JPH0883724A - 電気機関車用変圧器及びその巻線装置 - Google Patents

電気機関車用変圧器及びその巻線装置

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JPH0883724A
JPH0883724A JP7108263A JP10826395A JPH0883724A JP H0883724 A JPH0883724 A JP H0883724A JP 7108263 A JP7108263 A JP 7108263A JP 10826395 A JP10826395 A JP 10826395A JP H0883724 A JPH0883724 A JP H0883724A
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JP
Japan
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winding
transformer
voltage
windings
coil
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JP7108263A
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Walter Mueller
ミユラー ワルター
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F36/00—Transformers with superconductive windings or with windings operating at cryogenic temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超伝導巻線を備えた電気機関車用変圧器及び
その巻線装置のためのコンパクトな構造を提供する。 【構成】駆動装置に電力を供給する変圧器、特に電気機
関車用変圧器において、コンパクトな構造を得るため
に、変圧器は超伝導巻線１を備え、クライオスタット容
器内に設置される。巻線装置１は給電されるべき各駆動
装置に対して１つの巻線群Ｗ１乃至Ｗ４を備え、これら
の巻線群はそれぞれ１つの高圧巻線ＯＳ１乃至ＯＳ４、
１つの低圧巻線ＵＳ１乃至ＵＳ４及び少なくとも１つの
漏れ抑制巻線Ｓ１１乃至Ｓ４２を備える。高圧巻線ＯＳ
１乃至ＯＳ４は直列に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超伝導巻線を備えた
電気機関車用変圧器及びその巻線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気的に駆動される機関車に使用される
変圧器は、通常、単相変圧器として構成されている。架
線を介して変圧器に供給される交流電圧はその饋電系統
に応じて１５及び２５ＫＶである。駆動のため多くの場
合複数の電動機が設けられる。必要な駆動電力を電気的
に制御するためには、変圧器は低圧側にそれぞれの電動
機に対応した複数の巻線を備え、投入される電動機の必
要数に応じてこの巻線に部分的に電流を流すことが必要
である。このような要求から従来の変圧器はそれぞれ１
個の高圧巻線に対応する複数個の例えば４個の低圧巻線
を備えている。高圧巻線はその場合並列接続されてい
る。これらの巻線は場合によっては鉄心の幾つかの脚に
分配して装着され、そして各巻線群はまた加熱装置或い
はその他の補助装置を運転するための付加的な巻線を備
えることができる。このような従来の変圧器はその構造
上例えば損失や寸法が大きいという公知の欠点を有して
いる。
【０００３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３２
７０３号明細書によれば超伝導巻線装置を備えた電気機
関車用変圧器は公知である。この巻線或いは鉄心につい
ての詳細はそこには記載されていない。またスイス連邦
共和国特許第３９７０６６号明細書により高圧巻線が直
列に接続されている車両用変圧器の巻線構成が公知であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、小
さな構造、従って僅かな所要空間しか必要としない電気
機関車用変圧器及びその巻線装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、電気機関車用変圧器がクライオスタット容器内に
おいて鉄心に装着されかつそれぞれ駆動電動機に対応す
る多数の巻線群を有する超伝導巻線装置を備え、この巻
線群はそれぞれ１つの高圧巻線、１つの低圧巻線及び少
なくとも１つの漏れ抑制巻線を備えるとともに前記の高
圧巻線が直列に接続されていることによって解決され
る。
【０００６】また巻線装置に関するこの発明の課題は、
駆動電動機、特に電気機関車の駆動装置に給電する超伝
導変圧器において、各駆動電動機に対して１つの低圧巻
線、１つの高圧巻線及び少なくとも１つの漏れ抑制巻線
を備えた１つの巻線群が付設され、その際高圧巻線は直
列に接続されることによって解決される。
【０００７】
【作用】この発明は、電気機関車において超伝導変圧器
の技術を導入した全く新しい方式を提供するものであ
る。この場合超伝導を得るための付加的な経費にもかか
わらずこの技術を適用する際の利点が十分に期待され
る。この発明による変圧器の要部の重量は従来の変圧器
の重量の約１／６に過ぎない。約５ＭＶＡの変圧器の鉄
心寸法の比較においても、約１０００×３９０ｍｍの窓
寸法を持つ従来の鉄心に対してこの発明では８３０×２
００ｍｍしか必要でないことが判明した。
【０００８】また、この種の巻線装置は超伝導構成にお
いて特に小形の構造が可能となる。というのは高圧巻線
に対して細い導体しか使用されないからである。超伝導
のために必要な冷却装置の大きさは特に超伝導導体にお
ける残留損熱に関係する。これは通常単位容積当たり一
定値で与えられる。即ち、巻回された導体容積或いは全
体の必要な導体長が冷却装置の寸法を決める。従来の巻
線構成では各低圧巻線に高圧巻線の並列分路が付設され
ているので、超伝導変圧器において前記の解決案に対し
ては莫大な余分の経費を招来することになろう。この発
明で使用される導体はマルチフィラメント導体として構
成され、４５０アンペア（Ａ）までの電流を流すことが
できる。それ故この導体は、通常、高圧巻線の全所要電
流（この例では３００Ａ）に対して充分である。従って
従来技術のように４個の並列分路に配分するのではかな
りの過大寸法となる。
【０００９】４個の高圧巻線は直列に接続され、これに
各１つの低圧巻線と好ましくは２つの漏れ抑制巻線が付
設されるのがよい。漏れ抑制巻線は多重同心に閉鎖する
漏れ磁束通路を形成し、磁束がクライオスタット容器を
離れることないようにすると共に、また他の低圧巻線の
整流間隙において丁度電流が流れている低圧巻線へのエ
ネルギーの伝達を良好にする。さらにこの漏れ抑制巻線
は補助装置、例えば加熱装置或いは補助運転変換器に対
する電源として有利に使用される。
【００１０】巻線装置は所定の空隙を備えたカットスト
リップ巻鉄心に配置されるのがよい。これにより鉄心の
所定の直流アンペア回数にもかかわらず単方向磁束成分
が飽和誘導の端数にしかならない。このようにして変換
器用変圧器の単相鉄心における直流予備磁化の問題が解
決される。このことは即ち運転中における鉄心の完全飽
和を招来し、特に鉄心断面の小さい変圧器に対して有効
であり、また超伝導巻線を備えて重量を最小化された変
圧器において特に際立っている。
【００１１】
【実施例】この発明の実施例を以下に図面に基づいて詳
しく説明する。
【００１２】図１は変換器により制御される車両駆動装
置の電動機のための、特に電気機関車に使用される超伝
導変圧器の巻線装置１を概略的に示す。給電電圧Ｕはこ
の場合直列接続された高圧巻線ＯＳ１乃至ＯＳ４に供給
される。このような高圧巻線の直列接続は従来公知の変
圧器においては、電流が大きくなり、そのために必要な
導体断面積により不可能であった。これは、高耐電流で
導体断面積が小さい超伝導導体をもってして初めて可能
である。高圧巻線ＯＳ１乃至ＯＳ４にはそれぞれ対応の
低圧巻線ＵＳ１乃至ＵＳ４が空間的にかつ電気的に付設
されている。それぞれの低圧巻線ＵＳ１乃至ＵＳ４はそ
の場合その端子Ａ１乃至Ａ４によりそれぞれ１つの、こ
こでは示されていない変換器及び車両電動機を備えた駆
動ユニットに電気的に接続される。巻線装置１にエネル
ギーを均一に配分するために、それぞれ１つの車両電動
機に対応するそれぞれの巻線群Ｗ１乃至Ｗ４はそれぞれ
２つの漏れ抑制巻線Ｓ１１乃至Ｓ４２を有する。これら
の漏れ抑制巻線Ｓ１１乃至Ｓ４２は多重同心的にそれ自
体で閉鎖する漏れ磁束回路を、漏れ磁束がここには図示
されていないクライオスタット容器から離れないように
形成するものである。さらにこの漏れ抑制巻線はまたそ
の都度の他の低圧巻線の整流間隙においてそれぞれ丁度
電流が流れている低圧巻線への良好なエネルギー伝達を
行うようにする。
【００１３】互いに並列に接続された漏れ抑制巻線Ｓ１
１乃至Ｓ４２は補助駆動装置、特に補助駆動変換器やそ
の他の必要電源のための電圧ＨＢを発生するためにも使
用される。
【００１４】図示の巻線装置１は例えば４個の車両電動
機に対して設計されている。
【００１５】この巻線装置１の鉄心はここには図示され
ていないが、特に一定に設定された空隙を持つカットス
トリップ巻鉄心として形成されるのが好ましい。これに
より単方向磁束成分は変換器の点弧角の非対称によって
生ずる直流通電の際に飽和誘導の端数にしかならない。
巻線装置１を備えた変圧器は超伝導に構成されているの
で、この変圧器は図示してないクライオスタット容器内
に冷却装置とともに設置される。クライオスタット容器
は鉄心を室温もしくは運転温度で収容するために、円形
或いは四角形断面の２つのトンネルを、場合によっては
固有の鉄心冷却系とともに内包する。巻線群Ｗ１、Ｗ
２、及びＷ３、Ｗ４はその場合例えばそれぞれ１つの鉄
心脚に装着される。巻線装置１の巻線はその使用例に応
じて例えば円盤コイル或いは層巻線として構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による超伝導装置の概略構成図。
【符号の説明】
１ 巻線装置 Ｗ１乃至Ｗ４ 巻線群 Ｕ 運転電圧 ＯＳ１乃至ＯＳ４ 高圧巻線 ＵＳ１乃至ＵＳ４ 低圧巻線 ＨＢ 補助電圧 Ｓ１１乃至Ｓ４２ 漏れ抑制巻線 Ａ１乃至Ａ４ 端子

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 クライオスタット容器内で鉄心に装着さ
    れかつそれぞれ駆動装置に対応する多数の巻線群（Ｗ１
    乃至Ｗ４）を有する超伝導巻線装置（１）を備え、巻線
    群（Ｗ１乃至Ｗ４）はそれぞれ１つの高圧巻線（ＯＳ１
    乃至ＯＳ４）、１つの低圧巻線（ＵＳ１乃至ＵＳ４）及
    び少なくとも１つの漏れ抑制巻線（Ｓ１１乃至Ｓ４２）
    を有しかつ高圧巻線（ＯＳ１乃至ＯＳ４）が直列に接続
    されている電気機関車用変圧器。
  2. 【請求項２】 各巻線群（Ｗ１乃至Ｗ４）に少なくとも
    対として並列接続された２つの漏れ抑制巻線（Ｓ１１乃
    至Ｓ４２）が設けられている請求項１記載の電気機関車
    用変圧器。
  3. 【請求項３】 漏れ抑制巻線（Ｓ１１乃至Ｓ４２）はす
    べて並列接続されている請求項２記載の電気機関車用変
    圧器。
  4. 【請求項４】 漏れ抑制巻線（Ｓ１１乃至Ｓ４２）が補
    助電圧を形成するために利用される請求項１乃至３の１
    つに記載の電気機関車用変圧器。
  5. 【請求項５】 鉄心が空隙を備えたカットストリップ巻
    鉄心として形成されている請求項１乃至４の１つに記載
    の電気機関車用変圧器。
  6. 【請求項６】 駆動装置、特に電気機関車の駆動装置に
    電力を供給するための超伝導変圧器の巻線装置（１）で
    あって、各駆動装置に１つの高圧巻線（ＯＳ１乃至ＯＳ
    ４）、１つの低圧巻線（ＵＳ１乃至ＵＳ４）及び少なく
    とも１つの漏れ抑制巻線（Ｓ１１乃至Ｓ４２）を備える
    １つの巻線群（Ｗ１乃至Ｗ４）が付設され、高圧巻線
    （ＯＳ１乃至ＯＳ４）が直列に接続されている超伝導変
    圧器の巻線装置。
  7. 【請求項７】 各巻線群（Ｗ１乃至Ｗ４）ごとに少なく
    とも対として並列接続された２つの漏れ抑制巻線（Ｓ１
    １乃至Ｓ４２）が設けられている請求項６記載の巻線装
    置。
  8. 【請求項８】 漏れ抑制巻線（Ｓ１１乃至Ｓ４２）がす
    べて並列接続されている請求項７記載の巻線装置。
  9. 【請求項９】 漏れ抑制巻線（Ｓ１１乃至Ｓ４２）が補
    助電圧を形成するために利用される請求項６乃至８の１
    つに記載の巻線装置。
  10. 【請求項１０】 カットストリップ巻鉄心として形成さ
    れている鉄心を備えた請求項６乃至９の１つに記載の巻
    線装置。
  11. 【請求項１１】 カットストリップ巻鉄心が所定の空隙
    を備えている請求項１０記載の巻線装置。
JP7108263A 1994-04-11 1995-04-07 電気機関車用変圧器及びその巻線装置 Pending JPH0883724A (ja)

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DE4412412A DE4412412C2 (de) 1994-04-11 1994-04-11 Lokomotivtransformator und Wicklungsanordnung hierzu
DE4412412.0 1994-04-11

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EP (1) EP0676777B1 (ja)
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AT (1) ATE167953T1 (ja)
DE (2) DE4412412C2 (ja)

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