专利名称：电力机车壳式一体化多绕组变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力变压器，特别适用于电力机车。
现有电力机车用变压器主要为心式变压器，心式变压器采用铁心立放时，变压器的高度很高，当变压器油箱中需要布置多个电抗器时结构上难于实现，其线圈套在心柱上，需要许多拉螺杆、螺母、压钉紧固，在使用过程中容易松动。
本实用新型的目的是克服现有电力机车用变压器的缺点提供一种壳式一体化多绕组变压器，它具有壳式的结构，对线圈具有较好的机械上的保护。其高度很低，便于布置多个电抗器与变压器共油系统，做成适形油箱，可取消铁心夹件，油箱简化，变压器体积减小，重量减轻，变压器油减少。心式变压器比壳式的用铁较少而用铜较多，因此成本较高；壳式变压器的技术指标及经济指标都比较先进，其能耗低，过载能力强，结构紧凑，运行可靠。
本实用新型的技术方案是这样实现的，一种电力机车壳式一体化多绕组变压器是由铁心、绕组、油箱、冷却系统等组成，其特殊之处在于壳式变压器采用矩形截面的壳式铁心，总装配时铁心平放，高低压绕组交叠放置于铁心窗口中，铁心将矩形饼式绕组包围在其中，主变压器的上油箱与下油箱压紧铁心焊为一体；6台二合一平波电抗器、2台供电电抗器布置在平波电抗器油箱内，电抗器油箱用螺栓紧固在主变压器上、下油箱的上面，并与主变器油箱焊为一体；4台空心辅助电抗器叠放用螺栓固定在主变压器上油箱中；环氧浇注的高压套管伸到机车车顶外，引进高压电，在其下套装有环氧浇注的高压电流互感器送出被检测的原边高压电流数据，对主变压器进行保护；环氧浇注的低压端子把主变压器、电抗器与机车上电路连接在一起；铝合金的储油柜用螺栓安装在电抗器油箱上，中间用软木橡胶密封垫，由全铝合金板翅式冷却器、潜油泵、油流继电器、不锈钢波纹管、碟阀联结一起构成强迫油循环系统，整个变压器组装后成为一整体，用螺栓固定在电力机车上。现结合附图详细描述本实用新型最佳实施例。
图1为电力机车壳式一体化多绕组变压器的剖视图图2为本发明创造的电力机车壳式一体化多绕组变压器的主视图图3为本发明创造的电力机车壳式一体化多绕组变压器的左视图图4为本发明创造的变压器铁心示意图图5为本发明创造的变压器器身示意图图6为本发明创造的变压器线圈布置和引线连接示意图图7为本发明创造的变压器线圈低压U型直槽板的示意图图8为本发明创造的变压器线圈高压U型直槽板的示意图图9为本发明创造的变压器线圈U型外弯槽板的示意图图10为本发明创造的变压器线圈U型内弯槽板的示意图图11为本发明创造的变压器线圈L型直角板的示意图图12为本发明创造的变压器线圈L型圆角板的示意图图13为本发明创造的变压器线圈带油道隔板的主视图图14为本发明创造的变压器线圈带油道隔板单面粘接垫块的左视图图15为本发明创造的变压器线圈带油道隔板双面粘接垫块的左视图图16为本发明创造的主变压器油流剖视示意图图17为本发明创造的平波电抗器、供电电抗器油流剖视示意图图18为本发明创造的油冷却系统结构示意图图19为本发明创造的二合一平波电抗器及供电电抗器的结构示意图图20为本发明创造的电抗器的单台工作时磁通流向示意图图21为本发明创造的壳式空心辅助电抗器的结构示意图图22为环氧浇注的高压电流互感器示意图图23为环氧浇注的高压套管示意图图24为环氧浇注的低压10端子主视示意图图25为环氧浇注的低压10端子左视示意图图26为环氧浇注的低压6端子主视示意图图27为环氧浇注的低压6端子左视示意图图28为环氧浇注的低压单端子主视示意图图29为环氧浇注的低压单端子左视示意图图30为本发明创造的电力机车壳式一体化多绕组变压器接线原理图一种电力机车用壳式一体化多绕组变压器如图1-3所示壳式变压器采用矩形截面的壳式铁心2，高低压绕组3交叠放置于铁心2窗口中，铁心2将矩形饼式绕组3包围在其中，主变压器的上油箱5与下油箱1压紧铁心2焊为一体；6台二合一平波电抗器10，2台供电电抗器8布置在焊接的平波电抗器油箱11内，电抗器油箱11用螺栓紧固在主变压器上油箱5与下油箱1的上面，并与其油箱焊为一体；4台空心辅助电抗器4叠放用螺栓固定在主变压器上油箱5中；环氧浇注的高压套管6伸到机车78车顶外，引进25KV高压电流，以便于主变压器进行保护，环氧浇注的低压端子32、33、35可方便的把变压器、电抗器与电路连接在一起，铝合金的储油柜9用螺栓安装在电抗器油箱11上，中间用软木橡胶密封垫13，由全铝合金板翅式冷却器12、潜油泵20、油流继电器23、不锈钢波纹管24、碟阀21等组成强迫油循环系统，整个变压器组装后可整体用螺栓79固定在电力机车78车体上。
图2为本发明创造的电力机车壳式一体化多绕组变压器的主视图图中14环氧浇注的高压电流互感器接线座；6环氧注的高压套管；15油位表；16导向座；17防爆上玻璃；18压力释放阀；19活门；20潜油泵；21蝶阀；22油瘟度计；9铝合金储油柜；13软木橡胶密封垫；23油流继电器；24波纹管；12板翅式冷却器；25冷却器支架；26底座；27吊耳；28接地螺栓；29铭牌；30变压器上、下油箱焊缝；11平波电抗器油箱。
图3为本发明创造的电力机车壳式一体化多绕组变压器的左视图图中31吸湿器；32环氧浇注的单端子；33环氧浇注的十端子；34高压套管筒；35环氧浇注的六端子；36放油活门；37接线端子手孔盖；38高压套管筒与电抗器油箱联管；78电力机车，79螺栓。
图4为本发明创造的变压器铁心示意图壳式变压器的铁心2较心式的简单，如图4所示，采用30Q140硅钢片，斜接缝，双口子型，铁心中部用绝缘纸压紧，中间铁似采用楔形板把线圈压紧。为减少线圈漏磁引起的附加损耗，油箱上压紧铁心用的U形铁心压台，楔形板及其上、下垫板均采用不锈钢板，并在线圈内腔的铁心上、下方装设油硅钢片叠制的磁分路。铁心压紧后上、下箱沿焊死。
图5为本发明创造的变压器器身示意图线圈绕组3叠装整形后成一个整体，立起放入变压器下油箱中，叠装铁心，当铁心叠好后装入楔板、磁分路等，用变压器上油箱压紧铁心，把上、下箱沿用电焊焊死。然后把变压器翻转平放。
图中3指导变压器的交错式排列的线圈组；2指变压器的矩形铁心。
图6为本发明创造的变压器线圈布置和引线连接示意图主变压器所有线圈均采用饼式线圈，并错排列，如图5所示。网侧线圈的一端X永久接地，称为接地端；另一端A与接触网连接，称为高压端。为提高耐冲击过电压能力，除首端4线饼(第25～28饼)采用加强绝缘导线、增大饼间油道和隔板数外，在第一线饼侧还装设了薄铜板制成的静电屏，它与网侧线圈引出线端头相连接，以改善匝间电容的分布，降低起始位梯度。为保证低压电路工作的可靠性，与高压端邻近的牵引线圈侧装有接地屏。
网侧线圈(第5～12饼，第25～32饼)采用Nomex纸包的两根复合导线右绕，饼间换位以减少附加损耗。复合导线由两根3.5×4.75mm扁铜线内包2层0.08mmNomex纸，外包4层(或5层)0.08mmNomex纸组合而成。
牵引、辅助和励磁线圈均由铜板下料焊接而成，下料尺寸相同，仅板厚不同。牵引线圈板厚2.5mm后，辅助和励磁线圈板厚1mm厚。每饼匝间采用2层0.2mm绝缘纸板中间加1层0.18mm厚Nomex纸板作为匝间绝缘。
牵引线圈线饼有两种，一种为2匝(或3匝)右绕(第13饼)，另一种为4匝右绕。(第14饼)励磁线圈只有一饼(第37饼)，两个3匝，右绕。
取暖线圈有2饼(第19～20饼)，由Nomex纸包的换位导线(9根)绕制。
整个线饼通过成组工艺做成一个外观平整的绝缘整体。
图7为本发明创造的变压器线圈低压U型直槽板的示意图低压U型直槽板39，内粘垫块，用绝缘纸板垫压成形，有多种尺寸规格，分别套在每饼低压线圈(铜板焊接线圈)上。
图8为本发明创造的变压器线圈高压U型直槽板的示意图高压U型直槽板40，用绝缘纸板垫压成形，也有多种尺寸规格，分别套在每饼高压(或者叫网侧)线圈和取暖线圈上。
图9为本发明创造的变压器线圈U型外弯槽板的示意图U型外弯槽板41，用纸浆热压成型。
图10为本发明创造的变压器线圈U型内弯槽板的示意衅U型内弯槽板42，也是用纸浆垫压成型。其与图9中的U型外弯槽板和皱纹纸，绝缘纸板把静电屏与接地屏包起来。
图11为本发明创造的变压器线圈L型直角板的示意图整个线圈分为7组，每组的上、下布置L型直角板43，把线圈绕组包起来进行整形以及组装。
图12为本发明创造的变压器线圈L型圆角板的示意图L型圆角板44垫在整个线圈的内腔，做为变压器铁心与线圈间的绝缘。
图13为本发明创造的变压器线圈带油道隔板的主视图图中绝缘垫块46，用胶粘接在绝缘纸板45上。
图14为本发明创造的变压器线圈带油道隔板单面粘接垫块的左视图只有一面粘接垫块。
图15为本发明创造的变压器线圈带油道隔板双面粘接垫块的左视图双面粘接垫块。
图7～图15绝缘件，一起构成线圈的饼间绝缘和导向的油循环通路。
图16为本发明创造的主变压器油流剖视示意图图中12油冷却器；47流出冷却器的变压器油；48流进冷却器的变压器油；4辅助电抗器；3主变压器线圈；2主变压器铁心。
图17为本发明创造的平波电抗器、供电电抗器油流剖视示意图图中49流出潜油泵的变压器油；20潜油泵；50油流导向板；8a供电电抗器铁心；8b供电电抗器线圈；10a平波电抗器铁心；10b平波电抗器线圈。
图18为本发明创造的油冷却系统结构示意图图中51冷却空气；10平波电抗器；50油流导向板；8供电电抗器；3主变压器线图；2主变压器铁心。
潜油泵把平波电抗器油箱中的热油抽出，通过联管压入油冷却器(散热器)，被油冷却器冷却后变为冷油，进入主变压器油箱(下油箱侧)，通过线圈油道冷却主变压器线圈、铁心后到达主变压器上油箱，通过高压套管筒，可带走辅助电抗器部分热量，进入平波电抗器油箱，首先冷却供电电抗器，然后依次冷却平波电抗器后到潜油泵完成一个冷却循环。
图19为本发明创造的二合一平波电抗器及供电电抗器的结构示意图共有6台平波电抗器10及2台供电电抗器8。为减少尺寸和重量，采用新的结构，即将两台电抗器铁心合一，每一铁心柱上套装一台电抗器线圈，当浸泽或涂环氧树脂后，用铁心压板穿心螺杆夹紧固定为一个整体，用压梁压紧铁心，下部器身箱底用定位钉，上部器身利用压梁与箱壁固定定位。
图中表示两台电抗器同时工作时磁通的流向。此时中间磁路无磁通流过，主磁通为两个绕组产生的磁通叠加，可在绕组教少的情况下，获得较大的电感值。与独立铁心结构相比，在获得同样电感值的情况下，重量可减轻30％。
图中52表示电抗器线圈。线圈为连续式饼式线圈由4组Nomex纸包的组合导线并绕；供电电抗器线圈由换位导线(9根)并绕。
图中53表示铁轭。铁轭截面为矩形。
图中54表示铁心饼。其截面为多级阶梯壮的近似圆形，每一心柱分为5段，使得铁心气隙分散布置。气隙分段后，每段气隙相对变小，绕行磁通相应减少，产生的涡流损耗和噪音可显著减小。
图中55表示中间磁分路，截面为矩形。
图20为本发明创造的电抗器的单台工作时磁通流向示意图图中表示单台电抗器工作时磁通的流向。此时一部分磁通流入中间磁分路，此时电感值仅比2台同时工作时的额定值低约10％。
图21为本发明创造的壳式空心辅助电抗器的结构示意图共有4台辅助电抗器4。为了减少尺寸和重量，采用壳式空心电抗器结构，2台电抗器为一组，铁心为H型铁心，其上、下各放一台电抗器线圈，线圈的上面和另外一台电抗器线圈下面布置上、下铁轭，用压板拉紧固定为一整体，并浸漆以减小运行噪声，增强承受机车的振动和冲击的能力。
图中56表示电抗器线圈；57表示铁轭；58表示H型铁心。
图22为环氧浇注的高压电流互感器示意图历年来我国生产的电力机车，网侧高压均是通过受电弓、主断路器和车顶穿墙套管后，再接到主变压器高压套管。高压电流互感器套在穿墙套管上，体积大，精度低。本发明创造改变了过去的传统，直接将变压器高压套管伸到车顶外，而将环氧浇注的高压电流互感器装入变压器油箱内，使整体结构更为紧凑合理。图中59指环氧树脂浇注体；60指2次线圈；61指绝缘件；62指环行铁心。
图23为环氧浇注的高压套管示意图图中63指导电杆；64指螺母；65指封盖；66指密封垫；67指高压瓷套；68指环氧树脂；69纸密封垫；70指法兰；71指环氧树脂胶体。
在导电杆63上在浇注前绕有思高带，可防治高压时的电晕。
图24为环氧浇注的低压10端子主视示意图10个出线端子，短头单孔接平波及供电电抗器的引线，另外一头与机车电路连接。
图25为环氧浇注的低压10端子左视示意图图中72指环氧树脂；73指镀银铝排。整体浇注为一体，用螺栓把在电抗器箱体上。
图26为环氧浇注的低压6端子主视示意图6个出线端子，短头单孔接变压器内的辅助、励磁、取暖及辅助电抗器引线。外与机车电路相连。
图27为环氧浇注的低压6端子左视示意图图中74指环氧树脂；75指镀银铝排。整体浇注为一体，用螺栓指在变压器箱体上。
图28为环氧浇注的低压单端子主视示意图低压单端子，内与变压器牵引绕组引线相接，外与机车电路相连。
图29为环氧浇注的低压单端子左视示意图图中76指环氧树脂；77指镀银铝排。整体浇注为一体，用螺栓把在变压器箱体上。
图30为本发明创造的电力机车壳式一体化多绕组变压器接线原理图图中AX表示变压器的网侧(原边高压)绕组；a1b1×1；a2b2×2；a3×3；a4×4表示变压器的牵引绕组；a5×5；a6×6表示变压器的励磁绕组；a7b7×7表示变压器的辅助绕组；a8×8；a9×9表示变压器的取暖绕组；K31K32；K41K42表示2台供电电抗器绕组；L1L11；L1L12；L2L21；L2L22表示4台辅助电抗器绕组；k1k2表示高压电流互感器绕组；图中·表示变压器的同铭端。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点1.变压器可布置在电力机车车体上。
2.变压器容量大，体积小，与多个电抗器、电流互感器共同组成一体化多绕组的组合变压器。
3.变压器、电抗器出线方便，布置合理，与电力机车上电路连接简单，便于接线。
4.铁心夹紧不采用传统的螺栓、螺母结构，线圈压紧不采用传统的压钉结构，采用适形油箱压紧线圈、铁心，可预防在使用过程中螺栓松动引起的故障。
5.线圈不采用园筒式结构，而采用饼式线圈，线圈油道特殊设计，采用强迫油循环冷却，大大提高变压器的过载能力。
6.采用软木橡胶垫密封，解决变压器的渗漏油。
7.采用铝合金的储油柜、16Mn焊接的油箱，可减轻变压器的重量。
8.二合一的平波电抗器、供电电抗器，结构紧凑，电感相互影响小。
9.壳式空心辅助电抗器，4台叠放，结构紧凑，体积小，重量轻，电感值稳定。
权利要求1.一种电力机车壳式一体化多绕组变压器是由铁心、绕组、油箱、冷却系统等组成，其特征在于壳式变压器采用矩形截面的壳式铁心，总装配时铁心平放，高低压绕组交叠放置于铁心窗口中，铁心将矩形饼式绕组包围在其中，主变压器的上油箱与下油箱压紧铁心焊为一体；6台二合一平波电抗器、2台供电电抗器布置在平波电抗器油箱内，电抗器油箱用螺栓紧固在主变压器上、下油箱的上面，并与主变器油箱焊为一体；4台空心辅助电抗器叠放用螺栓固定在主变压器上油箱中；环氧浇注的高压套管伸到机车车顶外，引进高压电，在其下套装有环氧浇注的高压电流互感器送出被检测的原边高压电流数据，对主变压器进行保护；环氧浇注的低压端子把主变压器、电抗器与机车上电路连接在一起；铝合金的储油柜用螺栓安装在电抗器油箱上，中间用软木橡胶密封垫，由全铝合金板翅式冷却器、潜油泵、油流继电器、不锈钢波纹管、碟阀联结一起构成强迫油循环系统，整个变压器组装后成为一整体，用螺栓固定在电力机车上。
专利摘要电力机车壳式一体化多绕组变压器涉及一种电力变压器，用于电力机车，它采用矩形截面铁心，高低压绕组交叠放置于铁心窗口中，铁心犹如一个外壳，将绕组包围在其中，壳式的结构对线圈具有较好的机械上的保护。其高度很低，便于布置多个电抗器与变压器共油系统，做成适形油箱，可取消铁心夹件，油箱简化，变压器体积减小，重量减轻，变压器油减少。心式变压器比壳式的用铁较少而用铜较多，因此成本较高；壳式变压器的技术指标及经济指标都比较先进，其能耗低，过载能力强，结构紧凑，运行可靠。
文档编号H01F27/06GK2522995SQ0220490
公开日2002年11月27日 申请日期2002年3月1日 优先权日2002年3月1日
发明者杨永林, 李榆仓, 贠引院, 马录宝, 郝朝阳, 张金平 申请人:大同机车厂