变压器轻量
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电子变压器在地铁供电系统中的应用地铁作为现代都市交通的重要组成部分,必须具备安全、高效、可靠的供电系统。
电子变压器作为电力传输和分配的重要设备,其在地铁供电系统中的应用具有重要意义。
本文将从地铁供电系统的需求出发,详细阐述电子变压器在地铁供电系统中的应用。
一、地铁供电系统的需求地铁供电系统是地铁运营的重要保障,为地铁车辆、信号设备、照明设备等提供稳定可靠的电力支持。
地铁供电系统的需求主要体现在以下几个方面:1. 大电流输出能力:地铁车辆的起动和运行过程中需要大量的电流输出,对供电系统的输出能力提出了较高的要求。
2. 稳定可靠性:地铁是城市交通的重要组成部分,供电系统必须具备高度稳定可靠的特点,以确保地铁运营的持续性和安全性。
3. 小体积、轻重量:地铁车辆空间有限,供电系统设备的体积和重量应尽可能小,以便于安装和布局。
4. 高效能耗:地铁供电系统对能源的消耗要求较高,应具备较高的能源利用效率,降低能源成本。
二、电子变压器在地铁供电系统中的应用电子变压器作为一种能够完成电力转换和传输的设备,被广泛应用于地铁供电系统中,其主要应用包括以下几个方面:1. 电力传输和分配:地铁供电系统的核心任务是将电力从电网输送到地铁车辆和设备,电子变压器作为电能传输的关键设备,能够将电网电压转换为适合地铁车辆和设备使用的电压,确保供电系统稳定可靠。
2. 过电流保护:地铁车辆的启动和运行过程中会产生大幅的电流冲击,为了保护供电系统设备的安全运行,电子变压器可以通过智能控制系统实时监测电流变化,并对超过设定阈值的过电流作出及时的响应和保护。
3. 节能控制:地铁供电系统一般为全天候运行,能源的高效利用是关键。
电子变压器通过内置的控制电路和软件算法,能够实时调整电力输出,使能耗得到优化,从而降低能源消耗和运行成本。
4. 体积轻量化设计:地铁车辆空间有限,电子变压器在设计和制造过程中,采用先进的材料和工艺,使得其体积轻量化。
此外,电子变压器的结构和布局紧凑,能够更好地适应地铁车辆的安装要求。
SS^M三相油浸式全密封电力变压器技术数据表10KV级S7、S9、S11系列电力变压器技术数据容量空载损耗(W负载损耗(W空载电流%阻抗电压% KVA S7 S9 S11 S7 S9 S11 S7 S9、S11 S7、S9、S11 30 150 130 90 800 600 600 2.8 2.150 190 170 120 1150 870 870 2.6 2.080 270 250 175 **** **** 1250 2.4 1.8100 320 290 205 2000 1500 1500 2.3 1.6125 370 340 240 2450 1800 1800 2.2 1.5 4160 460 400 280 2850 2200 2200 2.1 1.4200 540 480 335 3400 2600 2600 2.1 1.3250 640 560 390 4000 3050 3050 2.0 1.2315 760 670 470 4800 3650 3650 2.0 1.1S9与S7相比:空载损耗平均下降10.25%,年运行成本平均下降18.91%S11与S9相比:空载损耗平均下降30%,年运行成本平均下降11.68%。
S11-M系列全密封油浸式配电变压器是在新型S9系列产品结构设计的基础上进行开发的科技新产品。
设计的主导思想是满足产品的可靠性,提高产品的性能,根据新S9产品的实际情况,重新调整了一些损耗系数和结构,使损耗设计值更符合实测值,同时进行了优化设计,合理确定铜铁比例,使材料成本最低,结构合理。
S11-30〜1600/6-10电力变压器规格与主要技术数据额定容量电压KV 损耗W 阻抗电压%空载电流%联接组别重量kg 外形尺寸(长*宽*高)轨距(mm 局压低压空载负载器身重油重总重102030 100 600 2.8 148 59 280 980*560*1030 400*400 50 130 870 2.5 215 74 376 1040*580*1080 400*400 63 150 1040 2.4 249 81 425 1060*752*1100 400*400 80 6 180 1250 2.2 308 92 507 1110*762*1140 400*400100 200 15004 2.1 349 103 588 1092*772*1170 550*550125 6.3 0.4 240 1800 2.0 Y, yno 417 115 682 1155*782*1214 550*550 160 270 2200 1.9 495 131 807 1240*792*1254 550*550 200 10 330 2600 1.8 581 160 952 1400*812*1350 550*550 250 400 3050 1.8 700 178 **** *****818*1455 550*550 315 480 3650 1.8 804 204 1281 1448*938*1500 550*550 400 570 4300 1.5 970 225 1508 1488*848*1550 550*550 500 680 5150 1.4 1143 254 1760 1610*868*1620 600*600 630 810 6200 4.5 1.3 1288 306 2025 1748*1042*1635 600*600800 980 7500 1.0 1710 463 2781 2050*1125*2170 820*660 1000 1150 10300 0.7 1748 533 3003 2030*1125*2220 820*660 1250 1360 12000 0.6 2053 615 3052 2220*1294*2025 820*660 1600 1640 14500 0.6 2640 740 4327 2600*1326*2213 820*660变压器的连接组别介绍变压器三相绕组有星型联结、三角形联结与曲折联结等三种联结法。
毕业论文题目:66kv变压器结构仿真系统设计目录一.变压器概述 (1)1.1变压器的原理及分类 (1)1.2变压器设计的目的范围及意义 (2)1.3变压器发展方向 (3)1.3.1铁心制造技术 (3)1.3.2.绝缘加工技术 (3)1.3.3.绝缘干燥和油处理技术 (4)1.3.4.节能技术 (4)二.变压器结构 (5)2.1结构简介 (5)2.2元件示意图 (6)三.设计方案 (14)3.1熟悉产品规格及参数 (14)3.2变压器额定电压和额定电流的计算 (14)3.3铁心直径的选择 (16)3.3.1影响铁心直径选择的主要因素: (16)3.3.2截面的选择 (16)3.3.3.迭片系数 (17)3.4低压线圈匝数的计算 (18)3.5 线圈及相关布置形式的确定 (18)3.6 油箱的选择 (19)3.6.1油箱器身相关参数的确定 (19)四.减少变压器漏磁场引起的附加损措施 (20)五.变压器试验 (21)5.1最后的试验数据 (22)六.总结 (23)一.变压器概述电力变压器是一种静止的电气设备,是用来将某一数值的交流电压(电流)变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压(电流)的设备。
当一次绕组通以交流电时,就产生交变的磁通,交变的磁通通过铁芯导磁作用,就在二次绕组中感应出交流电动势。
电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。
变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区,还能把电压降低为各级使用电压,以满足用电的需要。
总之,升压与降压都必须由变压器来完成,在过去十年的发展中,我国电力建设快速发展,成绩斐然。
其中,发电装机容量高速增长,电网建设速度突飞猛进,电源结构调整不断优化,技术装备水平大幅提升,节能减排降耗效果显著,电力建设实现了跨越式发展。
这为我国经济社会平稳较快发展提供了强大动力,对改善人民生活起到了重要支撑和保障作用。
目前在网运行的部分高能耗配电变压器已不符合行业发展趋势,面临着技术升级、更新换代的需求,未来将逐步被节能、节材、环保、低噪音的变压器所取代。
变压器参数详解一、我们先以S9-250/10型变压器来说明变压器参数的具体数值,大家有一个简单的概念产品型号S9-250/10额定容量(kVA) 250短路阻抗ud(%)4空载损耗(W) 560负载损耗(W) 3050空载电流1.20重量(kg)器身吊重675 油重190 总重1035长×宽×高(mm) 1320×943×1433轨距E(mm) 550年损耗电量(kW.h):空载7534 负载12960 合计20494年变损电量E=(p0+I0%×Sn/100×K)×t+(pk+ud%×Sn/100×K)×(Sj/Sn)2×τ铁心损耗E0=(p0+I0%×Sn/100×K)×t,k取0.1,t为变压器年受电时间,取8760h。
负载损耗Ek=(pk+ud%×Sn/100×K)×(Sj/Sn)2×τSj为变压器的计算负载,一般取变压器额定容量的80%,τ为变压器最大负荷年利用小时数,可以通过查表求得,计算时一般取4000h~5000h二、变压器参数的具体含义1、额定容量Se:指变压器在出厂时铭牌标定的额定电压、额定电流下连续运行时能输送的容量,单位kVA。
其计算公式为:三相变压器Se=1.732UeIe,单相变压器量Se=UeIe。
2、额定电压Ue:指变压器长时间运行时所能承受的工作电压(铭牌上的Ue值,是指调压分接开关在中间分头时的额定电压);单位为kV。
3、额定电流Ie:在额定容量Se和允许温升条件下,允许长期通过的工作电流,单位为A。
4、短路电压Ud%:也称阻抗电压(UK%),将变压器的二次绕组短路,一次侧施加电压至额定电流值时,原边的电压和额定电压Ue之比的百分数。
即:Ud%=Ud/Ue·100%。
变压器的并列运行要求Ud%值相同,当变压器二次侧短路时,Ud%值将决定短路电流大小,所以是考虑短路电流热稳定和动稳定及继电保护整定的重要依据。
干式变压器的型号、容量、重量————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:2干式变压器的型号、容量、重量干式变压器:依靠空气对流进行冷却,一般用于局部照明、电子线路。
机械设备等变压器,在电力系统中,一般汽机变压器、锅炉变压器、除灰变压器、除尘变压器、脱硫变压器等都是干式变压器,变比为6000V/400V和10KV/400V,用于带额定电压380V 的负载。
简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。
干式变压器的结构类型⑴固体绝缘包封绕组⑵不包封绕组绕组两个绕组中,电压较高的是高压绕组,较低的是低压绕组从高低压绕组的相对位置看,高压可分为同心式交迭式同心式绕组简单,制造方便,均采用这种结构方式。
交迭式,主要用于特种变压器。
干式隔离变压器的结构特点:铁芯采用优质冷轧晶粒取向硅钢片,铁芯硅钢片采用45度全斜接缝,使磁通沿着硅钢片接缝方向通过.绕组形式⑴缠绕⑵环氧树脂加石英砂填充浇注⑶玻璃纤维增强环氧树脂浇注(即薄绝缘结构)⑷多股玻璃丝浸渍环氧树脂缠绕式(一般多采用3,因为它能有效的防止浇注的树脂开裂,提高了设备的可靠性)高压绕组一般采用多层圆筒式或多层分段式结构低压绕组一般采用层式或箔式结构⒈开启式。
是一种常用的形式,其器身与大气直接接触,适应于比较干燥而洁净的室内,(环境温度20度时,相对湿度不应超过85%),一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。
⒉封闭式.器身处在封闭的外壳内,与大气不直接接触。
(由于密封。
散热条件差.主要用于矿用它属于是防爆型的)⒊浇注式.用环氧树脂或其它树脂浇注作为主绝缘,它结构简单。
体积小.适用于较小容量的变压器。
相对于油式变压器,干式的变压器因没有油,也就是没有火灾、爆炸、污染等严重问题,故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。
特别是新的系列,损耗和噪声降到了新的水平,更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。
变压器产业及技术现状和发展趋势随着新增发电装机的不断增长,我国对各类变压器的需求也持续增长。
近年来,国内变压器行业通过引进国外先进技术,使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提高。
国内企业生产的变压器品种包括超高压变压器、换流变压器、全密封式变压器、环氧树脂干式变压器、卷铁心变压器、组合式变压器等。
此外,随着新材料、新工艺的不断应用,国内各变压器制造企业还不断研制和开发出各种结构形式的变压器,以适应市场发展。
1 变压器行业规模和市场结构分析目前,我国注册的变压器生产企业1000多家(包括电力变压器、电子变压器、互感器和整流器等相关企业),有能力生产500kV变压器的企业不超过10家,其中包括特变电工的沈阳变压器厂、衡阳变压器厂、西安变压器厂、保定天威保变电气股份有限公司、常州东芝变压器有限公司、重庆ABB变压器有限公司、上海阿尔斯通变压器有限公司等;能生产220kV变压器的企业不超过30家,生产110kV级的企业则有100家左右,其中年产超过百台的企业有特变电工衡变、沈变,保变、青岛青波、华鹏等厂家;生产干式配电变压器的企业约有100家,生产能力在100万kV?A以上的企业有顺德、金乡、许继、华鹏等厂家;生产箱式变压器的企业有600~700家。
我国变压器行业规模庞大,但中小企业居多。
根据截止2008年11月的统计,我国变压器行业内共有企业1589个,工业总产值超过1亿的只有130多家,员工人数超过2000人的只有16家。
根据统计,销售收入最高的保定天威达到了107.9亿元,占全行业的5.86%,前10名企业的累计份额为20.6%。
近年来,通过技术改造、兼并重组和扩张等方式,我国变压器类产品的生产能力大幅度提升。
例如,特变电工拥有沈阳、衡阳、新疆、天津生产厂,西电公司拥有西安、常州生产厂,保定天威拥有保定、秦皇岛、合肥等生产厂。
三个集团变压器类产品的生产能力均接近或超过80000MV?A。
小型变压器标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述小型变压器是一种在电气设备中广泛应用的电力转换设备,其具有体积小、重量轻、效率高、使用方便等特点。
小型变压器在各种领域都有着重要的作用,例如电子产品、通信设备、汽车电子等领域。
本文将主要围绕小型变压器的定义、特点、应用领域、设计制造过程等方面展开探讨,旨在全面了解小型变压器在现代电力系统中的重要性以及未来发展的前景。
1.2 文章结构文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,将概述小型变压器的概念和特点,介绍文章的结构和目的。
在正文部分,将详细介绍小型变压器的定义和特点,以及其在各个应用领域的应用情况。
同时,将探讨小型变压器的设计和制造过程,解析其中的关键技术和步骤。
在结论部分,将总结小型变压器在现代社会中的重要性,展望其未来的发展前景,并对本文所述内容进行总结和归纳,强调小型变压器在电力领域的重要性和发展潜力。
1.3 目的:本文旨在深入探讨小型变压器在现代电力系统中的应用和重要性。
通过对小型变压器的定义、特点、应用领域以及设计制造过程等方面进行详细介绍,旨在帮助读者更好地理解小型变压器在电力领域中的作用和价值。
同时,本文也旨在为相关领域的研究者和从业人员提供参考和借鉴,促进小型变压器技术的进步和发展。
希望通过本文的撰写,能够增强对小型变压器的认识,推动小型变压器在电力系统中的广泛应用,为电力行业的发展和现代化建设做出贡献。
2.正文2.1 小型变压器的定义和特点小型变压器是一种在工业和民用领域中常见的电气设备,其主要功能是将电压从一个级别变换到另一个级别。
相比于大型的变压器,小型变压器具有体积小、重量轻、使用灵活等特点。
小型变压器通常设计成紧凑型结构,适合安装在密集空间的环境中,例如电源适配器、LED驱动器、电子设备等。
由于小型变压器的功率较小,通常能够满足低功率设备的电压转换需求。
另外,小型变压器通常具有高效率、低损耗的特点,能够在电能转换过程中减少能量的浪费,提高整个系统的能效。
牵引变压器轻量化技术发展综述摘要:传统的干线交流传动机车牵引电路中大多采用低频牵引变压器,作为交流传动系统中的一个重要组成部分,传统的低频变压器存在笨重、昂贵、效率低,需要占用太多车体空间等缺点。
随着我国高速铁路的快速发展,车载变压器小型轻量化已成为下一代交流传动列车应优先解决的课题。
目前,车载变压器小型轻量化方案主要有硅油变压器、电子变压器、超导变压器以及直流斩波技术等运用在车载牵引变压器。
本文对几种方法的应用作了简单介绍,并提出了几种方法的应用前景。
并针对这些方案做了总结,对它们的优缺点进行了比较分析,提出了使用直流斩波技术实现无变压器化的交流传动系统的方案。
关键词:牵引变压器、小型轻量化、超导变压器、直流斩波引言我国在“十一五”规划中拟建设9800km高速铁路,这么庞大的基础设施建设无疑会促进我国从铁路大国向铁路强国的快速转变,将极大地鼓舞民族志气。
但我们还面临着许多高速铁路技术的挑战,轻量化是高速列车的关键技术之一,从某种意义上来说,它事关高速列车研制的成败。
高速列车轻量化是个系统工程。
它包括设计理念、设计方法、新材料选用、实验等诸多方面并贯彻在总体设计、零部件设计、制造工艺、试验鉴定等环节中。
而高速机车牵引变压器的小型轻量化就是其中之一。
车载电气设备的轻量化是高速列车轻量化的一个重要内容,在目前的车载电气设备中,车载变压器的重量占电气设备总重量的1/3左右,车载牵引变压器这样的重量和高速铁路的发展是不相适应的。
随着速度的提高,势必要求更大的牵引动力,而车载迁移变压器的安装空间又十分有限,这使牵引变压器需要更大的安装容量和有限的安装空间的矛盾更加突出,所以车载牵引变压器的小型化研究也是一个是紧迫的课题。
综合这两个方面因素,目前牵引变压器首先需要解决的问题是实现小型轻量化。
交流传动系统小型轻量化的焦点一直以来是在高电压到低电压的变换环节-车载变压器上。
我国车载变压器的研究和制造有50多年的历史,自1958年试制成功我国第一台SS1型干线电力机车牵引变压器以来,国内企业先后研制成功12种交直传动电力机车用牵引变压器和10余种交流传动机车及动车组用牵引变压器。
为了实现车载变压器的小型轻量化,对变压器的铁芯和绕组结构进行了改进,比如,采用“心式铁心+混合线圈”结构,和采用壳式变压器结构等。
这些结构在体积和重量上都比50年代从前苏联引进的6Y2机车牵引变压器的指标要好。
但是和高速铁路发达的国家相比这些指标还有相当大的差距。
国际上,车载牵引变压器小型轻量化的发展有几种思路:电子变压器、硅油变压器、超导变压器以及使用高压电动机的无牵引变压器交流传动系统和直流斩波技术的应用。
1、电子变压器随着大功率电力电子元器件及相关控制技术的发展,采用电力电子变换技术实现能量传递和电压变换的新型变压器-电力电子变压器受到更多的关注,其是集电力系统、电力电子、计算机、自动控制理论以及数字信号处理等技术为一体的新型变压器。
作为新型的能量转换设备,与传统变压器相比,电力电子变压器具有体积小、重量轻、空载损耗小等优点。
因此,通过电力电子器件和电力电子变流技术,对能量进行转换和控制,研究适用于铁道牵引传动系统的新型电力电子变压器以替代传统的工频变压器和牵引变流器构成的牵引传动系统,为我国铁路牵引传动系统未来的技术更新换代提供参考。
图1工频变压器和电力电子变压器牵引传动系统原理比较图1是分别采用传统工频变压器和电力电子变压器的牵引系统的比较。
如图1所示,采用电力电子变压器的交流传动系统在电网和变压器之间插入了一个高频、高压输入变流器,使变压器工作频率与电网频率解耦,从而取代笨重的工频变压器。
高频变压器输出与传统牵引系统类似,采用整流器进行交直变换,与逆变器进行对接。
高频变压器起隔离和变压作用。
因铁芯式变压器的体积与频率成反比,所以高频变压器的体积和重量远小于现在使用的工频变压器。
电力电子变压器不仅具有体积小、重量轻的特点,还可以在刹车制动时将制动再生能量反馈给电网,提高电能的利用率和电力电子变压器的效率。
无论是从体积。
重量要求上来看,还是从对牵引电能质量的要求上来评价,具有高频隔离环节的电力电子变压器都比传统牵引变压器更适合用于铁道牵引领域,电力电子变压器为动车牵引系统的更新换代提供了一种新的可能2、硅油变压器硅油变压器以日本为代表,硅油同矿物油相比,具有很多优点,两者间的性能见表1 。
从表1 可以看出,硅油比矿物油具有跟好的电气绝缘性能,且硅油还有不宜着火、自灭性等性质。
由于硅油的电气强度高,如果用硅油填充变压器,可以缩小电气绝缘距离。
硅油的燃点比矿物油高一倍多,可以允许变压器绕组在更高的温度下运行,所以用硅油填充变压器有利于减小变压器的体积、增大功率,实现牵引变压器的小型轻量化。
例如,一般200kVA的矿物油封变压器温升40度所占体积与500KVA采用硅油油封制得的变压器温升100读所占体积相等。
表1 矿物油和硅油的电气性能比较硅油作为绝缘和冷却介质,1972年使用在电力变压器中,1985年日本开始在机车上使用硅油变压器。
我国通化变压器厂在1985年试制成功第一台硅油变压器,使用在北京的地铁牵引变电站中。
硅油也存在弱点,实验表明,硅油在局部放电的条件下会发生焦化现象,并使硅油的绝缘强度大大降低,这给变压器的结构带来了新的问题。
硅油中气体溶解量大,容易吸湿,密度和黏度较大,流动性差等。
硅油变压器由于特别容易吸湿,在生产、运输。
存储、使用的各个环节都要力求与空气隔绝,如果作为车载牵引变压器用,对机车的运行维护提出了新的要求。
此外,硅油不宜生物降解,不利于环保。
目前大多数高速动车选用是矿物型45号变压器油,而南车株洲电机公司生产的配套于CRH2系列的高速动车牵引变压器为硅油变压器,采用硅油变压器油。
3、直流斩波技术通过使用直流斩波技术取消车载牵引变压器,实现无牵引变压器的交流传动系统结构,是实现车载牵引变压器小型化轻量化的一种很有前途的技术选择。
在总结分析了国内外的车载牵引变压器小型轻量化技术的基础上,根据我国的牵引网电制,提出了利用直流斩波技术实现无变压器交流传动系统方案。
图2是用直流斩波技术实现交流传动系统小型轻量化的原理图。
电源电流经整流桥整流后变为直流,中间的直流电压为35KV;电流整流后经过一个L1C1滤波电路,这个滤波电路的主要目的是防止斩波器的高频脉冲电流进入牵引网;斩波器由2组电力电子器件(比如IGBT)组成,这两组器件的结构和工作电压等级都相同,以保证能量的双向流动。
L2C2为直流斩波器的中间储能环节,同时也是一个滤波环节;R为负载,负载的工作电压为2.8KV。
斩波器低压测的直流电压是由开关的占空比来控制的,一但两端的电压大小确定后,传递的能量大小由流过开关的电流大小决定。
直流斩波技术是一种很成熟的技术,这种技术本身没有什么新鲜可言,然而,如果要用到35KV这样高的电压下和机车牵引这样的复杂工作环境中,还没有任何先例,这其中有很大挑战,这种挑战主要来自控制方法和过电压的处理两个方面,要求做到传输效率高、体积小、重量轻等要求,而这几个方面的要求又是相互矛盾的目标,如何在这几个目标实现折衷需要进入深入的研究。
用直流斩波技术实现交流传动系统的小型轻量化具有2个明显的好处:一是取消了车载变压器实现了交流传动系统的无变压器化结构;二是这种系统对交流电源的电压变化不再敏感,甚至对牵引网的各种电制都有广泛的适应能力。
图2直流斩波器原理图通过改进直流斩波器输出侧滤波器的电路结构,在保持电容值不变的情况下,可以把电感值降到原来的32%,这也意味着储能电感的重量可以大幅度的减轻,体积也可以大幅度的缩小。
图3斩波器改进后的原理图这种方案和超导变压器相比,具有维护量小,不会对电力机车提出新的限制和要求,且对电源的要求不高,甚至可以适用于不同的电流制等优点。
这种方案和硅油变压器相比较,具有体积更小,重量更轻的优点。
和电子变压器相比较,这种方案所用的电力电子原件少,结构简单,转换环节少,能量传输效率高。
和使用高压电动机的无变压器交流传动结构相比较,具有兼容性好的优点等。
4、高温超导变压器使用超导变压器是使牵引变压器小型轻量化的一个途径,德国人从1996年开始研究这种车载牵引变压器。
由于德国牵引供电网的频率主要使用的是16.7Hz ,这意味着牵引变压器的几何尺寸比50Hz 频率下工作的变压器要大得多,仅仅提高变压器的工作组温度并不能明显降低牵引变压器的体积,所以他们热衷研究研究牵引车载超导变压器。
传统牵引变压器线圈的电流密度通常设计为6A/mm2-8A/ mm2。
而超导线材的电流密度换算为67A / mm2。
由于使用超导线材就能大大提高电流密度,因此能大幅度减轻线圈的重量。
另外,把线圈绕在铁心上并施加正弦交流电压具有关系式: 4.44V fN ϕ=。
如果每匝电压增大,则需磁通量减小,从而铁心重量减小,但对应于交流损耗的增加,制冷剂的重量会增大。
因此,有关轻量化另一个必须考虑的问题就是交流损失。
直流电通过超导线材不会产生损失,但是,当交流电通过时就会发生所谓的交流损失。
交流损失分好几类,但基本上取决于施加在线材上的磁场的大小。
为了使电力动车主变压器轻量化,将绕组设计成紧密缠绕式,因此磁场就大,与其他超导电应用相比,其交流损失就比较大。
为了减少由交流损失及电流端子产生的热量,在超导变压器上必须安有冷却机。
冷却机所需的容量是由交流损失和端子的热接触热量来决定的,冷却机的容量决定它的质量。
冷却机的质量不能超过用超导线材减少的质量,否则,超导轻量化就没有意义了。
交流损耗与端子的接触热量的大小就成为超导变压器实用化的一个关键。
另外,现在车辆的主变压器,大概总重量的1/3是线圈重量,由于使用超导线材而是线圈的重量大幅度降低了。
因此,变压器总重量基本可由制冷机和铁心的质量决定。
以下为容量是1.1MVA和4.6MVA的传统变压器与超导变压器的部分参数的比较:表2 1.1 MVA牵引变压器参数表3 4.6 MVA牵引变压器参数从表中可以看出传统型变压器因采用的是低频电源而变的重量大,还可以看出传统型变压器因为它采取了减小铁心而增加匝数的设计(铜机械)而变的损耗大(效率低),而采用超导材料不仅减轻了重量,而且提高了效率。
结果表明,如采用目前最高水平的超导线材,则效率可提高到约99%,为了减轻质量,必须降低交流损耗,例如,如将交流损耗减少到目前的1/5,则质量就可减轻20%左右,此时效率就可提高到99%以上。
目前,在线材制造上存在这单丝线间相互接触的问题,还未能按设想制成,有待今后进一步改进。
目前先研究开发设置于地板上部的变压器,是实现设置于地板下部变压器的目标。
5、高压电动机的无牵引变压器交流传动系统基于中频变压器的缺点,瑞士的M.Steimer等人提出了使用高压电动机的无牵引变压器化的交流传动系统,这个方案是基于低频交流牵引供电系统提出来的,接触网的电压为15KV,整流-逆变回路由6各单元模块级联而成。