SK1842010U1 - Circuit design and vehicle traction transformer electric locomotives - Google Patents

Circuit design and vehicle traction transformer electric locomotives Download PDF

Info

Publication number
SK1842010U1
SK1842010U1 SK184-2010U SK1842010U SK1842010U1 SK 1842010 U1 SK1842010 U1 SK 1842010U1 SK 1842010 U SK1842010 U SK 1842010U SK 1842010 U1 SK1842010 U1 SK 1842010U1
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
transformer
winding
magnetic circuit
longitudinal axis
sheets
Prior art date
Application number
SK184-2010U
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK6037Y1 (en
Inventor
Jozef Buday
Jozef Kuchta
Original Assignee
EVPÚ, a. s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EVPÚ, a. s. filed Critical EVPÚ, a. s.
Priority to SK184-2010U priority Critical patent/SK6037Y1/en
Publication of SK1842010U1 publication Critical patent/SK1842010U1/en
Publication of SK6037Y1 publication Critical patent/SK6037Y1/en

Links

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Obvodové a konštrukčné riešenie trakčného vozidlového transformátora elektrických rušňov, kde trakčný vozidlový transformátor (110), umiestnený v nádobe (170), obsahuje vlastné vyhotovenie magnetického obvodu (120), je vybavený vstupným vinutím (130), motorovými vinutiami (140, 141) a terciárnym vinutím (160), kde rozloženie a usporiadanie vinutí transformátora (110) je na oboch stĺpoch (126, 127) magnetického obvodu (120) ako striedavé vinutie a vstupné vinutie (130) je rozdelené na tri sekcie primárnych vinutí (131, 132, 133), pričom vozidlový transformátor (110) je umiestnený v nádobe (170) tak, že pozdĺžna os magnetického obvodu (171) je rovnobežná s pozdĺžnou osou (172) rušňa (100) a pozdĺžnou osou bloku tlmiviek (173) a kde závity (145) sekcií cievok (142, 143) motorových vinutí (140, 141) sú vybavené medzizávitovou izoláciou (150). Magnetický obvod (120) je jednofázový, jadrového typu, s obdĺžnikovým prierezom jadra (121), zložený z orientovaných transformátorových plechov (122, 123) dvoch rozdielnych dĺžok, so šikmými strihmi v styku v rohoch (124) a navzájom sa prelínajúcich v dvoch po sebe nasledujúcich vrstvách, pričom plechy (122, 123) v stykových miestach v rohu (124) obsahujú pomocné otvory (125) slúžiace na skladanie bez prídavných vzduchových medzier a prekríženia plechov v tej istej vrstve. Medzizávitová izolácia (150) závitov (145) pozostáva z dielov vlnitej elektrotechnickej transformátorovej lepenky troch rozličných tvarov (151, 152, 153), upevnenej a vystredenej medzi jednotlivé závity (145) dištančnými vložkami (154) a sťahovacích stĺpikov (155) so zaisťovacími maticami (156), zabezpečujúcimi axiálne a radiálneThe peripheral and structural design of a traction vehicle transformer of electric locomotives, wherein the traction vehicle transformer (110) disposed in the container (170) comprises an inherent embodiment of the magnetic circuit (120), is provided with an input winding (130), motor windings (140, 141) and a tertiary winding (160), wherein the distribution and arrangement of the transformer winding (110) is on both columns (126, 127) of the magnetic circuit (120) as an alternating winding and the input winding (130) is divided into three sections of primary windings (131, 132, 133), wherein the vehicle transformer (110) is disposed in the container (170) such that the longitudinal axis of the magnetic circuit (171) is parallel to the longitudinal axis (172) of the locator (100) and the longitudinal axis of the choke block (173) and where the threads ( 145) the coil sections (142, 143) of the motor windings (140, 141) are provided with inter-threaded insulation (150). The magnetic circuit (120) is of a single-phase, nuclear type, with a rectangular cross-section of the core (121), consisting of oriented transformer sheets (122, 123) of two different lengths, with oblique cuts in contact at corners (124) and mutually overlapping at two the successive layers, wherein the sheets (122, 123) at the contact points in the corner (124) comprise auxiliary openings (125) for folding without additional air gaps and crossing the sheets in the same layer. The thread intermediate insulation (150) (145) consists of corrugated electrical transformer board parts of three different shapes (151, 152, 153) fixed and centered between the individual threads (145) by spacers (154) and tightening columns (155) with locking nuts (156) axially and radially

Description

Obvodové a konštrukčné riešenie trakčného vozidlového transformátora pre elektrické rušne.Perimeter and construction solution of traction vehicle transformer for electric locomotives.

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa týka obvodového a konštrukčného riešenia aktívnych časti a priestorového umiestnenia trakčného vozidlového transformátora požadovaného pre realizáciu prestavby jednosystémových elektrických rušňov na dvoj systémové rušne.The technical solution concerns the peripheral and structural design of the active parts and the spatial location of the traction vehicle transformer required for the realization of the conversion of one-system electric locomotives to two system locomotives.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Pre elektrifikované železničné trate ako západnej, tak východnej Európy je charakteristické, že v nich prevažuje jednofázový striedavý trakčný systém AC 25 kV, 50 (60) Hz, alebo 15 kV, 16,7 Hz nad jednosmerným systémom DC 3000 V a 1500 V. Zvyšovanie prepravných rýchlosti vlakov vyžaduje disponovať elektrickými rušňami s vyššími trvalými trakčnými výkonmi. Zvyšovanie trakčných výkonov rušňov na tratiach elektrifikovaných DC systémom 3000 V je okrem iného obmedzené maximálnou veľkosťou trakčného prúdu na prechode „trolejový drôt - zberač“, ktorý nie je možné bez obmedzenia zvyšovať. Z tohto dôvodu sa nové moderné a vysokorýchlostné trate elektrifikujú jednofázovou AC sústavou a u starších tratí elektrifikovaných DC sústavou sa prestavujú na AC sústavu. Podobná situácia je aj v SR, kedy v roku 2005 bolo rozhodnuté o postupnej výmene DC trakčného systému za jednofázový AC systém 25 kV, 50 Hz. Postupná prestavba DC trakčného systému na AC systém vyžaduje, aby elektrické rušne - jednosystémové, zabezpečujúce vozbu vlakov na DC systéme - vzhľadom na celkový svoj technický stav a zostatkovú hodnotu boli prestavané na dvoj systémové. Táto prestavba je v prvom rade aktuálna pre rušne r. 163 ar.162, ktoré doposiaľ uskutočňujú prepravu prevažne osobných vlakov a rýchlikov na tratiach elektrifikovaných trakčnou sústavou 3 kV DC. Technická stránka prestavby je principiálne v prvom rade podmienená doplnením týchto vozidiel o trakčný vozidlový transformátor, ktorý z hľadiska svojich mechanických rozmerov a hmotnosti predstavuje rozhodujúci komponent elektrickej výzbroje rušňa. Z hľadiska vyhotovenia chladiaceho média je trakčný vozidlový transformátor takmer výlučne s kvapalinovým - olejovým chladením a nútenou cirkuláciou oleja, ktorý je ochladzovaný v samostatných chladičoch ofukovaných vzduchom generovaným ventilátormi umiestnenými v skrini rušňa. Určenie základných geometrických rozmerov transformátora, elektromagnetický a tepelný návrh a konštrukčné riešenie trakčného transformátora je ovplyvnené celým radom požiadaviek elektrického, mechanického a ekonomického charakteru. Žiadna z požiadaviek nemôže byť riešená samostatne, ale v súvzťažnosti s ostatnými požiadavkami.The electrified railway lines of both Western and Eastern Europe are characterized by a single-phase AC traction system of 25 kV, 50 (60) Hz, or 15 kV, 16.7 Hz, prevailing over the DC 3000 V and 1500 V DC systems. train speeds require the use of electric locomotives with higher continuous traction power. Increasing the traction power of locomotives on lines electrified by the DC 3000 V system is limited, inter alia, by the maximum traction current at the 'contact wire - pantograph' transition, which cannot be increased without restriction. For this reason, new modern and high-speed lines are electrified by a single-phase AC system and are converted to an AC system for older lines electrified by a DC system. A similar situation exists in the Slovak Republic, when in 2005 it was decided to gradually replace the DC traction system with a single-phase AC system of 25 kV, 50 Hz. The gradual conversion of the DC traction system to an AC system requires that electric locomotives - single-system, ensuring the running of trains on the DC-system - be converted to two systems, given their overall technical condition and residual value. This conversion is primarily up-to-date for busy r. 163 ar.162, which have so far been carrying mostly passenger trains and express trains on lines electrified by the 3 kV DC traction system. The technical aspect of the conversion is primarily conditioned by the addition of these vehicles to the traction vehicle transformer, which, in terms of its mechanical dimensions and weight, is a decisive component of electrical equipment. In terms of coolant design, the traction vehicle transformer is almost exclusively with liquid-oil cooling and forced oil circulation, which is cooled in separate coolers blown by air-generated fans located in the locomotive box. The determination of the basic geometrical dimensions of the transformer, the electromagnetic and thermal design and the design of the traction transformer are influenced by a number of requirements of electrical, mechanical and economic nature. None of the requirements can be dealt with separately, but in conjunction with other requirements.

Elektrické požiadavky vyplývajú bezprostredne zo spolupráce sústavy trakčný vozidlový transformátor - diódový usmerňovač, z ktorej plynú požiadavky na hodnotu napätia nakrátko transformátora. Absolútna hodnota napätia nakrátko transformátora je závislá od typu použitého usmerňovača, ktorý je determinovaný druhom prenosu trakčného výkonu trakčnými motormi a požiadavkou na rekuperáciu brzdnej energie. V rušňoch používajúcich jednosmerné trakčné motory absolútna hodnota napätia nakrátko medzi vstupným a výstupnými motorovými vinutiami sa obvykle pohybuje v intervale 10 až 12%. Pri prenosoch výkonu rušňov osadených asynchrónnymi trakčnými motormi hodnota napätia nakrátko dosahuje 35 až 45%. Takéto rozdielne hodnoty napätia nakrátko je možno dosahovať takmer výlučne osobitnými a navzájom rozdielnymi usporiadaniami jednotlivých vinutí na jadre transformátora. Predpokladané zvýšenie trakčného výkonu prestavovaných rušňov s ponechaním diódových usmerňovačov a jednosmernými trakčnými motormi však vyžaduje znížiť hodnotu napätia nakrátko pod vyššie uvedenú hodnotu 10 %, čo vyžaduje odlišné usporiadanie vinutí transformátora oproti doteraz použitých usporiadaní v dvoj systémových rušňoch.Electrical requirements result directly from the cooperation of the traction vehicle transformer - diode rectifier system, from which the requirements for the short-circuit voltage of the transformer result. The absolute value of the short-circuit voltage of the transformer depends on the type of rectifier used, which is determined by the type of traction power transmission by the traction motors and the demand for braking energy recovery. In locomotives using DC traction motors, the absolute value of the short-circuit voltage between the input and output motor windings is usually between 10 and 12%. For power transmissions of locomotives equipped with asynchronous traction motors, the short-circuit voltage is 35 to 45%. Such different short-circuit voltage values can be achieved almost exclusively by the separate and different arrangements of the individual windings on the transformer core. However, the anticipated increase in traction power of converted locomotives with diode rectifiers and DC traction motors requires that the short-circuit voltage be reduced below the 10% above, requiring a different transformer winding arrangement than the previously used dual system locator arrangements.

Trakčné vozidlové transformátory sú napájané napätím z trakčného vedenia, pre ktoré je charakteristická značná tolerancia od menovitej hodnoty 25 kV. Horná odchýlka od menovitej hodnoty napájacieho napätia v trakčnom vedení v AC systéme vyžaduje také dimenzovanie magnetického obvodu transformátora, aby bolo zabezpečené, že ani pri medznom krátkodobom maximálnom napätí v trakčnom vedení ktoré môže dosahovať hodnotu 29 k V, nedôjde k presýteniu magnetického obvodu, ktoré sa prejaví ako zvýšeným prúdom naprázdno, tak predovšetkým nadmerným hlukom magnetického obvodu. Prúd naprázdno je vektorovým súčtom magnetizačného prúdu a prúdu pokrývajúceho straty v plechoch (železe) magnetického obvodu. Z hľadiska absolútnej hodnoty prúdu naprázdno rozhodujúcou je zložka magnetizačného prúdu, ktorá je závislá od amplitúdy magnetickej indukcie v magnetickom obvode a od tvaru styku plechov jarma a spojok (tupý styk, preplátovaný styk a pod.) a od veľkosti parazitných vzduchových medzier na týchto stykoch. V súčasnosti používané jedno- a dvojsystémové rušne sú vystrojené transformátormi u ktorých magnetický obvod je vyhotovený s plechmi skladanými zásadne s kolmými ( 90°) preplátovanými stykmi.Traction vehicle transformers are supplied with voltage from the traction line, which is characterized by a considerable tolerance from the nominal value of 25 kV. The upper deviation from the AC line voltage rating of the AC system requires that the transformer magnetic circuit be sized to ensure that even at the short-term maximum traction line voltage that can reach 29 kV, the magnetic circuit does not become oversaturated. manifests both by increased no-load current and, above all, by excessive noise of the magnetic circuit. The no-load current is a vector sum of the magnetizing current and the current covering the losses in the plates (iron) of the magnetic circuit. The absolute value of the no-load current is decisive for the magnetizing current component, which depends on the amplitude of the magnetic induction in the magnetic circuit and the shape of the yoke and clutch plates (butt contact, overlap contact, etc.) and the size of the airborne gaps. The currently used single- and dual-system locomotives are equipped with transformers in which the magnetic circuit is made of sheets folded essentially with perpendicular (90 °) overlapping connections.

Trakčný vozidlový transformátor napája cez diódové usmerňovače a kotvové impulzné meniče dve skupiny jednosmerných trakčných motorov s cudzím budením, pričom každá skupina pozostáva z dvoch do série zapojených trakčných motorov. Dosiahnutie požadovaného trvalého trakčného výkonu trakčných motorov s hodnotou 800 kW a pri napätí motorov 1500V sú prúdy sekundárnych vinutí nad 1000 A. Takéto hodnoty prúdov vyžadujú odpovedajúce riešenie vyhotovenia vinutia ajednotlivých závitov požadovaného prierezu, systém ich medzizávitovej izolácie s primerane intenzívnym chladením jednotlivých závitov. Trakčné transformátory použité v dvoj systémových vozidlách r.361 a r.362 mali systém medzizávitovej izolácie vytvorený veľkým počtom izolačných dištancov, ktoré boli k jednotlivým závitom prinitované nemagnetickými a elektricky nevodivými nitmi cez prídavné otvory vo jednotlivých závitoch, čím dochádzalo k lokálnemu zníženiu celkového prierezu sekundárnych vodičov. Ďalším nedostatkom takéhoto vyhotovenie medzizávitovej izolácie je vysoká časová spotreba jej zhotovenia.The traction vehicle transformer supplies two groups of DC drive traction motors via diode rectifiers and anchor pulse converters, each group consisting of two traction motors connected in series. Achieving the required continuous traction power of traction motors with a value of 800 kW and at a voltage of 1500V, the secondary winding currents are above 1000 A. Such current values require a corresponding winding solution and individual threads of the required cross section. The traction transformers used in the two system vehicles r.361 and r.362 had an inter-turn insulation system created by a large number of insulating spacers, which were riveted to the individual threads by non-magnetic and electrically non-conductive threads through the additional holes in the individual threads. drivers. Another drawback of such an embodiment of the inter-thread insulation is the high time consuming of its construction.

Doterajšie riešenie priestorového usporiadania trakčného vozidlového transformátora v dvoj systémových rušňoch r.361 a r.362 sa vyznačovalo tým, že vozidlový transformátor bol uložený v jednom spoločnom ráme s blokom tlmiviek. Predmetný blok tlmiviek svojimi rozmermi a hmotnosťou predstavuje takmer polovicu hmotnosti vozidlového transformátora a v ráme rušňa je umiestnený je tak, že jeho pozdĺžna os je rovnobežná s pozdĺžnou osou rušňa a naopak vozidlový transformátor svojou pozdĺžnou osou je umiestnený kolmo na blok tlmiviek. Takéto priestorové rozmiestnenie vozidlového transformátora neumožňuje akékoľvek zvyšovanie jeho typového výkonu, s ktorým prestavba jednosystémového rušňa na dvojsystémový odôvodnene uvažuje.The current solution of the spatial arrangement of the traction vehicle transformer in the two system locomotives r.361 and r.362 was characterized by the fact that the vehicle transformer was mounted in one common frame with the choke block. The choke block with its dimensions and weight represents almost half the weight of the vehicle transformer and is located in the locomotive frame such that its longitudinal axis is parallel to the longitudinal axis of the locomotive and vice versa the vehicle transformer with its longitudinal axis is perpendicular to the choke block. Such a spatial layout of the on-board transformer does not allow any increase in its type power, which the conversion of a single-system locomotive into a dual-system locomotive is reasonably contemplated.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky odstraňuje obvodové a konštrukčné riešenie a umiestnenie trakčného vozidlového transformátora pre elektrické rušne podľa úžitkového vzoru, ktorého podstatou je, že trakčný vozidlový transformátor umiestnený v nádobe , obsahuje vlastné vyhotovenie magnetického obvodu, je opatrený vstupným vinutím, výstupnými motorovými vinutiami a terciálnym vinutím, kde rozloženie a usporiadanie vinutí transformátora je na oboch stĺpoch magnetického obvodu ako striedavé vinutie a vstupné vinutie je rozdelené na sekcie primárnych vinutí, pričom vozidlový transformátor je umiestnený v nádobe tak, že pozdĺžna os magnetického obvodu je rovnobežná s pozdĺžnou osou rušňa a pozdĺžnou osou bloku tlmiviek a kde motorové vinutia závitov a cievok sú opatrené medzizávitovou izoláciou. Takto navrhnuté usporiadanie a rozloženie vstupného a výstupných motorových vinutí zabezpečuje dosiahnutie požadovaných nižších hodnôt napätí nakrátko dvojíc vinutí.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the circuit design and positioning of the traction vehicle transformer for electric locomotives according to the utility model, which is based on the fact that the traction vehicle transformer placed in the container contains its own design of the magnetic circuit, is equipped with input winding, output motor windings and the arrangement and arrangement of the transformer windings is on both poles of the magnetic circuit as an alternating winding and the input winding is divided into sections of the primary windings, the vehicle transformer being positioned in the vessel such that the longitudinal axis of the magnetic circuit is parallel to the longitudinal axis of the locator and the longitudinal axis of the choke block; wherein the motor windings of the threads and coils are provided with inter-thread insulation. The thus designed arrangement and distribution of the input and output motor windings ensures that the required lower values of the short-circuit voltage of the winding pairs are achieved.

Magnetický obvod je jednofázový, jadrového typu, s obdĺžnikovým prierezom jadra, zložený z orientovaných transformátorových plechov dvoch rozdielnych dĺžok, so šikmými strihmi v styku v rohoch a navzájom sa prelínajúcich v dvoch po sebe nasledujúcich vrstvách, pričom plechy v stykových miestach v rohu obsahujú pomocné otvory, slúžiace k skladaniu bez prídavných vzduchových medzier a prekríženia plechov v tej istej vrstve.The magnetic circuit is a single-phase, core type, with a rectangular core cross-section, consisting of oriented transformer sheets of two different lengths, with oblique cuts in contact at the corners and intersecting each other in two successive layers, the sheets at auxiliary points in the corner , used for folding without additional air gaps and crossing of sheets in the same layer.

Medzizávitová izolácia závitov výstupných motorových vinutí pozostáva z dielov vlnitej elektrotechnickej transformátorovej lepenky troch rozličných tvarov, upevnenej a vystredenej medzi jednotlivé závity dištančnými vložkami a sťahovacími stĺpikmi so zaisťovacími maticami, zabezpečujúcimi axiálne a radiálne zaistenie jednotlivých závitov, sekcií cievok vinutia, pričom terciálne vinutie kúrenia je umiestnené na koncoch jadra. Pozdĺžna os transformátora je rovnobežná s pozdĺžnou osou rušňa a pozdĺžnou osou bloku tlmiviek, čo umožňuje umiestniť v pôvodných rozmeroch rámu rušňa vozidlový transformátor s vyšším výkonom.The inter-turn insulation of the windings of the output motor windings consists of parts of corrugated electrical transformer board of three different shapes, fixed and centered between the individual threads by spacers and tightening columns with locking nuts ensuring axial and radial securing of individual threads. at the ends of the core. The longitudinal axis of the transformer is parallel to the longitudinal axis of the locomotive and the longitudinal axis of the choke block, allowing the locomotive of the higher power vehicle transformer to be placed in the original locomotive frame dimensions.

Projektovaný výstupný výkon vozidlového transformátora, veľkosť napätí motorových skupín a z toho vyplývajúce prúdy výstupných vinutí na jednej strane a požiadavka na obmedzenú celkovú hmotnosť vozidlového transformátora vyžaduje vyhotovenie výstupných (motorových) vinutí ako striedavé v tvare 1 - závitových doskových cievok. Prvou výhodou riešenia závitu cievky podľa technického riešenia je, že vonkajší a vnútorný obrys závitov majú odlišný tvar a jednotlivé závity sú vyhotovené vyrezávaním z elektrovodného hliníkového plechu laserovým lúčom. Druhým a podstatným prínosom podľa predmetného technického riešenia je spôsob vyhotovenia a rozmiestnenia medzizávitovej izolácie pozostávajúcej z dielov vlnitej elektrotechnickej transformátorovej lepenky, upevnenej medzi jednotlivé závity dištančnými vložkami a sťahovacích stĺpikov s podložkami zabezpečujúcimi axiálne a radiálne zaistenie jednotlivých závitov sekcie vinutia. Rozdielne rozmiestnenie vložiek vlnitej lepenky má zabezpečiť usmernené prúdenie chladiaceho transformátorového oleja okolo jednotlivých závitov a tým zabezpečiť vyššiu účinnosť chladenia vinutí.The design output power of the vehicle transformer, the magnitude of the motor group voltages and the resulting currents of the output windings on the one hand, and the requirement for a limited total weight of the vehicle transformer require the output (motor) windings to be alternating in the form of 1 - threaded plate coils. The first advantage of the coil thread solution according to the technical solution is that the outer and inner contours of the threads have a different shape and the individual threads are made by cutting from the electro-conductive aluminum sheet with a laser beam. A second and essential benefit of the present invention is a method of making and locating an inter-threaded insulation consisting of corrugated electrical transformer board parts mounted between the threads by means of spacers and clamping columns with washers ensuring axial and radial securing of the individual windings of the winding section. The different placement of the corrugated cardboard inserts is to ensure a directional flow of the cooling transformer oil around the individual windings and thereby ensure a higher cooling efficiency of the windings.

Vyššie uvedený projektovaný typový výkon vozidlového transformátora a blok tlmiviek ktorý ostáva z jednosystémového rušňa nie je možno umiestniť do rámu rušňa spôsobom použitým u rušňov r. 3 62 a r. 3 63. Tento problém rieši technické riešenie umiestnenia podľa úžitkového vzoru takým spôsobom, že zvýšený výkon vozidlového transformátora sa zabezpečuje zvýšenou výškou okna magnetického obvodu transformátora a jeho umiestnením vo vodorovnej polohe tak, že pozdĺžna os transformátora je rovnobežná s pozdĺžnou osou rušňa, paralelne k pozdĺžnej osi bloku tlmiviek.The above design power rating of the vehicle transformer and the choke block remaining from the single-system locomotive cannot be placed in the locomotive frame in the manner used in locomotive locomotives. 3 62 a r. 63. This problem is solved by a utility solution design in such a way that the increased power of the vehicle transformer is ensured by the increased window height of the transformer magnetic circuit and its placement in a horizontal position so that the longitudinal axis of the transformer is parallel to the longitudinal axis of the locator parallel to the longitudinal choke block axis.

Vhodné jednosystémové elektrické rušne pre prestavbu na dvoj systémové sú v súčasnosti zastúpené jednosystémovými elektrickými rušňami radu r. 163 a r. 162, ktoré v súčasnosti zabezpečujú vozbu osobných vlakov a rýchlikov na tratiach elektrifikovaných trakčným systémom DC 3 kV. Z týchto rušňov prestavané dvojsystémové rušne radu r.361, budú schopné prepravovať vlaky aj na tratiach elektrifikovaných jednofázovým AC trakčným systémom 25 kV , 50 Hz. Takto prestavané rušne realizovanou implementáciou trakčného vozidlového transformátora podľa predmetného technického riešenia budú disponovať vyšším trakčným výkonom oproti výkonu v súčasnosti prevádzkovaných dvoj systémových rušňov r. 362 a r. 363, pri ponechaní pôvodných jSuitable single-system electric locomotives for conversion to dual system locomotives are currently represented by single-system electric locomotives series r. 163 et al. 162, which currently operate passenger trains and express trains on lines electrified by the DC 3 kV traction system. From these locomotives converted double-system locomotives series r.361, they will be able to transport trains also on lines electrified by single-phase AC traction system 25 kV, 50 Hz. Thus converted by a busy implementation of the traction vehicle transformer according to the present technical solution will have a higher traction power compared to the power of the currently operated two system locomotives r. 362 et al. 363, leaving the original j

jednosmerných trakčných motorov s cudzím budením, podstatne zvýšeného výkonu pri prevádzke rušňov na tratiach elektrifikovaných AC trakčným systémom 25 kV, 50 Hz.traction motors with foreign excitation, substantially increased power when operating locomotives on lines electrified by AC traction system 25 kV, 50 Hz.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obr.l - Pohľad na principiálne znázornenie dvoj systémového elektrického rušňa s miestom uloženia trakčného vozidlového transformátoraFig. 1 - View of the principle representation of two system electric locomotives with the location of the traction vehicle transformer

Obr.2 - Magnetický obvod trakčného vozidlového transformátora so šikmými strihmi, prelínaním plechov a montážnymi otvormiFig.2 - Magnetic circuit of traction vehicle transformer with oblique cuts, sheet metal intersection and mounting holes

Obr.3 - Schéma zapojenia jednotlivých vinutí trakčného vozidlového transformátoraFig. 3 - Wiring diagram of individual windings of traction vehicle transformer

Obr.4 - Schematické znázornenie rozmiestnenia jednotlivých vinutí na jadre transformátoraFig. 4 - Schematic representation of the arrangement of individual windings on the transformer core

Obr.5 - Schematické znázornenie tvaru a obrysov závitu motorovej cievky a medzizávitovej izolácieFig. 5 - Schematic representation of the shape and contours of the motor coil thread and the inter-thread insulation

Obr.6 - Schematické znázornenie motorových závitov s medzizávitovou transformátorovou vlnitou lepenkou, stiahnutej do sekcie cievkyFig. 6 - Schematic representation of motor threads with corrugated transformer corrugated board, pulled into the coil section

Obr.7 - Schematické znázornenie umiestnenia trakčného vozidlového transformátora k pozdĺžnej osi rušňa a bloku tlmiviekFig.7 - Schematic representation of the location of the traction vehicle transformer to the longitudinal axis of the locomotive and choke block

Príklad uskutočnenia technického riešeniaExample of technical solution

Na obr.l až 7 je znázornený konkrétny príklad realizovania úžitkového vzoru pri prestavbe jednosystémových 4-osových elektrických rušňov radu r. 163 a r. 162 na dvojsystémový rušeň radu r.361, s typovým výkonom trakčného vozidlového transformátora 4900 kVA, pričom pridelené vzťahové značky sú určené pre bližšie pochopenie podstaty technického riešenia.. Do rámu pôvodného jednosystémového elektrického rušňa 100 musí byť dosadený trakčný vozidlový transformátor 110, umiestnený v nádobe, ktorého magnetický obvod 120 je jednofázový, jadrového typu, s obdĺžnikovým prierezom jadra 121, zložený z orientovaných transformátorových plechov 122, 123 dvoch rozdielnych dĺžok, so šikmými strihmi v styku v rohoch 124 a navzájom sa prelínajúcich v dvoch po sebe nasledujúcich vrstvách. Plechy 122, 123 v stykových miestach v rohu 124 obsahujú pomocné otvory 125, slúžiace k zabezpečeniu skladania bez prídavných vzduchových medzier a prekríženia plechov v tej istej vrstve.Figures 1 to 7 show a specific example of the implementation of a utility model for the conversion of single-system 4-axis electric locomotives of the r-series. 163 et al. 162 for a dual-system locomotive r.361, with a traction vehicle transformer type 4900 kVA, the assigned reference numbers are intended for a more detailed understanding of the nature of the technical solution. The traction vehicle transformer 110, placed in a container, whose magnetic circuit 120 is of the single-phase, core type, with a rectangular cross-section of the core 121, composed of oriented transformer sheets 122, 123 of two different lengths, with oblique cuts in contact at corners 124 and overlapping each other in two successive layers. The sheets 122, 123 at the contact points in the corner 124 include auxiliary openings 125 to ensure folding without additional air gaps and crossing the sheets in the same layer.

Rozloženie a usporiadanie vinutí transformátora je na oboch stĺpoch 126 a 127 magnetického obvodu 120 ako striedavé vinutia, v ktorých vstupné (primáme) vinutie 130 je na každom stĺpe rozdelené na tri sekcie primárnych vinutí 131., 132, 133, každá s rovnakým počtom závitov N1/3.The arrangement and arrangement of the transformer windings is on both columns 126 and 127 of the magnetic circuit 120 as alternating windings, in which the input winding 130 is divided into three sections of primary windings 131, 132, 133, each with the same number of turns N1 / third

Motorové vinutia 140 a 141 sú vyhotovené ako sekcie cievok 142 s N2 a cievok 143 s N2/2 závitmi, rozmiestnené súmerne okolo primárnych sekcií vinutí 131, 132 a 133. Jednotlivé závity 145 cievok 142 a cievok 143 majú odlišný vonkajší 146 a vnútorný 147 obrys závitov a sú zhotovené vyrezávaním z elektrovodného hliníkového plechu laserovým lúčom. Medzizávitová izolácia závitov 150 pozostáva z dielov vlnitej elektrotechnickej transformátorovej lepenky troch rozličných tvarov 151, 152, 153, upevnenej avystredenej medzi jednotlivé závity 145 dištančnými vložkami 154 a sťahovacích stĺpikov 155 so zaisťovacími maticami 156, zabezpečujúcimi axiálne a radiálne zaistenie jednotlivých závitov 143, sekcií cievok 141 a 142 vinutia. Rozdielne rozmiestnenie vložiek vlnitej lepenky 151 až 154 má za cieľ zabezpečiť usmernené prúdenie chladiaceho transformátorového oleja okolo jednotlivých závitov a tým zabezpečovať vyššiu účinnosť chladenia závitov 145 motorových vinutí 140 a 141.The motor windings 140 and 141 are designed as sections of coils 142 with N2 and coils 143 with N2 / 2 turns, distributed symmetrically around the primary sections of coils 131, 132 and 133. The individual turns 145 of coils 142 and coils 143 have different outer 146 and inner 147 contours threads and are made by cutting of electro-conductive aluminum sheet by laser beam. The inter-threaded insulation of threads 150 consists of corrugated electrical transformer board parts of three different shapes 151, 152, 153, fixed and centered between the individual threads 145 by spacers 154 and clamping posts 155 with locking nuts 156 providing axial and radial securing of the individual threads 141, coil sections and 142 windings. The different disposition of the corrugated cardboard inserts 151 to 154 aims to provide a directed flow of coolant transformer oil around the individual windings and thereby ensure a higher cooling efficiency of the windings 145 of the motor windings 140 and 141.

Terciálne vinutie - vinutie kúrenia 160 je rozmiestnené na koncoch jadra.Tertiary winding - Heating winding 160 is disposed at the ends of the core.

Trakčný vozidlový transformátor s magnetickým obvodom 120 je umiestnený v nádobe 170 tak, že pozdĺžna os magnetického obvodu 171 je rovnobežná s pozdĺžnou osou 172 rušňa 100 a pozdĺžnou osou bloku tlmiviek 173.A traction vehicle transformer with a magnetic circuit 120 is disposed within the vessel 170 such that the longitudinal axis of the magnetic circuit 171 is parallel to the longitudinal axis 172 of the locomotive 100 and the longitudinal axis of the choke block 173.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Obvodové a konštrukčné riešenie umiestnenia trakčného vozidlového transformátora možno využívať pre prestavbu jednosystémových elektrických rušňov radu r. 163 a r. 162 napájaných z trakčného systému 3 kV DC na dvoj systémové rušne r.361 spôsobilé ťahať vlaky aj na tratiach elektrifikovaných jednofázovým 1AC trakčným systémom 25 kV 50 Hz, pri zachovaní dispozičných rozmerov hlavných rámov pôvodných rušňov, pri použití pôvodných jednosmerných trakčných motorov zvýšeného výkonu a zachovaní spôsobu chladenia olejovej náplne nádoby trakčného vozidlového transformátora.Circuit and design solution of traction vehicle transformer location can be used for conversion of single-system electric locomotives series r. 163 et al. 162 powered from the 3 kV DC traction system on two system locomotives r.361 capable of towing trains also on lines electrified by 1AC traction system 25 kV 50 Hz, while maintaining the layout dimensions of the main frames of the original locomotive, using original DC traction motors of increased power and a method of cooling the oil charge of a traction vehicle transformer vessel.

Claims (3)

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS 1. Obvodové a konštrukčné riešenie trakčného vozidlového transformátora pre elektrické rušne, vyznačujúce sa tým, že trakčný vozidlový transformátor (110), umiestnený v nádobe (170), obsahuje vlastné vyhotovenie magnetického obvodu (120), je opatrený vstupným vinutím (130), motorovými vinutiami (140,141) aterciálnym vinutím (160), kde rozloženie a usporiadanie vinutí transformátora (110) je na oboch stĺpoch (126, 127) magnetického obvodu (120) ako striedavé vinutie a vstupné vinutie (130) je rozdelené na tri sekcie primárnych vinutí (131, 132, 133), pričom vozidlový transformátor (110) je umiestnený v nádobe (170) tak, že pozdĺžna os magnetického obvodu (171) je rovnobežná s pozdĺžnou osou (172) rušňa (100) a pozdĺžnou osou bloku tlmiviek (173) a kde motorové vinutia (140,141) pozostávajúce zo závitov (145) a skladané do sekcií cievok (142, 143) sú opatrené medzizávitovou izoláciou (150).Circuit and structural solution of a traction vehicle transformer for electric locomotives, characterized in that the traction vehicle transformer (110), located in the container (170), comprises the actual design of the magnetic circuit (120), is provided with an input winding (130) windings (140,141) with an inertial winding (160), wherein the winding layout and arrangement of the transformer (110) is on both columns (126, 127) of the magnetic circuit (120) as an alternating winding and the input winding (130) is divided into three sections 131, 132, 133), wherein the vehicle transformer (110) is disposed in the vessel (170) such that the longitudinal axis of the magnetic circuit (171) is parallel to the longitudinal axis (172) of the locomotive (100) and the longitudinal axis of the choke block (173). and wherein the motor windings (140, 141) consisting of the threads (145) and folded into the coil sections (142, 143) are provided with an inter-turn insulation (150). 2. Obvodové a konštrukčné riešenie trakčného vozidlového transformátora pre elektrické rušne podľa bodu 1.,vyznačujúce sa tým, že magnetický obvod (120) je jednofázový, jadrového typu, s obdĺžnikovým prierezom jadra (121), zložený z orientovaných transformátorových plechov (122, 123) dvoch rozdielnych dĺžok, so šikmými strihmi v styku v rohoch (124) a navzájom sa prelínajúcich v dvoch po sebe nasledujúcich vrstvách, pričom plechy (122, 123) v stykových miestach v rohu (124) obsahujú pomocné otvory (125), slúžiace k skladania bez prídavných vzduchových medzier a prekríženia plechov v tej istej vrstve.2. Circuit and structural solution of a traction vehicle transformer for electric locomotives according to claim 1, characterized in that the magnetic circuit (120) is of single-phase, core type, with a rectangular cross-section of core (121), composed of oriented transformer sheets (122, 123). ) of two different lengths, with oblique cuts in contact at the corners (124) and overlapping each other in two successive layers, the sheets (122, 123) at the contact points in the corner (124) comprising auxiliary openings (125) serving to folding without additional air gaps and crossing sheets in the same layer. 3. Obvodové a konštrukčné riešenie trakčného vozidlového transformátora pre elektrické rušne podľa bodu 1.,vyznačujúce sa tý m, že medzizávitová izolácia (150) závitov (145) pozostáva z dielov vlnitej elektrotechnickej transformátorovej lepenky troch rozličných tvarov (151, 152, 153), upevnenej avystredenej medzi jednotlivé závity (145) dištančnými vložkami (154) a sťahovacích stĺpikov (155), so zaisťovacími maticami (156), zabezpečujúcimi axiálne a radiálne zaistenie jednotlivých závitov (145), sekcií cievok (142, 143) vinutia, pričom terciálne vinutie kúrenia (160) je umiestnené na oboch koncoch stĺpov (126,127) magnetického obvodu (120).3. Circuit and structural solution of a traction vehicle transformer for electric locomotives according to claim 1, characterized in that the inter-thread insulation (150) of the threads (145) consists of corrugated electrical transformer board parts of three different shapes (151, 152, 153). fastened and centered between the individual threads (145) of the spacers (154) and the ties (155), with locking nuts (156) providing axial and radial locking of the individual threads (145), the winding coil sections (142, 143), the tertiary winding heating (160) is located at both ends of the columns (126, 127) of the magnetic circuit (120).
SK184-2010U 2010-12-01 2010-12-01 Circuit design and vehicle traction transformer electric locomotives SK6037Y1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK184-2010U SK6037Y1 (en) 2010-12-01 2010-12-01 Circuit design and vehicle traction transformer electric locomotives

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK184-2010U SK6037Y1 (en) 2010-12-01 2010-12-01 Circuit design and vehicle traction transformer electric locomotives

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK1842010U1 true SK1842010U1 (en) 2011-10-04
SK6037Y1 SK6037Y1 (en) 2012-03-02

Family

ID=44720297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK184-2010U SK6037Y1 (en) 2010-12-01 2010-12-01 Circuit design and vehicle traction transformer electric locomotives

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK6037Y1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SK6037Y1 (en) 2012-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8698584B2 (en) Integrated magnetic device for low harmonics three-phase front-end
US9761366B2 (en) Dry-type transformer
US7447050B2 (en) Multilevel converter and method of converting a supply voltage
US9716386B2 (en) Contactless power supply system
US11165290B2 (en) Stationary induction apparatus and power converter using same
US20170200553A1 (en) Multi-pulse electromagnetic device including a linear magnetic core configuration
Drofenik et al. European trends and technologies in traction
US8390414B2 (en) Multi-phase transformer
SK1842010U1 (en) Circuit design and vehicle traction transformer electric locomotives
JP6866324B2 (en) Inductor unit, contactless power supply system and electric vehicle
Maruyama et al. A study on the design method of the light weight coils for a high power contactless power transfer systems
US10186370B1 (en) Transformers with integrated inductors
SK1552010A3 (en) Circuit and construction design of vehicle traction transformer for electric locomotives
EP2937877B1 (en) Transformer and transformer device including same
KR102464779B1 (en) Wireless power supply and pickup coil structure for solid-state transformer
CN201224333Y (en) Direct current traction power supply equipment for city track traffic
JP2014022526A (en) Transformer
CN217061682U (en) Dry-type transformer with good heat dissipation performance
WO2014061113A1 (en) Transformer and converter
Feng et al. Review of Power Electronic Transformer in Railway Traction Applications
CN203103083U (en) Power transformer
CN103123859A (en) High-leakage-inductance transformer
Krasl et al. Traction Transformer 1 MV. A, Superconducting, Oil-immersed and Medium Frequency
Marsden Variable-voltage diode convertor rolling-stock transformers to control DC traction motors
Morimoto et al. Practical application of a new feeding transformer for ac electric railway substations