电力机车用蒸发冷却电力变压器
阅读：164发布：2023-02-05
专利汇可以提供电力机车用蒸发冷却电力变压器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种电 力 机车 用 蒸发 冷却电力 变压器 ，属于电力网设备技术领域。该变压器包括 冷凝器 、 压力容器 和变压器器身，所述的冷凝器通过蒸发管和回液管与压力容器相连通，压力容器中设有 冷却液 ，变压器器身浸泡在冷却液中。本实用新型的电力变压器，将已有的环形 铁 芯变压器用于 电力机车 领域，使电力机车用电力变压器的结构简单，辅助设备减少。变压器的冷却利用了 相变 冷却原理，冷却效率高，提高了冷凝器与压力容器之间的冷却管路单位截面积的热传递能力和冷凝器单位表面积的 散热 能力，提高了整个电力变压器单位体积的功率 密度 。本电力变压器有极高的工作可靠性，安全性好、使用寿命长、运行维护简单。，下面是电力机车用蒸发冷却电力变压器专利的具体信息内容。
电力机车用蒸发冷却电力变压器
技术领域
本实用新型涉及一种电力机车用蒸发冷却电力变压器，尤其涉及一种适用于电力机车和电动车组的蒸发冷却电力变压器，属于电力网设备技术领域。
技术背景交流电力机车和电动车组上的主变压器是用于将接触网上的25kV高压电降为具有多种电压的低压电，以满足机车各种电机、电器工作需要的重要部件。
随着对机车牵引力和行驶速度等主要性能的要求不断提升，对机车主变压器的重量、体积和功率损耗等指标的提出了更高的要求，因此如何减轻重量、缩小体积、降低损耗和电磁干扰成为电力机车和电动车组变压器设计和制造重大课题。
至今电力机车和电动车组变压器主要类型仍是油冷变压器，但是油冷变压器有其自身不可克服的缺陷，因为以油为冷却介质带出热量是有限的，并且易然，滤油、换油费用高。目前对它改进的技术方法大多从优化冷却油路和散热器方面考虑，以进一步改善散热能力，但对电力机车和电动车组变压器，其重量、体积、功率损耗和电磁干扰等技术指标的改进已难有较大的提升。
已有的环型铁芯变压器，其结构如图1所示，其中的环型铁芯充分利用了硅钢片的方向性，因而减少了因磁路与硅钢片取向不一致所增加的功率损耗。在同等铁芯截面积下，环型铁芯的外框四角为R型，且二个“O”型断面为阶梯半圆形的内框体的结合处有二个对磁路没有影响的三角空间，因此环型铁芯的重量比已有用于油冷变压器的叠片式铁芯少10～12％。而且环型铁芯的加工工艺更适宜采用薄型硅钢片进行，而薄型硅钢片具有良好的磁化特性，因而能够减少变换器的铁芯的涡流损耗。环型铁芯由于自身是一个无需紧固的整体，提高了变压器的抗短路能力，并在运行时仅只有硅钢片磁致伸缩的振幅所产生的噪声，而叠片式铁芯还有从接缝处和铁芯夹紧不平整等产生噪声，所以环型铁芯变压器的噪声极低，可以称为环保型“绿色变压器”。环型铁芯变压器降低了空载激磁功率，提高了功率因数，减少了电网无功损耗，改善了电网供电品质。
虽然环型铁芯变压器具有上述种种结构上的优点，但是至今这种变压器还没有用于电力机车领域。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种电力机车用蒸发冷却电力变压器，改变电力机车和电动车组已有变压器的结构，将已有的具有优良结构性能的环型铁芯变压器用于电力机车领域，并用特殊的冷却液，利用相变冷却原理，对器身进行冷却，以减轻整体电力机车变压器的重量，缩小其体积，降低电力机车的功率损耗。
本实用新型提出的电力机车用蒸发冷却电力变压器，包括冷凝器、压力容器和变压器器身，所述的冷凝器通过蒸发管和回液管与压力容器相连通，压力容器中设有冷却液，变压器器身浸泡在冷却液中，冷却液的沸点为-30℃～0℃。
本实用新型提出的电力机车用蒸发冷却电力变压器，其特点和优点是将已有的环形铁芯变压器用于电力机车领域，使电力机车用电力变压器的结构简单，辅助设备减少。变压器的冷却利用了相变冷却原理，冷却效率高，从而大大提高了冷凝器与压力容器之间的冷却管路单位截面积的热传递能力和冷凝器单位表面积的散热能力，有效提高了整个电力变压器单位体积的功率密度。电力变压器中的压力容器与冷凝器之间通过管道相连，可长距离分离，便于设备的设计和安装布局。本电力变压器有极高的工作可靠性，安全性好、使用寿命长、运行维护简单。与已有油浸式变压器相比，本电力变压器的重量轻，因此大大减少了设备成本。
附图说明
图1是已有的环型铁芯变压器的结构示意图。
图2是本实用新型设计的电力变压器的结构示意图。
图1中，1是变压器绕组接线端子，2是内环铁芯，3是外环铁芯，4是变压器绕组，5是环形铁芯窗口，图2中，6是冷凝器，7是冷却风扇，8是蒸发管，9是蒸发室，10是压力容器，11是冷却液，12是回液管。
技术背景交流电力机车和电动车组上的主变压器是用于将接触网上的25kV高压电降为具有多种电压的低压电，以满足机车各种电机、电器工作需要的重要部件。
随着对机车牵引力和行驶速度等主要性能的要求不断提升，对机车主变压器的重量、体积和功率损耗等指标的提出了更高的要求，因此如何减轻重量、缩小体积、降低损耗和电磁干扰成为电力机车和电动车组变压器设计和制造重大课题。
至今电力机车和电动车组变压器主要类型仍是油冷变压器，但是油冷变压器有其自身不可克服的缺陷，因为以油为冷却介质带出热量是有限的，并且易然，滤油、换油费用高。目前对它改进的技术方法大多从优化冷却油路和散热器方面考虑，以进一步改善散热能力，但对电力机车和电动车组变压器，其重量、体积、功率损耗和电磁干扰等技术指标的改进已难有较大的提升。
已有的环型铁芯变压器，其结构如图1所示，其中的环型铁芯充分利用了硅钢片的方向性，因而减少了因磁路与硅钢片取向不一致所增加的功率损耗。在同等铁芯截面积下，环型铁芯的外框四角为R型，且二个“O”型断面为阶梯半圆形的内框体的结合处有二个对磁路没有影响的三角空间，因此环型铁芯的重量比已有用于油冷变压器的叠片式铁芯少10～12％。而且环型铁芯的加工工艺更适宜采用薄型硅钢片进行，而薄型硅钢片具有良好的磁化特性，因而能够减少变换器的铁芯的涡流损耗。环型铁芯由于自身是一个无需紧固的整体，提高了变压器的抗短路能力，并在运行时仅只有硅钢片磁致伸缩的振幅所产生的噪声，而叠片式铁芯还有从接缝处和铁芯夹紧不平整等产生噪声，所以环型铁芯变压器的噪声极低，可以称为环保型“绿色变压器”。环型铁芯变压器降低了空载激磁功率，提高了功率因数，减少了电网无功损耗，改善了电网供电品质。
虽然环型铁芯变压器具有上述种种结构上的优点，但是至今这种变压器还没有用于电力机车领域。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种电力机车用蒸发冷却电力变压器，改变电力机车和电动车组已有变压器的结构，将已有的具有优良结构性能的环型铁芯变压器用于电力机车领域，并用特殊的冷却液，利用相变冷却原理，对器身进行冷却，以减轻整体电力机车变压器的重量，缩小其体积，降低电力机车的功率损耗。
本实用新型提出的电力机车用蒸发冷却电力变压器，包括冷凝器、压力容器和变压器器身，所述的冷凝器通过蒸发管和回液管与压力容器相连通，压力容器中设有冷却液，变压器器身浸泡在冷却液中，冷却液的沸点为-30℃～0℃。
本实用新型提出的电力机车用蒸发冷却电力变压器，其特点和优点是将已有的环形铁芯变压器用于电力机车领域，使电力机车用电力变压器的结构简单，辅助设备减少。变压器的冷却利用了相变冷却原理，冷却效率高，从而大大提高了冷凝器与压力容器之间的冷却管路单位截面积的热传递能力和冷凝器单位表面积的散热能力，有效提高了整个电力变压器单位体积的功率密度。电力变压器中的压力容器与冷凝器之间通过管道相连，可长距离分离，便于设备的设计和安装布局。本电力变压器有极高的工作可靠性，安全性好、使用寿命长、运行维护简单。与已有油浸式变压器相比，本电力变压器的重量轻，因此大大减少了设备成本。
附图说明
图1是已有的环型铁芯变压器的结构示意图。
图2是本实用新型设计的电力变压器的结构示意图。
图1中，1是变压器绕组接线端子，2是内环铁芯，3是外环铁芯，4是变压器绕组，5是环形铁芯窗口，图2中，6是冷凝器，7是冷却风扇，8是蒸发管，9是蒸发室，10是压力容器，11是冷却液，12是回液管。
具体实施方式
本实用新型提出的电力机车用蒸发冷却电力变压器，其结构如图2所示，包括冷凝器6、压力容器10和变压器器身。冷凝器6通过蒸发管8和回液管12与压力容器10相连通，压力容器10中设有冷却液11，变压器器身浸泡在冷却液11中，冷却液的沸点为-30℃～0℃。
本实用新型设计的电力机车用蒸发冷却电力变压器的工作原理是，将已有的环形铁芯变压器的绕组和铁心浸入冷却介质中进行冷却，冷却介质从绕组和铁心等发热体表面吸收热量而汽化，汽化后的蒸汽上升，从压力容器10上部的蒸发室9通过蒸发管8进入冷凝器6，在冷凝器6内冷凝为液体后通过回液管12流回压力容器10。这种相变冷却方式使变压器的结构简单，器身冷却均匀。而且换热效率高，降温显著。
本实用新型变压器中所用的冷却液，可以是二氟二氯甲烷，分子式为CF2Cl2，沸点为-29.8℃，或二氟一氯乙烷，分子式为C2H3F2Cl，沸点为-9.25℃，或四氟乙烷，分子式为C2H2F4，沸点为-26.5℃。
本实用新型的变压器，压力容器内冷却液的温升远低于已有的油冷变压器顶层油的温升，因而采用蒸发冷却的变压器寿命可大大延长。
本实用新型变压器中所用的环型铁芯变压器，可以是由北京京瑞变压器制造有限公司(简称京瑞公司)生产的S11(S11-M.R)系列三相无励磁调压环型卷铁芯配电变压器。
本实用新型设计的电力机车用蒸发冷却电力变压器的工作原理是，将已有的环形铁芯变压器的绕组和铁心浸入冷却介质中进行冷却，冷却介质从绕组和铁心等发热体表面吸收热量而汽化，汽化后的蒸汽上升，从压力容器10上部的蒸发室9通过蒸发管8进入冷凝器6，在冷凝器6内冷凝为液体后通过回液管12流回压力容器10。这种相变冷却方式使变压器的结构简单，器身冷却均匀。而且换热效率高，降温显著。
本实用新型变压器中所用的冷却液，可以是二氟二氯甲烷，分子式为CF2Cl2，沸点为-29.8℃，或二氟一氯乙烷，分子式为C2H3F2Cl，沸点为-9.25℃，或四氟乙烷，分子式为C2H2F4，沸点为-26.5℃。
本实用新型的变压器，压力容器内冷却液的温升远低于已有的油冷变压器顶层油的温升，因而采用蒸发冷却的变压器寿命可大大延长。
本实用新型变压器中所用的环型铁芯变压器，可以是由北京京瑞变压器制造有限公司(简称京瑞公司)生产的S11(S11-M.R)系列三相无励磁调压环型卷铁芯配电变压器。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
机车热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈