推板605离开按钮开关603,按钮开关603断开使电磁阀302断电将排风孔301打开,抽风机30对外壳10内抽气进行风冷降温。
与现有常规的单纯采用风冷降温或单纯采用冷气降温相比,本方案至少具有以下有益效果:
1.本实施例方案通过设置导热片和气筒来监测变压器主体的温度,并根据变压器主体的温度的变化切换风冷降温和冷气降温的方式对变压器主体进行散热降温,在变压器主体发热量不大时进行风冷降温,在变压器主体发热量较大时进行冷气降温,由于风冷降温时抽风机消耗的电能远小于制冷机制冷时消耗的电能,与单纯采用风冷降温方式相比,本实施例方案提高了降温效率,与单纯采用冷气降温相比,本基础方案的风冷与冷气结合的降温方式节约了能源。
2.本实施例方案通过设置流量调节阀与导热片和气筒结合来调节对变压器主体降温的冷气的流量大小,根据变压器主体的温度变化确定流量的变化,不同于价格高昂的电子温控元件和变频制冷设备,本流量调节阀结构简单可靠,成本投入少,减少设备投入成本。
3.本实施例方案在对外壳内腔通入冷气时关闭了排风孔,防止刚通入外壳内腔的冷气被抽风机抽离到外壳外部,延长了冷气在外壳内的停留时间使冷气与变压器主体充分进行热交换,提高冷却效率。
4.本实施例设置了出气环和进气支道,进一步提高了对变压器主体的降温效果。
5.本实施例可以通过改变直角三角斜块与第一推杆的旋合长度来确定变压器主体的温度升高到多少时切换到冷气降温模式。
以上的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (6)
1.一种轨道交通用牵引变压器,包括外壳和位于所述外壳内的变压器主体,所述外壳呈封闭的箱体,其特征在于:还包括散热装置、冷却装置和温控装置;
所述散热装置包括设置于所述外壳外部的抽风机,外壳上设置将外壳内腔与所述抽风机连通的排风孔,所述外壳上设置控制所述排风孔打开/关闭的电磁阀,所述电磁阀外接电源,所述外壳的底板内设置将外壳内腔与外壳外部空间连通的进气道;
所述冷却装置包括制冷机和将所述制冷机产生的冷气导入所述外壳内的冷气管;
所述温控装置用于根据所述变压器主体的温度来控制所述电磁阀打开/关闭所述排风孔和控制经由所述冷气管流入所述外壳内腔的冷气的流量大小。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通用牵引变压器,其特征在于:所述温控装置包括气筒、导热片、直角三角斜块和流量调节阀,所述气筒呈两端封闭的筒状水平固定连接于所述外壳外的上表面,气筒外包覆保温层,所述直角三角斜块滑设于所述外壳的上表面,直角三角斜块的大端靠近所述气筒,直角三角斜块的斜面沿所述气筒的轴线向远离所述气筒的方向向下倾斜,气筒内设置第一推杆和活塞,所述活塞与气筒滑动连接,所述第一推杆的一端与所述活塞连接,第一推杆的另一端沿气筒轴线伸出气筒外与所述直角三角斜块的大端连接,位于气筒内的第一推杆外套设第一弹簧,所述第一弹簧的一端与活塞固定连接,第一弹簧的另一端与气筒靠近直角三角斜块的底部固定连接;
所述导热片的一端位于所述活塞与所述气筒远离直角三角斜块的底部形成的封闭腔内,导热片的另一端延伸进所述外壳内与所述变压器主体贴合;
所述流量调节阀串联在所述冷气管上将冷气管分隔为第一气管和第二气管,流量调节阀包括阀体、第二弹簧、第三弹簧、按钮开关、固定推板、滑动推板和第二推杆,所述阀体呈竖直设置的两端封闭的筒体,阀体通过支架与外壳固定连接,阀体内滑动连接滑柱,所述第二推杆竖直设置,第二推杆的上端与所述滑柱固定连接,第二推杆的下端沿阀体的轴线伸出阀体外与所述直角三角斜块的斜面接触,第二推杆与阀体密封滑动连接,所述第二弹簧竖直设于阀体内,第二弹簧的上端与阀体的上底部连接,第二弹簧的下端与滑柱的上端面连接,所述固定推板可拆卸连接于所述第二推杆的下部,所述滑动推板位于所述固定推板与所述阀体之间与第二推杆滑动连接,所述固定推板和所述滑动推板均呈圆形板且均与所述第二推杆同轴设置,所述第三弹簧套设在固定推板与滑动推板之间的第二推杆外,第三弹簧的下端与固定推板连接,第三弹簧的上端与滑动推板连接,所述按钮开关设置于所述阀体的下端面,按钮开关串联在抽风机的电源线上;
所述第一气管的一端与所述阀体的内腔连通,第一气管的另一端伸入外壳内,所述第二气管的一端与所述阀体的内腔连通,第二气管的另一端与所述制冷机连通。
3.根据权利要求2所述的一种轨道交通用牵引变压器,其特征在于:位于气筒外部的导热片上包覆保温层。
4.根据权利要求3所述的一种轨道交通用牵引变压器,其特征在于:所述第一推杆靠近所述直角三角斜块的一端设置外螺纹,直角三角斜块的大端对应设置与第一推杆上外螺纹配合的内螺纹,所述直角三角斜块与所述第一推杆螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的一种轨道交通用牵引变压器,其特征在于:在所述第一气管位于外壳内腔的一端设置环绕所述变压器主体的出气环,所述出气环呈环状体与所述外壳固定连接,出气环内设置中空通道和将所述中空通道与出气环外部空间连通的多个出气孔,所述出气孔指向所述变压器主体,所述中空通道与所述第一气管连通。
6.根据权利要求5所述的一种轨道交通用牵引变压器,其特征在于:所述进气道包括进气主道和将进气主道与外壳内腔连通的多个进气支道,多个所述进气支道均布在所述变压器主体周围,进气支道的出气口指向所述变压器主体。
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