專利名稱:電力機車用蒸發(fā)冷卻電力變壓器的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種電力機車用蒸發(fā)冷卻電力變壓器,尤其涉及一種適用于電力機車和電動車組的蒸發(fā)冷卻電力變壓器,屬于電力網設備技術領域。
背景技術:
交流電力機車和電動車組上的主變壓器是用于將接觸網上的25kV高壓電降為具有多種電壓的低壓電,以滿足機車各種電機、電器工作需要的重要部件。
隨著對機車牽引力和行駛速度等主要性能的要求不斷提升,對機車主變壓器的重量、體積和功率損耗等指標的提出了更高的要求,因此如何減輕重量、縮小體積、降低損耗和電磁干擾成為電力機車和電動車組變壓器設計和制造重大課題。
至今電力機車和電動車組變壓器主要類型仍是油冷變壓器,但是油冷變壓器有其自身不可克服的缺陷,因為以油為冷卻介質帶出熱量是有限的,并且易然,濾油、換油費用高。目前對它改進的技術方法大多從優(yōu)化冷卻油路和散熱器方面考慮,以進一步改善散熱能力,但對電力機車和電動車組變壓器,其重量、體積、功率損耗和電磁干擾等技術指標的改進已難有較大的提升。
已有的環(huán)型鐵芯變壓器,其結構如圖1所示,其中的環(huán)型鐵芯充分利用了硅鋼片的方向性,因而減少了因磁路與硅鋼片取向不一致所增加的功率損耗。在同等鐵芯截面積下,環(huán)型鐵芯的外框四角為R型,且二個“O”型斷面為階梯半圓形的內框體的結合處有二個對磁路沒有影響的三角空間,因此環(huán)型鐵芯的重量比已有用于油冷變壓器的疊片式鐵芯少10~12%。而且環(huán)型鐵芯的加工工藝更適宜采用薄型硅鋼片進行,而薄型硅鋼片具有良好的磁化特性,因而能夠減少變換器的鐵芯的渦流損耗。環(huán)型鐵芯由于自身是一個無需緊固的整體,提高了變壓器的抗短路能力,并在運行時僅只有硅鋼片磁致伸縮的振幅所產生的噪聲,而疊片式鐵芯還有從接縫處和鐵芯夾緊不平整等產生噪聲,所以環(huán)型鐵芯變壓器的噪聲極低,可以稱為環(huán)保型“綠色變壓器”。環(huán)型鐵芯變壓器降低了空載激磁功率,提高了功率因數,減少了電網無功損耗,改善了電網供電品質。
雖然環(huán)型鐵芯變壓器具有上述種種結構上的優(yōu)點,但是至今這種變壓器還沒有用于電力機車領域。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種電力機車用蒸發(fā)冷卻電力變壓器,改變電力機車和電動車組已有變壓器的結構,將已有的具有優(yōu)良結構性能的環(huán)型鐵芯變壓器用于電力機車領域,并用特殊的冷卻液,利用相變冷卻原理,對器身進行冷卻,以減輕整體電力機車變壓器的重量,縮小其體積,降低電力機車的功率損耗。
本發(fā)明提出的電力機車用蒸發(fā)冷卻電力變壓器,包括冷凝器、壓力容器和變壓器器身,所述的冷凝器通過蒸發(fā)管和回液管與壓力容器相連通,壓力容器中設有冷卻液,變壓器器身浸泡在冷卻液中,冷卻液的沸點為-30℃~0℃。
本發(fā)明提出的電力機車用蒸發(fā)冷卻電力變壓器,其特點和優(yōu)點是將已有的環(huán)形鐵芯變壓器用于電力機車領域,使電力機車用電力變壓器的結構簡單,輔助設備減少。變壓器的冷卻利用了相變冷卻原理,冷卻效率高,從而大大提高了冷凝器與壓力容器之間的冷卻管路單位截面積的熱傳遞能力和冷凝器單位表面積的散熱能力,有效提高了整個電力變壓器單位體積的功率密度。電力變壓器中的壓力容器與冷凝器之間通過管道相連,可長距離分離,便于設備的設計和安裝布局。本電力變壓器有極高的工作可靠性,安全性好、使用壽命長、運行維護簡單。與已有油浸式變壓器相比,本電力變壓器的重量輕,因此大大減少了設備成本。
圖1是已有的環(huán)型鐵芯變壓器的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明設計的電力變壓器的結構示意圖。
圖1中,1是變壓器繞組接線端子,2是內環(huán)鐵芯,3是外環(huán)鐵芯,4是變壓器繞組,5是環(huán)形鐵芯窗口,圖2中,6是冷凝器,7是冷卻風扇,8是蒸發(fā)管,9是蒸發(fā)室,10是壓力容器,11是冷卻液,12是回液管。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的電力機車用蒸發(fā)冷卻電力變壓器,其結構如圖2所示,包括冷凝器6、壓力容器10和變壓器器身。冷凝器6通過蒸發(fā)管8和回液管12與壓力容器10相連通,壓力容器10中設有冷卻液11,變壓器器身浸泡在冷卻液11中,冷卻液的沸點為-30℃~0℃。
本發(fā)明設計的電力機車用蒸發(fā)冷卻電力變壓器的工作原理是,將已有的環(huán)形鐵芯變壓器的繞組和鐵心浸入冷卻介質中進行冷卻,冷卻介質從繞組和鐵心等發(fā)熱體表面吸收熱量而汽化,汽化后的蒸汽上升,從壓力容器10上部的蒸發(fā)室9通過蒸發(fā)管8進入冷凝器6,在冷凝器6內冷凝為液體后通過回液管12流回壓力容器10。這種相變冷卻方式使變壓器的結構簡單,器身冷卻均勻。而且換熱效率高,降溫顯著。
本發(fā)明變壓器中所用的冷卻液,可以是二氟二氯甲烷,分子式為CF2Cl2,沸點為-29.8℃,或二氟一氯乙烷,分子式為C2H3F2Cl,沸點為-9.25℃,或四氟乙烷,分子式為C2H2F4,沸點為-26.5℃。
本發(fā)明的變壓器,壓力容器內冷卻液的溫升遠低于已有的油冷變壓器頂層油的溫升,因而采用蒸發(fā)冷卻的變壓器壽命可大大延長。
本發(fā)明變壓器中所用的環(huán)型鐵芯變壓器,可以是由北京京瑞變壓器制造有限公司(簡稱京瑞公司)生產的S11(S11-M.R)系列三相無勵磁調壓環(huán)型卷鐵芯配電變壓器。
權利要求
1.一種電力機車用蒸發(fā)冷卻電力變壓器,其特征在于該變壓器包括冷凝器、壓力容器和變壓器器身,所述的冷凝器通過蒸發(fā)管和回液管與壓力容器相連通,壓力容器中設有冷卻液,變壓器器身浸泡在冷卻液中,冷卻液的沸點為-30℃~0℃。
2.如權利要求1所述的電力變壓器,其特征在于其中所述的冷卻液為二氟二氯甲烷、二氟一氯乙烷或四氟乙烷中的如何一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力機車用蒸發(fā)冷卻電力變壓器,屬于電力網設備技術領域。該變壓器包括冷凝器、壓力容器和變壓器器身,所述的冷凝器通過蒸發(fā)管和回液管與壓力容器相連通,壓力容器中設有冷卻液,變壓器器身浸泡在冷卻液中。本發(fā)明的電力變壓器,將已有的環(huán)形鐵芯變壓器用于電力機車領域,使電力機車用電力變壓器的結構簡單,輔助設備減少。變壓器的冷卻利用了相變冷卻原理,冷卻效率高,提高了冷凝器與壓力容器之間的冷卻管路單位截面積的熱傳遞能力和冷凝器單位表面積的散熱能力,提高了整個電力變壓器單位體積的功率密度。本電力變壓器有極高的工作可靠性,安全性好、使用壽命長、運行維護簡單。
文檔編號H01F27/18GK1588588SQ20041007061
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權日2004年7月23日
發(fā)明者馬興凱, 陶曉峰 申請人:馬興凱, 陶曉峰