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华东交通大学 动车组牵引技术 第3章 变压器

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高速动车组牵引变压器概述

高速动车组牵引变压器概述


之处， 本 文 主要 介 绍各 种 类 型 牵 引 变压 器 的 结构 、 特 点 以及 性 能 。 关键词 ： 动 车组 牵引变压 器； 结构 ； 性能
随着动车组 的速度不断提高 ， 对动车组牵 引性 能的要 求也越来 聚氨酸绝缘纸来实现 。 越高， 牵 引变压器是 动车组 的重要 组成部分 ， 其性能 的好 坏对 动车 变压器 的油冷却器选用整体铝制油冷却 器 ， 冷却 介质为难燃性 组 的运 行 有 着 重 大 影 响 。 的硅 油 ， 通过 硅油在绕组 间流动 可以带走大部分 的热 ， 为保 证 良好 １ 牵 引 变压 器 的 的作 用 的冷却效果 ， 通过油流继电器来监测流量 。油温采用 Ｐ Ｔ １ ０ ０温度传 受 电弓从接 触网接 收的 ２ ５ Ｋ Ｖ单相交 流电通过 主断路 器输入 感器检测警报温度设 定为 １ ３ ５±２． ５℃， 高于此值 时接点 闭合 ， 到牵 引变压器 的初级 侧绕组 ， 经过变 压器降压 ， 降低为合 适的 电压 车辆上 的指示灯点亮 。除用温度传感器 、 油流继电器实施状态监控 后给牵 引 ／ 辅 助电路供 电。在这个过程 中 ， 变压器 的正常运行 除需 外 ， 还采用金属波 纹管存油器 ， 避 免外界空气 与变压 器油 的直 接接 要常规的绕组 、 铁芯外 ， 我们还需要相应 的冷却 系统对其进 行降温 ， 触， 防止油质老化 。 为保证油箱 内压力值正常 ， 在油箱侧面安装 自动 保护诊断系统对变压器及其附件进行保护及控制。 因此牵 引变压器 复归型卸压阀 ， 其动作值设定 为 ０． １±０ ． ０ １ ５ ＭＰ ａ 。 基本组成结构就包括以下部分 ： 变压器主要技术参数 １ ． １ 变压器机芯 机芯作为变 压器 的主要组 成部分 ， 由绕组 、 铁 芯和引线装 置组 成。绕组一般由铜线组成 ， 根据不 同功 能分 为高压绕组和牵引绕组 两部分 ， 两绕组缠 绕在 同一个铁 芯柱上 ， 相互之 间通 过高等级 的绝 缘材 料绝 缘。铁芯一般 由高导磁 性材料硅做成 ， 为避 免材 料内部的 涡流损耗 ， 变压器铁芯均做成硅钢片叠加 的形式 。引线装 置负责将 ２ ． ２ Ｃ Ｒ Ｈ３型动 车组牵引变压器 高压 和牵 引绕组 引出到接线箱 内 ，以便与外部设备进行 电气连接 。 该牵 引变 压器 采用 芯式 结构 ， 卧放 于 ２ 、 ７车 车底 。其引入 １ 个 其 中输入侧采用 Ｔ型头结构 ， 输 出侧则采用接线端子结构 。 原边 ２ ５ Ｋ Ｖ高压绕组 ， 输 出 ４个 １ ５ ５ ０ Ｖ的牵引绕组 ， 绕组线 圈间绝 根据变压器 内部 绕组在铁 芯中布置方式 ，可 以分 为芯式 和壳 缘采用 Ｎ ｏ ｍｅ ｘ纸绝缘 。冷却系统的冷却 介质 为矿物质油 ， 介质最高 式， 因芯式变压器结 构简单 ， 且绕组 与铁芯间绝缘易处理 ， 因此 我国 温升 ６ ５ ％， 若 温升过高 ， 则可通 过温度传感器的检测 ， 列车 Ｔ Ｃ ＭＳ的 动车组 多采用 芯式结构 。 诊断 ， 最终关 闭变压器 。变压器的储油柜（ 膨胀油箱 ） 独立 固定在车 １ ． ２油箱 顶上 ， 它通 过管道和 电气连接器与整个油箱相连 。为保证矿物质油 变压器做为大 型部件均采用底架 吊装 结构形式 ， 因此对其外部 发生化学反应或电离 时能及时发现 ， 该变压器还安装 了双浮筒型瓦 油箱 结构强度有严 格要求 ， 以Ｃ Ｒ Ｈ ５牵 引变压器为 例 ， 要 求其油箱 斯继 电器进行监测。 能承受水平方 向 ３ ｇ 、 横向２ ｇ 、 垂直方 向 １ ｇ的冲击加速度。油箱均采 变 压 器 主 要 技术 参 数 用钢制油箱 。此外还布置 了储油柜 ， 以便补充变压器油箱油位 的变 化。 １ ． ３ 冷却 系统 ． 变压器 在动车组运行 中因为绕组线 圈及铁 芯的损耗会 产生大 量 的热 ， 这些 热量除 了会 造成能量 的损耗 降低效率外 ， 还会对 绝缘 材料的绝缘性产生影响 ， 降低变压器运行 的安全性 。 因此 ， 动车组牵 引变压器均要配备独立的冷却系统 ，根据不 同冷却方式性 能对 比， ２ ． ３ Ｃ Ｒ Ｈ ５型动车组牵 引变压器 我国动车组采用强迫油循环导向风冷 的方式 。主要组成包括 油泵 、 该牵引变压器 同样采用芯式卧放 的结构 ，安装 在 ３ ， ６车车底 。 冷却器 、 风机 以及 电机 。 其输出 ６个 １ ７ ７ ０ Ｖ的牵引绕组 ，绕组线 圈间绝缘采用 Ｎ ｏ ｍ ｅ ｘ 纸绝 １ ． ４保护诊断系统 缘。 冷却系统的冷却介质为燃点很高的 Ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ 油。 变压器的储油柜安 为保 证变压器正常运行 ， 在变压器 的整体结 构中还安装了 以下 装 在油箱侧 面。除此之外 ， 变压器还包括 ４个 Ｐ Ｔ Ｉ Ｏ ０温度传感器 、 １ 部件 ： 温度传感器 、 油流监视器 、 油位探测器 、 硅胶干燥器 、 自复位型 个 过压 阀、 ３ 个油位传感器用以诊断变压器 的运行状态是否正常。 过压 阀 。 变压器主要技术参数 温度传感 器多采用 Ｐ Ｔ １ ０ ０铂 电阻温度传感器 ， 利 用铂 在不 同温 度等 级下 电阻值 的改变来 间接反应 油温的高低 ， 并通 过连接器 进行
电力机车牵引用电力电子变压器概述

电力机车牵引用电力电子变压器概述

Engineering Equipment and Materials | 工程设备与材料 |·131·2017年2月电力机车牵引用电力电子变压器概述王 韬（中车株洲电机有限公司，湖南 株洲 412001）摘 要：随着现代高功率半导体器件的发展以及磁性材料性能的不断改善，设计一种全新的采用中高频转换的变流装置结构来实现供电，该装置结构称为电力电子变压器，其完全有可能取代现有笨重的工频变压器。

虽然仍然面临许多技术上的难点，但经过不断探索研究，技术上已经取得了丰富的成果。

电力机车牵引供电领域被认为是电力电子变压器最有可能实现技术应用的领域之一。

在机车牵引领域，电力电子变压器不但可以实现重量和体积的大幅度减小，同时还能改善供电电能质量。

文章概括了近年来电力电子变压器在电力机车牵引领域应用所取得的研究成果。

关键词：电力电子变压器；电力机车；中高频变压器；电能质量中图分类号：U264 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2017）02-0131-03 目前，传统的工频变压器广泛分布在电力系统中，发挥电压隔离和电压转换等基本功能。

通常，在中高压环境下要解决电能质量问题（如跌落、骤升、闪变和谐波）需要外加多种形式的高开关频率的电力电子变换器，这就导致了整个设备安装体积的增大。

然而在机车车辆、风力发电机、船舶、飞行器等安装空间有限的场合运用受到了限制。

在低电压应用领域，已经成功采用中高频变压器代替工频变压器，变压器频率的增加其整体的体积大幅减小，使得电力电子转换器设计更紧凑。

这种采用中高频变压器环节的电力电子变换器装置即为电力电子变压器（PET ）。

基于技术原理的可行性，从低压环境的成功应用完全有可能推广到高电压高功率领域应用，特别是对空间尺寸、重量要求高的场合。

文章主要介绍电力电子变压器在铁路机车车辆牵引单相供电领域的应用。

研究学者普遍认为，PET 这一新技术最有可能在铁路机车车辆牵引供电领域实现成功应用。

电机与拖动大学课程 第三章 变压器1

电机与拖动大学课程 第三章 变压器1

第三章 变压器
变压器是一种静止的电气设备， 通过电磁耦合作用，把 电能或信号从一个电路传递到另一个电路。通常用来改变 电压的大小，故叫变压器，有时用于电气隔离。
分类
本章学 习重点
电力变压器（升压、降压、配电）
按用途
特种变压器（电炉、整流）
仪用互感器（电压、电流互感器、 脉冲变压器，阻抗匹配变压器）
(2)额定电压U1N/U2N U1N为额定运行时原边接线端点间应施加的电压。U2N为原边施
加额定电压时副边出线端间的空载电压。单位为V或者kV。三 相变压器中，额定电压指的是线电压。指有效值。
(3)额定电流I1N/I2N 是变压器在额定容量和额定电压下所应提供的电流，在三相变 压器指线电流。单位为A/kA。指有效值。
考虑漏磁通和原边绕组的电阻时，变压器空载运行时相 量形式表示的电压平衡方程式：
U1 I0R1 (E1 ) (E1) I0R1 jI0 x1 (E1)
I0 (R1 jx1 ) (E1) I0Z1 (E1)
U20 E2
R1：原边绕组电阻；
Z1＝R1＋jX1σ为原边绕组漏阻抗
五、空载运行的等效电路和相量图
E2m N2m
有效值：
E2 E2m / 2 4.44 f1N2m
相量表示：
E2 j4.44 f1N2m
.
m
.
. E2 E1
变压器中，原、副绕组电动势E1和E2之比称为变压器 的变比k.
k E1 4.44 N1 f1 m N1 E2 4.44 N2 f1 m N2
由于.
U1 E1 U2 E2
变压器原边接在电源上， 副边接上负载的运行情况，称为负载 运行。
一、物理过程
变压器接通负载 副边电流 副边磁势 原边电动势改变 原边电流改变
3 HXD1C牵引变压器结构与维护

3 HXD1C牵引变压器结构与维护

垫圈紧固。油箱及油箱盖板的材质为钢。
Page 16
Page 17
• 变压器油箱内部组件及附件 -1个高压套管， -1个高压绕组接地低压套管 -17个低压绕组套管 -2个谐振滤波电抗器 -4个谐振滤波电抗器套管 -符合IEC 60296标准，包括含抗氧化剂特殊等级规定的矿物油 -6个AOR80蝶阀 -2个电阻温度计，每个电阻温度计设有2个Pt100温度传感器，采用 插接接头。 -2个油流继电器 -1个软管连接到冷却塔的快速接头 -2个注油阀 -1个压力释放阀 -2个油泵
序号
试验项目 外观检查 极性试验 绕组电阻测量 变压器比测量 空载电流及空载损耗测量 阻抗电压及负载损耗测量 温升试验
型式试验 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
例行试验 ○ ○ ○ ○ ○ ○ -
特殊试 验 ○ -
1 2 3 4 5 6 7
8
正规冷却特性试验
Page 30
○
○
9
绝缘电阻测量
序 号 10 11
短路、过压等
更换有故障变压器
• 内部故障及原因 电气原因： 短路 过压 电压波动较大 频率波动较大 谐波波动较大 直流电压太高-部件
机械原因： 振动 外部物质侵入
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冷却回路故障： 冷却器或管道阻塞 油泵故障 冷却器通风机故障 变压器油损耗 单向法兰片故障 单向法兰片闭合
• • • • •
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• 引线设计
引线采用压接工艺，采用铜棒和铜绞线连接到套管。
支持件采用层压模板，紧固件采用绝缘螺杆和绝缘螺母。
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• 箱体
油箱用来承受变压器带电部件的重量、两
个电抗器重量以及绝缘液体的重量。变压器油
牵引变压器课程设计

牵引变压器课程设计

第1章课程设计目的和任务要求1.1 设计目的牵引变电所是电气化铁道的心脏，牵引变压器是牵引供电系统的重要设备,其容量的大小关系到能否完成国家交给的运输任务和运营成本。

因此,变压器的容量计算是极其必要的,要根据实际运营情况进行仔细运算,从而确定选择安装容量。

同时，对牵引变压器的继电保护也是必不可少的，合理的保护可以使变压器安全稳定的运行，根据这两方便综合进而完成牵引变电所的设计。

1.2 任务要求(1) 确定该牵引变电所高压侧的电气主接线的形式，并分析其正常运行的四种运行方式。

(2) 确定牵引变压器的容量、台数及接线形式。

(3) 确定牵引负荷侧电气主接线的形式。

(4) 对变电所进行短路计算，并进行电气设备选择。

(5) 设置合适的过电压保护装置、防雷装置以及提高接触网功率因数的装置。

(6) 用CAD画出整个牵引变电所的电气主接线图。

1.3 设计依据区域电网以双回路110kV输送电能，电力系统容量为3000MV A，选取基准容量为JS为1000MV A，在最大允许方式下，电力系统的电抗标幺值分别为0.24；在最小运行方式下，电力系统的标幺值为0.30。

某牵引变电所A采用直接供电方式向双线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV，三相平衡接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表1-1所示。

表1-1 两供电臂电流归算到27.5kV侧的电流牵引变电所供电臂长度km端子平均电流A 有效电流A 短路电流A 穿越电流AA24.6 β282 363 1023 20220.4 α240 319 874 1541.4 设计思路本设计要求采用斯科特变压器。

现将斯科特变压器原理简要介绍如下：斯科特结线变压器实际上是由两台单相变压器按规定连接而成。

一台变压器的原边绕组两端引出，分别接到三相电力系统的两相，称为M 座变压器；另一台单相变压器原边绕组一端引出，接到三相电力系统的另一相，另一端接到M 座变压器原边绕组的中点O ，称为T 座变压器。

高速铁路牵引变电所-变压器

高速铁路牵引变电所-变压器

高速铁路牵引变电所
变压器
变压器概述
变压器是牵引变电系统中最重要的一次设备，其主要功能是变换电 压、传输电能，将一次侧的电能通过电磁能量转换的方式传输到二次侧， 同时根据应用的需要将电压降低，完成电能的输送和分配。
变压器按绕组数目分有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压 器、自耦变压器等。按电源相数分有单相变压器、三相变压器、多相变 压器等。按冷却方式分有干式变压器和油浸式变压器等。
它通过电的直接连接传导给负载。
牵引变压器的结构
牵引变压器
牵引变压器的结构
牵引变压器
1-油枕 2-呼吸器 3-瓦斯继电器 4-压力释放阀 5-油箱 油浸式变压器油枕部分结构
牵引变压器
牵引变压器的结线型式
纯单相结线
牵引变压器
牵引变压器的结线型式
单相Vv结线
牵引变压器
牵引变压器的结线型式
三相Vv结线
三相Vv结线变压器端子及结线示意图
它指的是自耦变压器的输入容量，也等于自耦变压器的输出容量，其额定值为
SN=U1NI1N=U2NI2N；还要明确自耦变压器的绕组容量(也称电磁容量)，指的是公 共绕组或串联绕组的电压与电流的乘积，低压侧输出容量可表示为：
S2 U2I2 U2 (I1 I ) U2I1 U2I
可见输出容量由两部分组成：一部分为电磁容量U2I，即公共绕组ulu2 的绕组容量，它通过电磁感应作用传递给负载；另一部分为传导容量U2Il，
所用电变压器一般为油浸式或干式变压器。
干式变压器的结构
所用电变压器
所用电变压器
所用电变压器的结线型式
Yyn0结线方式 a)接线图 b)相量图
Dyn11结线方式 a)接线图 b)相量图
自耦变压器
动车组主供电、牵引系统及设备-动车组牵引变压器概述及CRH1型车变压器

动车组主供电、牵引系统及设备-动车组牵引变压器概述及CRH1型车变压器


油冷循环示意图
牵引变压器在工作中，由于能量损耗变压器绕组升温。由于绕组 浸在冷却油中，冷却油吸收热量。油泵使冷却油流经安装在变压器前 部的两组热交换器，安装在热交换器之间的冷却风扇吸入冷空气然后 向下吹出。在变压器箱的侧面设有一个膨胀油箱，用于补偿由于温度 不同而造成的冷却油的体积差异。当冷却油体积发生变化时，冷却油 系统将会吸入或排出空气。所有的空气都会经过一个空气干燥器，水 分便被干燥剂干燥。防止水进入冷却油中。
2.各牵引绕组的电抗必须相等 3.各绕组之间采用磁去耦结构； 4.要求很高的冷却系统； 5.体积小、重量轻、性能稳定。
二、变压器工作原理
变压器工作原理：是利用电磁感应原理，将一种电压的交流电 能变换为同频率的另一种电压的交流电。与电源相连的线圈，接收 交流电能，称为原边绕组；与负载相连的线圈，送出交流电能，称 为副边绕组 。当原边绕组中有电流流过时，根据电磁感应原理，即 可在铁芯上感应出磁场，在副边绕组上感应出不同电压、电流。改 变原、副绕组的匝数之比，就可变换电压，满足不同用户的要求。
第二节 CRH1动车组主变压器
接地变压器结构
第二节 CRH1动车组主变压器 （二）接地变压器的主要功能特点：
1.接地变压器是一个互感元件。 2.接地变压器原边和次边的电流值相等。 3.主变压器原边电流通过特殊的电路接地。 4.车轴轴承上无漏电流。 5.接地变压器压降很低。
第二节 CRH1动车组主变压器
（二）绕组 作用：电路部分，完成能量转换 材料：铜或铝绝缘导线 型式：同心式（高低压绕组同心套在铁心上） 交叠式（高低压绕组交叠放置）
（三）绝缘套管：引出线由绕组到箱外的绝缘体 （四）油箱及附件：油箱、储油柜、安全气道
第二节 CRH1动车组主变压器
《动车组牵引系统维护与检修》教学课件—CRH5型动车组牵引变压器结构

《动车组牵引系统维护与检修》教学课件—CRH5型动车组牵引变压器结构

箱体为钢制结构，油箱盖直接焊在油箱上面。储油柜焊在油 箱的侧面，充分利用了车下的空间。
箱体在设计过程中采用ANSYS有限元分析软件进行结构强 度计算，以确保变压器能够符合IEC61373标准中规定的冲击、 振动要求。
箱体重量：1380Kg
10
3.4.2.2有源部件
变压器的有源部件主要指铁心和绕组。其中铁心为变压器 的磁路，绕组则为电路。本次引进的变压器为单相心式结构， 结构的热绝缘等级为F级。
In
[A]
36 RDC
[mΩ]
(Tol. +/- 15 % )
Minimum 最低
(*)19
Maximum 最高
(*)29
原级 1
1 x 5261
25000 210
1x2510
牵引 6
6 x 877 6x1770 6x496
6x45.78
短路绕组
Short-circuit 短路
2(*)
withstand time 耐压时间
Length 长度[mm]
(*)
Width 宽度 Height 高度
[mm] [mm]
(*)
(*)
39
4.4 结构特点
变压器采用心式卧放结构。内部结构主 要由铁心、线圈构成的器身和引线等组 成，外部结构主要由油箱及储油柜、冷 却系统、组件等几部分组成。
40
• 单相心式开放式结构； • 层式绕组，绝缘等级F级。 • 导线绝缘等级H级（Nomex/H） • 冷却方式：KDFA-强迫导向油循环风冷； • 冷却液：酯类油（Ester Oil） MIDEL7131； • 车下整体吊装； • 4124mm×2465mm×685mm； • 7500Kg；
动车组牵引系统维护与检修3.3 CRH2型动车组主变流器结构原理

动车组牵引系统维护与检修3.3 CRH2型动车组主变流器结构原理

图3-30 主变流器箱体外形
真空接触器和继电器单元、无触点控制装置等集中布 置，便于检修。另外，检查面考虑其工作性和密封性，采用 板簧式手动型夹紧装置。
项目三 动车组主变流器维护与检修
3 、 4CRH2 型 动 车 组 主 变 流 器 结 构 原 理
牵引变流器的零部件，考虑到其操作和维修的方便， 采用模块化设计。例如，半导体冷却装置分层变频器两台， 逆变器三台的单元，分别具有互换性，图3-31为牵引变流 器箱外形尺寸及技术说明。 箱内接线规格为 ①主电路接线：母线3.5～150ｍｍ２SQWL2电线； ②控制电路接线：0.5～2.0mm2SQWVO电线或特氟隆电线； ③接线布置时分离高低压接线。 按类别分开不同信号线并分别构成不同的线束，以尽 可能地避免在信号线之间产生相互干扰。
电流检出器（CTU・CTV・ CTW）
1
3
项目三 动车组主变流器维护与检修
3 、 4CRH2 型 动 车 组 主 变 流 器 结 构 原 理
11 耐压试验接插件 1 12 充电单元 1 13 接地电流检出（GCT）单元 1 包括DCPT 单元 14 抑制过电压晶闸管（OVTH） 1 15 门用电源 1
3 、 4CRH2 型 动 车 组 主 变 流 器 结 构 原 理
图3-28主变流器吸气侧外观
项目三 动车组主变流器维护与检修
3 、 4CRH2 型 动 车 组 主 变 流 器 结 构 原 理
图3-29 主变流器拆下吸气过滤网的状态
项目三 动车组主变流器维护与检修
3 、 4CRH2 型 动 车 组 主 变 流 器 结 构 原 理
项目三 动车组主变流器维护与检修
3 、 4CRH2 型 动 车 组 主 变 流 器 结 构 原 理
电力牵引交流传动及其控制系统(第三章)专硕

电力牵引交流传动及其控制系统(第三章)专硕


5
网 侧 电 源 电 压 Us/(V)和 电 流 is/(A)
4、仿真结果
1、牵引工况下
3000
3000
Us
is
2000
2500
1000
2000
0 1500
-1000 1000
-2000 500
-3000
1
1.02
1.04
1.06
1.08
1.1
0
时 间 t/s
0
0.5
udc/V
1
时间 t/s 1.5
3、 四象限脉冲整流器的控制策略
四象限脉冲整流器的常用电流控制策略有： ①间接电流控制 ②滞环直接电流控制 ③定时瞬时值电流控制 ④瞬态直接电流控制 ⑤预测直接电流控制 在交流传动列车的脉冲整流器中，瞬态 直接电流控制是一种较常用的控制策略。
整流器控制的目标
1.保证直流侧电压稳定在允许偏差范围内； 2.使输入电流正弦化，单位功率因数运行,减小对z 电路有3种工作模式 NhomakorabeaLN
工作模式1：
z SASB=00或11即:下桥臂开关或上桥臂开关全部通
LN RN
uN
iN
满足如下关系式:
uN
=
LN
diN dt
LN
iN uN
RL Cd io
工作模式2
z SASB=01 uab=-Ud
LN RN
uN
iN
满足如下关系式:
LN
di N dt
= uN
+Ud
LN
iN uN
U N = jω LN IN + Uab
jωLN IN U N IN U ab
jωLN IN
华东交通大学 动车组牵引技术 第3章 变压器

华东交通大学 动车组牵引技术 第3章 变压器


•
U1
•
s1
•
s
•
E E
E s
U U
ZL
变压器负载运行时的物理过程和方程式：
U 1
I1
N I 1 1
1
N I m 1
r I 1 1 jI x E 1 1 1
m 2
E 1
E 2
U 2
I 2
N I 2 2
jI x E 2 2 2
m
E1 U1 4.44 fN1 4.44 fN1
E1 4.44 fN 1 m N 1 k E 2 4.44 fN 2 m N 2
可见，影响主磁通 φmax大小的因素有电源电压 U1、电源频率f 和一次侧线圈匝数N1。
2、空载电流
（1）作用与组成： 空载运行时， 原边绕组中流过的电流 I10 ， 称为空载电流。 空载电流 I10包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场， • 产生主磁通——无功分量 I u ；另一个是铁损耗分量，作用是供变 • 压器铁心损耗——有功分量 I Fe 。 （2）性质和大小： 性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流 主要是感性无功性质——也称励磁电流 Im ； 空载电流大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何 尺寸有关，用空载电流百分数I0%来表示：
一、 分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变 压器、三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变 压器和充气式变压器。

牵引变压器工作原理

牵引变压器的工作原理及维护一、变压器工作原理：变压器是根据电磁感应原理工作的。

主要部件是铁芯和绕组。

在一次绕组施加交流电压U1，则一次线圈中流过电流I1,在铁芯中产生磁通Øm，磁通穿过二次绕组在铁芯中闭合，在二次感应一个电动势E2，当变压器二次绕组接上负载后，在电势E2的作用下将有电路I2通过，这样在负载两端会有一个电压降U2，E1=4.44fN1Øm ; E2=4.44fN2ØmE 1/E 2= N1/ N2变压器一、二次绕组漏电抗和电阻较小，若忽略不计：则：U1=E1；U2=E2；变压器的变比K=U1/ U2=E1/ E2 = N1/ N2变压原理：一二次绕组匝数不同将导致一二次绕组电压高低不同。

变压器的内损耗相对于变压器的传递功率来说较小，忽略不计U1*I1=U2*I2 即：I2/I1= U2/ U1=1/ K上式表明：一二次侧电流的大小跟绕组匝数成反比二、变压器的结构：变压器的基本结构由铁芯、绕组、绝缘材料组成，铁芯用于构成变压的磁路，绕组构成变压器的电路，绝缘材料有绝缘纸板、变压器油等，它们起绝缘作用。

变压油除起绝缘作用还起冷却的的作用。

变压器的结构还包括：1、分接开关2、油箱3、油枕4、冷却装置5、防爆管6、呼吸器7、、瓦斯继电器8、高低压套管。

三、变压器的技术参数：1、额定电压：变压器长时间运行所能承受的工作电压。

三相变压器的额定电压指线电压2、额定容量：在额定使用条件下所能输出的视在功率。

3、额定电流：变压器在额定容量下允许长期通过的电流。

三相变压器的额定电流指线电流I1N=S N/ INI2N=S N/ 2N四、变压器的分类：1、按用途不同分类：（1）电力变压器（又可分为升压变压器、降压变压器、配电变压器等）；（2）特种变压器（电炉变压器、整流变压器、电焊变压器等)；（3）仪用互感器（电压互感器、电流互感器、电流互感器）；（4）试验用的高压变压器和调压器等；2、按绕组结构不同：分为双绕组、三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。

第3章 牵引传动技术

第3章 牵引与传动技术
列车牵引传动概述 受电弓 高压箱 牵引变压器 牵引变流器 牵引电机 辅助供电系统
3.1 列车牵引传动概述
列车所需的牵引功率 牵引力的产生与限制 列车牵引传动方式与供电系统 机车主电路及控制 CRH2动车组牵引传动系统组成
一、列车所需的牵引功率
根据列车的总重量、最高运行速度和该速度下的 列车运行阻力来计算：
一般 较好
充分利用 较差
3. 牵引供电方式
供电导线类型：
– 接触网 – 第三轨（接触轨）
供电电流类型：
– 直流供电 – 交流供电
供电电流、电压制式
• 铁路电力牵引的电流、电压制与通常的电力 牵引电流电压制相同。 • 国际电力牵引设备委员会建议采用下列数值： 直流：600，750，1500，3000V 交流：6250，15000，25000V，工频单相
• 实际中，通常把所希望 的波形作为调制信号， 通过对载波的调制得到 所期望的PWM波形。 • 若采用等腰三角波作为 载波，当调制信号波为 正弦波时，通过两者的 交点控制开关元件的通 断，所得到的就是 SPWM波形。 • 通过改变调制波的频率 和幅值则可调节逆变电 路输出电压的频率和幅 值。
3) 交流传动控制策略
② ③
实际情况： 机车多用串励电机；SS7采用了复励电机； 斩波地铁机车中，有采用它励电机的，但 其激磁电流控制是按电枢电流规律控制的。
交流电机（异步）的机械特性
60 f1 (1 s) n p M CM m I 2 cos 2
交流电动机具有不稳定工作区，其特性硬，不适应机车牵 引。必须通过变流电路调整其特性曲线。
W0＝f(v)：列车运行时的基本阻力曲线； F1＝f1(v)和F2＝f2(v)：两条不同斜率的动车牵引特性曲线。

华东交通大学《电机与拖动》部分课后习题答案-b7fc2f186fdb6f1aff00bed5b9f


2-19 一台 17kW、220V 的串励直流电动机，串励绕组电阻为 0.12Ω，电枢总电阻 为 0.2Ω，在额定电压下电动机电枢电流为 65A 时，转速为 670r/min，试确定电 枢电流增为 75A 时电动机的转速和电磁转矩(磁路设为线性)。
解： U N 220V ： I a 65A 时，转速 n 670r min
2014 级软件+电气《电机学》期末复习资料
4-12 有一台 1000kVA ，10kV/6.3kV 的单相变压器，额定电压下的空载损耗为 4900W，空载电流为 0.05(标幺值)，额定电流下 75 c 时的短路损耗为 14000W， 短路电压为 5.2%(百分值)。设归算后一次和二次绕组的电阻相等，漏抗亦相等， 试计算： (1)归算到一次侧时 T 型等效电路的参数； (2)用标幺值表示时近似等效电路的参数； (3)负载功率因数为 0.8(滞后)时，变压器的额定电压调整率和额定效率； (4)变压器的最大效率，发生最大效率时负载的大小( cos2 0.8 )。 解： (1)归算到一次侧等效电路的参数： 空载试验在低压侧进行 U 0 U 2 N 6300V ， 1000 I0 I0 I 2 N 0 .5 A 7.94 A 6 .3
X 2 0.964 ， Rm 1250 ， X m 12600 ， N1 N 2 876 260 。当二次侧电压
U 2 6000V ，电流 I 2 180A ，且 cos2 0.8 (滞后)时： (1)画出归算到高压侧的 T 型等效电路；
(2)用 T 型等效电路和简化等效电路求 U 1 和 I 1 ，并比较其结果。 解：(1)归算到高压侧： X 1 15.4 R1 2.19 Rm 1 2 5 0 Xm 1 2 6 0 0
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表明:变压器的负载电流分成两个分量,一个是励磁电流I0 , I I 用来产生主磁通,另一个是负载分量 ,用来抵消 K 二次磁动势的作用。电磁关系将一、二次联系起来,二次 电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少.
变压器结构示意图
（a）E型铁芯与E型变压器；（b）C形铁芯与环形变压器
铁心结构
单相壳式变压器
奇数层 偶数层 心式变压器迭片
心式冷轧硅钢片迭片
绕组
绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜 线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成。 变压器绕组的绕制方式有同芯式和交叠式， 同芯式结构简单，制造方便，国产变压器均 采用同芯式。
相量图
U 1
（1）
m
X jI 0 1
（2）考虑磁滞现象，等值正弦空载电流 I 0
超前
m
和E 落后 作为参考相量，E 2 1
900。
m
一个很小的 m 角，为磁滞角。
E 1
Fe I I 0a
•
R I 0 1
0
（3）根据电压方程， 得到电压相量。
I Z ( E ) U 1 0 1 1
d u1 e1 N1 ; dt d u2 e2 N 2 dt
变压器原、副边电势之比及电压之比 等于原、副边匝数之比。
二、单相变压器的基本结构
变压器的主要结构：铁心和绕组。 •铁心是变压器的磁路部分；又是变 压器的机械骨架。 •绕组是变压器的电路部分。 铁心通常用0.35mm厚表面涂有绝缘漆的硅 钢片冲成一定的形状叠制而成。
•
U1
•
s1
•
s
•
E E
E s
U U
ZL
变压器负载运行时的物理过程和方程式：
U 1
I1
N I 1 1
1
N I m 1
r I 1 1 jI x E 1 1 1
m 2
E 1
E 2
U 2
I 2
N I 2 2
jI x E 2 2 2
电力变压器
电源变压器
环形变压器
控制变压器
接触调压器
三相干式变压器
简单的单相变压器：两个线圈没有 电的直接联系， 只有磁的耦合。
原绕组（一次绕或初级绕组）：两个线 圈中接交流电源的线圈， 其匝数为N1 副绕组（二次绕组或次级绕组）： 接到 用电设备上的线圈，其匝数为N2 交变磁通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内感应电动势。
三、 型号与额定值 1、型号 型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、 冷却方式等内容，表示方法为
如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕 组铜线有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压 220kV电力变压器。
2、额定值
额定容量 S N ( kVA )
额定电流 I1N 和I 2 N ( A )
指铭牌规定的额定使用条 指在额定容量下，允许长期通过的额定 件下所能输出的视在功率。电流。在三相变压器中指的是线电流
额定电压 U1N 和U 2 N ( kV ) 指长期运行时所能承受的工作电压
U1N 是指加在一次侧的额定电压,U 2 N 是指一次侧加 U1N ,二次的开路电压.对三相变压器指的是线电压.
i0
E E I R U 1 1 s1 0 1
3、空载运行的等效电路和相量图
根据相量形式的电压平衡式，
E I ( R jX ) U 1 1 0 1 1
I Z ( E ) U 1 0 1 1
之间的关系直接用参数形式反映， 可把 E 写成 I 和I 把E 1 0 1 0 流过一个阻抗引起的阻抗压降。
m
I 0
• I r I0u
m
,U E 2 20
第三节 变压器的负载运行
❖
负载运行：变压器一次侧接在额定频率、额 定电压的交流电源上，二次接上负载的运行 状态，称为负载运行。
I
• 1
ΔI 1
•
I0 E1 Es 1
• •
•
m
I I
• • 2 2 =0 •• 20 2
• • 2 • 2
r I 2 2
一、基本方程
1、磁动势平衡方程
F 0
U 1 E1 4.44 fN 1 m
U1
• •
F1 F2
•
•
U 1
F1 F2 F0
I N I1 N1 I2 N 2 F 0 0 1 N2 I1 I 0 ( I 2 ) I 0 I1 L N1
I Z I (r jx ) E 1 0 m 0 m m
rm：变压器的励磁电阻 ，对应铁损耗的等效电阻。 xm:变压器的励磁电抗，反映励磁过程，对应主磁通的电抗；
Zm：变压器的励磁阻抗。表示变压器的铁心磁化性能和铁耗的综合参数。
2 2 Z m E1 / I 0 ; rm pFe / I 02 ; xm Z m rm
m
E1 U1 4.44 fN1 4.44 fN1
E1 4.44 fN 1 m N 1 k E 2 4.44 fN 2 m N 2
可见，影响主磁通 φmax大小的因素有电源电压 U1、电源频率f 和一次侧线圈匝数N1。
2、空载电流
（1）作用与组成： 空载运行时， 原边绕组中流过的电流 I10 ， 称为空载电流。 空载电流 I10包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场， • 产生主磁通——无功分量 I u ；另一个是铁损耗分量，作用是供变 • 压器铁心损耗——有功分量 I Fe 。 （2）性质和大小： 性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流 主要是感性无功性质——也称励磁电流 Im ； 空载电流大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何 尺寸有关，用空载电流百分数I0%来表示：
等效电路
I Z ( E ) I 0 R jX I 0 ( R jX ) U 1 0 1 1 1 1 m m
I 0 I 0
• •
R1
E 1
x1
E 1
Rm xm
Rm xm
U 1
等值电路综合了空载时变压器内部的物理情况， 在等值 电路中R1、x1σ是常量；Rm、xm是变量， 它们随铁心磁路 饱和程度的增加而减少。
第二节 变压器的运行特性分析
X 1 Ls1
—一次绕组漏电抗
磁路系统中 磁阻R l
X1
N 1 s 1 2I0

N 1 ( 2 I 0 N 1 s1 ) 2I0
N s 1
2 1
A
磁导 1 A R l 磁通 Ni Ni R
第二节 变压器的运行特性分析
第三章 变压器
主讲：许期英
变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压 等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能. 3.1 变压器的基本工作原理 3.2 变压器的运行特性分析 3.3 变压器的参数测定 3.4自耦变压器 3.5 几种典型的动车用牵引变压器
第一节 变压器的基本工作原理
I0是激磁电流， 固定不变的量。 IL负载分量随负载不同而变化。
•
I N I1 N1 I2 N 2 F 0 0 1 N2 I1 I 0 ( I 2 ) I 0 I1 L N1
I0是激磁电流， 固定不变的量。 IL负载分量随负载不同而变化。
三者关系： 相 : S N = U1N I1N = U 2 N I 2 N
三相 : S N = 3U1N I1N = 3U 2 N I 2 N
此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。
四、基本工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心 d ; 上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电 u1 e1 N1 dt 联系。在一次绕组中加上交变电压，产 d 生交链一、二次绕组的交变磁通，在两 u2 e2 N 2 dt 绕组中分别感应电动势。
绕组
单相和三相芯式变压器
油箱
油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是 冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子 （散热器或冷却器）。
绝缘套管
将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘， 担负着固定的作用。
此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气 体继电器。
变压器其它附件
温度计1；吸湿器2，储油 柜3；油表4；安全气道5； 油流继电器6；高压套管7； 低压套管8；分接开关9； 油箱10等等
m
u1
i0
f 0 i0 N 1
s1
e2
e s1
i0 r1
主磁通与漏磁通的区别
磁路饱和
I0
I0
主磁通按正弦规律变化，
m max sin t
d d e1 N 1 N 1 ( m sin t ) N 1 m cos t dt dt E1m sin( t ) 2 d d e2 N 2 N 2 ( m sin t ) N 2 m cos t dt dt
E E I R U 1 1 s1 0 1 E I ( R jX ) U 1 1 0 1 1 I Z E
1 0 1
I0
•
m
•
•
U1
•
E1
Es
•
1
•
E 2 U20
•
•
E U 20 2
E U 1 1
U 1 E1 4.44 fN 1 m

E 2 m sin( t ) 2
E1 E2 E1 m 2 E2m 2