SK1552010A3

SK1552010A3 - Circuit and construction design of vehicle traction transformer for electric locomotives

Info

Publication number: SK1552010A3
Application number: SK155-2010A
Authority: SK
Inventors: Jozef Buday; Jozef Kuchta
Original assignee: Evpu, A. S.
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-06-04
Also published as: SK288212B6

Abstract

The circuit and construction design of traction transformer for electric locomotives, where rolling traction transformer (110), located in a container (170) includes the magnetic circuit (120), which is provided with an input winding (130), motor windings (140, 141) and a tertiary winding (160), where the layout and arrangement of the windings of the transformer (110) is on both columns (126, 127) of the magnetic circuit (120) as an alternating winding and the input winding (130) is divided into three sections of the primary winding (131, 132 , 133), whereby the vehicle-transformer (110) is placed in a container (170) such that the longitudinal axis of the magnetic circuit (171) is parallel to the longitudinal axis (172) of a locomotive (100) and the longitudinal axis of the block inductor (173), whereby windings (145) of the coil sections (142, 143) for motor windings (140, 141) are provided inter-winding insulation (150). Magnetic circuit (120) is a single-phase, core-type with rectangular cross-section (121), composed of oriented transformer sheets (122, 123) of two different lengths, with sloping haircut in contact at the corners (124) and intersecting one another in two successive layers, whereby the sheets (122, 123) at the contact points in the corner (124) comprise auxiliary holes (125) served for assembling without additional air gaps and over-crossing the sheets in the same layer.

Description

Obvodové a konštrukčné riešenie trakčného vozidlového transformátora pre elektrické rušne.Perimeter and construction solution of traction vehicle transformer for electric locomotives.

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa týka obvodového a konštrukčného riešenia aktívnych časti a priestorového umiestnenia trakčného vozidlového transformátora požadovaného pre realizáciu prestavby jednosystémových elektrických rušňov na dvojsystémové rušne.The technical solution concerns the peripheral and structural design of the active parts and the spatial positioning of the traction vehicle transformer required for the conversion of single-system electric locomotives to double-system locomotives.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Pre elektrifikované železničné trate ako západnej, tak východnej Európy je charakteristické, že v nich prevažuje jednofázový striedavý trakčný systém AC 25 kV, 50 (60) Hz, alebo 15 kV, 16,7 Hz nad jednosmerným systémom DC 3000 V a 1500 V. Zvyšovanie prepravných rýchlosti vlakov vyžaduje disponovať elektrickými rušňami s vyššími trvalými trakčnými výkonmi. Zvyšovanie trakčných výkonov rušňov na tratiach elektrifikovaných DC systémom 3000 V je okrem iného obmedzené maximálnou veľkosťou trakčného prúdu na prechode „trolejový drôt - zberač“, ktorý nie je možné bez obmedzenia zvyšovať. Z tohto dôvodu sa nové moderné a vysokorýchlostné trate elektrifikujú jednofázovou AC sústavou a u starších tratí elektrifikovaných DC sústavou sa prestavujú na AC sústavu. Podobná situácia je aj v SR, kedy v roku 2005 bolo rozhodnuté o postupnej výmene DC trakčného systému za jednofázový AC systém 25 kV, 50 Hz. Postupná prestavba DC trakčného systému na AC systém vyžaduje, aby elektrické rušne - jednosystémové, zabezpečujúce vozbu vlakov na DC systéme - vzhľadom na celkový svoj technický stav a zostatkovú hodnotu boli prestavané na dvojsystémové. Táto prestavba je v prvom rade aktuálna pre rušne r. 163 a r. 162, ktoré doposiaľ uskutočňujú prepravu prevažne osobných vlakov a rýchlikov na tratiach elektrifikovaných trakčnou sústavou 3 kV DC. Technická stránka prestavby je principiálne v prvom rade podmienená doplnením týchto vozidiel o trakčný vozidlový transformátor, ktorý z hľadiska svojich mechanických rozmerov a hmotnosti predstavuje rozhodujúci komponent elektrickej výzbroje rušňa. Z hľadiska vyhotovenia chladiaceho média je trakčný vozidlový transformátor takmer výlučne s kvapalinovým - olejovým chladením a nútenou cirkuláciou oleja, ktorý je ochladzovaný v samostatných chladičoch ofukovaných vzduchom generovaným ventilátormi umiestnenými v skrini rušňa. Určenie základných geometrických rozmerov transformátora, elektromagnetický a tepelný návrh a konštrukčné riešenie trakčného transformátora je ovplyvnené celým radom požiadaviek elektrického, mechanického a ekonomického charakteru. Žiadna z požiadaviek nemôže byť riešená samostatne, ale v súvzťažnosti s ostatnými požiadavkami.The electrified railway lines of both Western and Eastern Europe are characterized by a single-phase AC traction system of 25 kV, 50 (60) Hz, or 15 kV, 16.7 Hz, prevailing over the DC 3000 V and 1500 V DC systems. train speeds require the use of electric locomotives with higher continuous traction power. Increasing the traction power of locomotives on lines electrified by the DC 3000 V system is limited, inter alia, by the maximum traction current at the 'contact wire - pantograph' transition, which cannot be increased without restriction. For this reason, new modern and high-speed lines are electrified by a single-phase AC system and are converted to an AC system for older lines electrified by a DC system. A similar situation exists in the Slovak Republic, when in 2005 it was decided to gradually replace the DC traction system with a single-phase AC system of 25 kV, 50 Hz. The gradual conversion of the DC traction system to an AC system requires that electric locomotives - single-system, ensuring the running of trains on the DC system - be converted to dual-system, given their overall technical condition and residual value. This conversion is primarily up-to-date for busy r. 163 et al. 162, which so far carry mainly passenger trains and express trains on lines electrified by the 3 kV DC traction system. The technical aspect of the conversion is primarily conditioned by the addition of these vehicles to the traction vehicle transformer, which, in terms of its mechanical dimensions and weight, is a decisive component of electrical equipment. In terms of coolant design, the traction vehicle transformer is almost exclusively with liquid-oil cooling and forced oil circulation, which is cooled in separate coolers blown by air-generated fans located in the locomotive box. The determination of the basic geometrical dimensions of the transformer, the electromagnetic and thermal design and the design of the traction transformer are influenced by a number of requirements of electrical, mechanical and economic nature. None of the requirements can be dealt with separately, but in conjunction with other requirements.

Elektrické požiadavky vyplývajú bezprostredne zo spolupráce sústavy trakčný vozidlový transformátor - diódový usmerňovač, z ktorej plynú požiadavky na hodnotu napätia nakrátko transformátora. Absolútna hodnota napätia nakrátko transformátora je závislá od typu použitého usmerňovača, ktorý je determinovaný druhom prenosu trakčného výkonu trakčnými motormi a požiadavkou na rekuperáciu brzdnej energie. V rušňoch používajúcich jednosmerné trakčné motory absolútna hodnota napätia nakrátko medzi vstupným a výstupnými motorovými vinutiami sa obvykle pohybuje v intervale 10 až 12%. Pri prenosoch výkonu rušňov osadených asynchrónnymi trakčnými motormi hodnota napätia nakrátko dosahuje 35 až 45%. Takéto rozdielne hodnoty napätia nakrátko je možno dosahovať takmer výlučne osobitnými a navzájom rozdielnymi usporiadaniami jednotlivých vinutí na jadre transformátora. Predpokladané zvýšenie trakčného výkonu prestavovaných rušňov s ponechaním diódových usmerňovačov a jednosmernými trakčnými motormi však vyžaduje znížiť hodnotu napätia nakrátko pod vyššie uvedenú hodnotu 10 %, čo vyžaduje odlišné usporiadanie vinutí transformátora oproti doteraz použitých usporiadaní v dvoj systémových rušňoch.Electrical requirements result directly from the cooperation of the traction vehicle transformer - diode rectifier system, from which the requirements for the short-circuit voltage of the transformer result. The absolute value of the short-circuit voltage of the transformer depends on the type of rectifier used, which is determined by the type of traction power transmission by the traction motors and the demand for braking energy recovery. In locomotives using DC traction motors, the absolute value of the short-circuit voltage between the input and output motor windings is usually between 10 and 12%. For power transmissions of locomotives equipped with asynchronous traction motors, the short-circuit voltage is 35 to 45%. Such different short-circuit voltage values can be achieved almost exclusively by the separate and different arrangements of the individual windings on the transformer core. However, the anticipated increase in traction power of converted locomotives with diode rectifiers and DC traction motors requires that the short-circuit voltage be reduced below the 10% above, requiring a different transformer winding arrangement than the previously used dual system locator arrangements.

Trakčné vozidlové transformátory sú napájané napätím z trakčného vedenia, pre ktoré je charakteristická značná tolerancia od menovitej hodnoty 25 kV. Horná odchýlka od menovitej hodnoty napájacieho napätia v trakčnom vedení vAC systéme vyžaduje také dimenzovanie magnetického obvodu transformátora, aby bolo zabezpečené, že ani pri medznom krátkodobom maximálnom napätí v trakčnom vedení ktoré môže dosahovať hodnotu 29 kV, nedôjde k presýteniu magnetického obvodu, ktoré sa prejaví ako zvýšeným prúdom naprázdno, tak predovšetkým nadmerným hlukom magnetického obvodu. Prúd naprázdno je vektorovým súčtom magnetizačného prúdu a prúdu pokrývajúceho straty v plechoch (železe) magnetického obvodu. Z hľadiska absolútnej hodnoty prúdu naprázdno rozhodujúcou je zložka magnetizačného prúdu, ktorá je závislá od amplitúdy magnetickej indukcie v magnetickom obvode a od tvaru styku plechov jarma a spojok (tupý styk, preplátovaný styk a pod.) a od veľkosti parazitných vzduchových medzier na týchto stykoch. V súčasnosti používané jedno- a dvoj systémové rušne sú vystrojené transformátormi u ktorých magnetický obvod je vyhotovený s plechmi skladanými zásadne s kolmými ( 90°) preplátovanými stykmi.Traction vehicle transformers are supplied with voltage from the traction line, which is characterized by a considerable tolerance from the nominal value of 25 kV. The upper deviation from the nominal voltage of the traction line in the AC system requires that the transformer magnetic circuit be sized to ensure that even at the short-term maximum voltage in the traction line, which can reach 29 kV, the magnetic circuit does not become supersaturated. increased no-load current, and in particular excessive noise of the magnetic circuit. The no-load current is a vector sum of the magnetizing current and the current covering the losses in the plates (iron) of the magnetic circuit. The absolute value of the no-load current is decisive for the magnetizing current component, which depends on the amplitude of the magnetic induction in the magnetic circuit and the shape of the yoke and clutch plates (butt contact, overlap contact, etc.) and the size of the airborne gaps. The currently used one- and two-system locomotives are equipped with transformers in which the magnetic circuit is made of sheets composed essentially of perpendicular (90 °) overlapping connections.

Trakčný vozidlový transformátor napája cez diódové usmerňovače a kotvové impulzné meniče dve skupiny jednosmerných trakčných motorov s cudzím budením, pričom každá skupina pozostáva z dvoch do série zapojených trakčných motorov. Dosiahnutie požadovaného trvalého trakčného výkonu trakčných motorov s hodnotou 800 kW a pri napätí motorov 1500V sú prúdy sekundárnych vinutí nad 1000 A. Takéto hodnoty prúdov vyžadujú odpovedajúce riešenie vyhotovenia vinutia a jednotlivých závitov požadovaného prierezu, systém ich medzizávitovej izolácie s primerane intenzívnym chladením jednotlivých závitov. Trakčné transformátory použité v dvoj systémových vozidlách r.361 ar.362 mali systém medzizávitovej izolácie vytvorený veľkým počtom izolačných dištancov, ktoré boli k jednotlivým závitom prinitované nemagnetickými a elektricky nevodivými nitmi cez prídavné otvory vo jednotlivých závitoch, čím dochádzalo k lokálnemu zníženiu celkového prierezu sekundárnych vodičov. Ďalším nedostatkom takéhoto vyhotovenie medzizávitovej izolácie je vysoká časová spotreba j ej zhotovenia.The traction vehicle transformer supplies two groups of DC drive traction motors via diode rectifiers and anchor pulse converters, each group consisting of two traction motors connected in series. Achieving the required continuous traction power of traction motors with a value of 800 kW and at a voltage of 1500V motors, the secondary winding currents are above 1000 A. Such currents require a corresponding design of winding and individual windings of the required cross-section. The traction transformers used in the two system vehicles r.361 and r.362 had an inter-turn insulation system created by a large number of insulating spacers, which were riveted to the individual threads by non-magnetic and electrically non-conductive threads through additional holes in the individual threads thereby locally reducing the overall cross-section of secondary conductors. . Another drawback of such an embodiment of the inter-thread insulation is the high time consumption of its construction.

Doterajšie riešenie priestorového usporiadania trakčného vozidlového transformátora v dvoj systémových rušňoch r.361 a r.362 sa vyznačovalo tým, že vozidlový transformátor bol uložený v jednom spoločnom ráme s blokom tlmiviek. Predmetný blok tlmi viek svojimi rozmermi a hmotnosťou predstavuje takmer polovicu hmotnosti vozidlového transformátora a v ráme rušňa je umiestnený je tak, že jeho pozdĺžna os je rovnobežná s pozdĺžnou osou rušňa a naopak vozidlový transformátor svojou pozdĺžnou osou je umiestnený kolmo na blok tlmiviek. Takéto priestorové rozmiestnenie vozidlového transformátora neumožňuje akékoľvek zvyšovanie jeho typového výkonu, s ktorým prestavba jednosystémového rušňa na dvoj systémový odôvodnene uvažuje.The current solution of the spatial arrangement of the traction vehicle transformer in the two system locomotives r.361 and r.362 was characterized by the fact that the vehicle transformer was mounted in one common frame with the choke block. The block, with its dimensions and weight, represents almost half the mass of the vehicle transformer and is located in the locomotive frame so that its longitudinal axis is parallel to the longitudinal axis of the locomotive, and the vehicle transformer with its longitudinal axis is perpendicular to the choke block. Such a spatial layout of the on-board transformer does not allow any increase in its type power, which the conversion of a single-system locomotive to a dual-system locator reasonably contemplates.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky odstraňuje obvodové a konštrukčné riešenie a umiestnenie trakčného vozidlového transformátora pre elektrické rušne podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že trakčný vozidlový transformátor umiestnený v nádobe , obsahuje vlastné vyhotovenie magnetického obvodu, je opatrený vstupným vinutím, výstupnými motorovými vinutiami a terciálnym vinutím, kde rozloženie a usporiadanie vinutí transformátora je na oboch stĺpoch magnetického obvodu ako striedavé vinutie a vstupné vinutie je rozdelené na sekcie primárnych vinutí, pričom vozidlový transformátor je umiestnený v nádobe tak, že pozdĺžna os magnetického obvodu je rovnobežná s pozdĺžnou osou rušňa a pozdĺžnou osou bloku tlmiviek a kde motorové vinutia závitov a cievok sú opatrené medzizávitovou izoláciou. Takto navrhnuté usporiadanie a rozloženie vstupného a výstupných motorových vinutí zabezpečuje dosiahnutie požadovaných nižších hodnôt napätí nakrátko dvojíc vinutí.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the circuit and design solution and the location of the traction vehicle transformer for electric locomotives according to the invention, which is based on the fact that the traction vehicle transformer placed in the vessel contains its own magnetic circuit design, is equipped with input winding, output motor windings and tertiary winding. and the transformer winding arrangement is on both poles of the magnetic circuit as an alternating winding, and the input winding is divided into primary winding sections, wherein the vehicle transformer is disposed in the vessel such that the longitudinal axis of the magnetic circuit is parallel to the longitudinal axis of the locator and the longitudinal axis of the choke block; motor windings of threads and coils are provided with inter-thread insulation. The thus designed arrangement and distribution of the input and output motor windings ensures that the required lower values of the short-circuit voltage of the winding pairs are achieved.

Magnetický obvod je jednofázový, jadrového typu, s obdĺžnikovým prierezom jadra, zložený z orientovaných transformátorových plechov dvoch rozdielnych dĺžok, so šikmými strihmi v styku v rohoch a navzájom sa prelínajúcich v dvoch po sebe nasledujúcich vrstvách, pričom plechy v stykových miestach v rohu obsahujú pomocné otvory, slúžiace k skladaniu bez prídavných vzduchových medzier a prekríženia plechov v tej istej vrstve.The magnetic circuit is a single-phase, core type, with a rectangular core cross-section, consisting of oriented transformer sheets of two different lengths, with oblique cuts in contact at the corners and intersecting each other in two successive layers, the sheets at auxiliary points in the corner , used for folding without additional air gaps and crossing of sheets in the same layer.

Medzizávitová izolácia závitov výstupných motorových vinutí pozostáva z dielov vlnitej elektrotechnickej transformátorovej lepenky troch rozličných tvarov, upevnenej avystredenej medzi jednotlivé závity dištančnými vložkami a sťahovacími stĺpikmi so zaisťovacími maticami, zabezpečujúcimi axiálne a radiálne zaistenie jednotlivých závitov, sekcií cievok vinutia, pričom terciálne vinutie kúrenia je umiestnené na koncoch jadra. Pozdĺžna os transformátora je rovnobežná s pozdĺžnou osou rušňa a pozdĺžnou osou bloku tlmiviek, čo umožňuje umiestniť v pôvodných rozmeroch rámu rušňa vozidlový transformátor s vyšším výkonom.The inter-turn insulation of the windings of the output motor windings consists of parts of corrugated electrical transformer board of three different shapes, fastened and centered between the individual threads by spacers and tightening posts with locking nuts ensuring axial and radial securing of individual threads. ends of the core. The longitudinal axis of the transformer is parallel to the longitudinal axis of the locomotive and the longitudinal axis of the choke block, allowing the locomotive of the higher power vehicle transformer to be placed in the original locomotive frame dimensions.

Projektovaný výstupný výkon vozidlového transformátora, veľkosť napätí motorových skupín a z toho vyplývajúce prúdy výstupných vinutí na jednej strane a požiadavka na obmedzenú celkovú hmotnosť vozidlového transformátora vyžaduje vyhotovenie výstupných (motorových) vinutí ako striedavé v tvare 1 - závitových doskových cievok. Prvou výhodou riešenia závitu cievky podľa technického riešenia je, že vonkajší a vnútorný obrys závitov majú odlišný tvar a jednotlivé závity sú vyhotovené vyrezávaním z elektrovodného hliníkového plechu laserovým lúčom. Druhým a podstatným prínosom podľa predmetného technického riešenia je spôsob vyhotovenia a rozmiestnenia medzizávitovej izolácie pozostávajúcej z dielov vlnitej elektrotechnickej transformátorovej lepenky, upevnenej medzi jednotlivé závity dištančnými vložkami a sťahovacích stĺpikov s podložkami zabezpečujúcimi axiálne a radiálne zaistenie jednotlivých závitov sekcie vinutia. Rozdielne rozmiestnenie vložiek vlnitej lepenky má zabezpečiť usmernené prúdenie chladiaceho transformátorového oleja okolo jednotlivých závitov a tým zabezpečiť vyššiu účinnosť chladenia vinutí.The design output power of the vehicle transformer, the magnitude of the motor group voltages and the resulting currents of the output windings on the one hand, and the requirement for a limited total weight of the vehicle transformer require the output (motor) windings to be alternating in the form of 1 - threaded plate coils. The first advantage of the coil thread solution according to the technical solution is that the outer and inner contours of the threads have a different shape and the individual threads are made by cutting from the electro-conductive aluminum sheet with a laser beam. A second and essential benefit of the present invention is a method of making and locating an inter-threaded insulation consisting of corrugated electrical transformer board parts mounted between the threads by means of spacers and clamping columns with washers ensuring axial and radial securing of the individual windings of the winding section. The different placement of the corrugated cardboard inserts is to ensure a directional flow of the cooling transformer oil around the individual windings and thereby ensure a higher cooling efficiency of the windings.

Vyššie uvedený projektovaný typový výkon vozidlového transformátora a blok tlmiviek ktorý ostáva z jednosystémového rušňa nie je možno umiestniť do rámu rušňa spôsobom použitým u rušňov r.362 ar.363. Tento problém rieši technické riešenie umiestnenia podľa úžitkového vzoru takým spôsobom, že zvýšený výkon vozidlového transformátora sa zabezpečuje zvýšenou výškou okna magnetického obvodu transformátora a jeho umiestnením vo vodorovnej polohe tak, že pozdĺžna os transformátora je rovnobežná s pozdĺžnou osou rušňa, paralelne k pozdĺžnej osi bloku tlmiviek.The above design power rating of the vehicle transformer and choke block remaining from the single-system locomotive cannot be placed in the locomotive frame in the manner used for locomotive locomotives r.362 and r.363. This problem is solved by the utility model location in such a way that the increased power of the vehicle transformer is ensured by the increased window height of the transformer magnetic circuit and its placement in a horizontal position such that the longitudinal axis of the transformer is parallel to the longitudinal axis of the locomotive parallel to the longitudinal axis of the choke block. .

Vhodné jednosystémové elektrické rušne pre prestavbu na dvoj systémové sú v súčasnosti zastúpené jednosystémovými elektrickými rušňami radu r. 163 a r. 162, ktoré v súčasnosti zabezpečujú vozbu osobných vlakov a rýchlikov na tratiach elektrifikovaných trakčným systémom DC 3 kV. Z týchto rušňov prestavané dvoj systémové rušne radu r.361, budú schopné prepravovať vlaky aj na tratiach elektrifikovaných jednofázovým AC trakčným systémom 25 kV , 50 Hz. Takto prestavané rušne realizovanou implementáciou trakčného vozidlového transformátora podľa predmetného technického riešenia budú disponovať vyšším trakčným výkonom oproti výkonu v súčasnosti prevádzkovaných dvoj systémových rušňov r. 362 a r. 363, pri ponechaní pôvodných jednosmerných trakčných motorov s cudzím budením, podstatne zvýšeného výkonu pri prevádzke rušňov na tratiach elektrifikovaných AC trakčným systémom 25 kV, 50 Hz.Suitable single-system electric locomotives for conversion to dual system locomotives are currently represented by single-system electric locomotives series r. 163 et al. 162, which currently operate passenger trains and express trains on lines electrified by the DC 3 kV traction system. From these locomotives converted two system locomotives series r.361, they will be able to transport trains also on lines electrified by single-phase AC traction system 25 kV, 50 Hz. Thus converted by a busy implementation of the traction vehicle transformer according to the present technical solution will have a higher traction power compared to the power of the currently operated two system locomotives r. 362 et al. 363, leaving the original foreign excitation DC traction motors, substantially increased power when operating locomotives on lines electrified by AC traction system 25 kV, 50 Hz.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obr.l - Pohľad na principiálne znázornenie dvoj systémového elektrického rušňa s miestom uloženia trakčného vozidlového transformátoraFig. 1 - View of the principle representation of two system electric locomotives with the location of the traction vehicle transformer

Obr.2 - Magnetický obvod trakčného vozidlového transformátora so šikmými strihmi, prelínaním plechov a montážnymi otvormiFig.2 - Magnetic circuit of traction vehicle transformer with oblique cuts, sheet metal intersection and mounting holes

Obr.3 - Schéma zapojenia jednotlivých vinutí trakčného vozidlového transformátora Obr.4 - Schematické znázornenie rozmiestnenia jednotlivých vinutí na jadre transformátora Obr.5 - Schematické znázornenie tvaru a obrysov závitu motorovej cievky a medzizávitovej izolácieFig. 3 - Wiring diagram of individual windings of the traction vehicle transformer Fig. 4 - Schematic representation of the arrangement of individual windings on the transformer core Fig. 5 - Schematic representation of the shape and contours of the motor coil thread and inter-thread insulation

Obr.6 - Schematické znázornenie motorových závitov s medzizávitovou transformátorovou vlnitou lepenkou, stiahnutej do sekcie cievkyFig. 6 - Schematic representation of motor threads with corrugated transformer corrugated board, pulled into the coil section

Obr.7 - Schematické znázornenie umiestnenia trakčného vozidlového transformátora k pozdĺžnej osi rušňa a bloku tlmiviekFig.7 - Schematic representation of the location of the traction vehicle transformer to the longitudinal axis of the locomotive and choke block

Príklad uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obr.l až 7 je znázornený konkrétny príklad realizovania vynálezu pri prestavbe jednosystémových 4-osových elektrických rušňov radu r. 163 a r. 162 na dvoj systémový rušeň radu r.361, s typovým výkonom trakčného vozidlového transformátora 4900 kVA, pričom pridelené vzťahové značky sú určené pre bližšie pochopenie podstaty technického riešenia.. Do rámu pôvodného jednosystémového elektrického rušňa 100 musí byť dosadený trakčný vozidlový transformátor 110, umiestnený v nádobe, ktorého magnetický obvod 120 je jednofázový, jadrového typu, s obdĺžnikovým prierezom jadra 121, zložený z orientovaných transformátorových plechov 122, 123 dvoch rozdielnych dĺžok, so šikmými strihmi v styku v rohoch 124 a navzájom sa prelínajúcich v dvoch po sebe nasledujúcich vrstvách. Plechy 122, 123 v stykových miestach v rohu 124 obsahujú pomocné otvory 125, slúžiace k zabezpečeniu skladania bez prídavných vzduchových medzier a prekríženia plechov v tej istej vrstve.Figures 1 to 7 show a specific example of realizing the invention when converting single-system 4-axis electric locomotives of the r-series. 163 et al. 162 for two system locomotive r.361 series, with a traction vehicle transformer type 4900 kVA, the assigned reference numbers are intended for a closer understanding of the technical solution. The frame of the original single-system electric locomotive 100 must be fitted with a traction vehicle transformer 110 a vessel whose magnetic circuit 120 is of the single-phase, core type, with a rectangular cross-section of the core 121, composed of oriented transformer sheets 122, 123 of two different lengths, with oblique cuts in contact at corners 124 and overlapping each other in two successive layers. The sheets 122, 123 at the contact points in the corner 124 include auxiliary openings 125 to ensure folding without additional air gaps and crossing the sheets in the same layer.

Rozloženie a usporiadanie vinutí transformátora je na oboch stĺpoch 126 a 127 magnetického obvodu 120 ako striedavé vinutia, v ktorých vstupné (primáme) vinutie 130 je na každom stĺpe rozdelené na tri sekcie primárnych vinutí 131, 132, 133, každá s rovnakým počtom závitov N1/3.The transformer winding layout and arrangement is on both columns 126 and 127 of the magnetic circuit 120 as alternating windings in which the input winding 130 is divided into three sections of the primary windings 131, 132, 133, each with the same number of turns N1 / third

Motorové vinutia 140 a 141sú vyhotovené ako sekcie cievok 142 s N2 a cievok 143 s N2/2 závitmi, rozmiestnené súmerne okolo primárnych sekcií vinutí 131, 132 a 133. Jednotlivé závity 145 cievok 142 a cievok 143 majú odlišný vonkajší 146 a vnútorný 147 obrys závitov a sú zhotovené vyrezávaním z elektrovodného hliníkového plechu laserovým lúčom. Medzizávitová izolácia závitov 150 pozostáva z dielov vlnitej elektrotechnickej transformátorovej lepenky troch rozličných tvarov 151, 152, 153, upevnenej a vystredenej medzi jednotlivé závity 145 dištančnými vložkami 154 a sťahovacích stĺpikov 155 so zaisťovacími maticami 156, zabezpečujúcimi axiálne a radiálne zaistenie jednotlivých závitov M3, sekcií cievok 141 a 142 vinutia. Rozdielne rozmiestnenie vložiek vlnitej lepenky 151 až 154 má za cieľ zabezpečiť usmernené prúdenie chladiaceho transformátorového oleja okolo jednotlivých závitov a tým zabezpečovať vyššiu účinnosť chladenia závitov 145 motorových vinutí 140 a 141.The motor windings 140 and 141 are designed as sections of coils 142 with N2 and coils 143 with N2 / 2 turns, distributed symmetrically around the primary sections of coils 131, 132 and 133. The individual turns 145 of coils 142 and coils 143 have different outer 146 and inner 147 thread contours and are made by laser-cut aluminum sheet metal. The inter-threaded insulation of the threads 150 consists of corrugated electrical transformer board parts of three different shapes 151, 152, 153, fixed and centered between the individual threads 145 of the spacers 154 and the clamping columns 155 with locking nuts 156 providing axial and radial securing of the individual threads M3, sections 141 and 142 windings. The different disposition of the corrugated cardboard inserts 151 to 154 aims to provide a directed flow of coolant transformer oil around the individual windings and thereby ensure a higher cooling efficiency of the windings 145 of the motor windings 140 and 141.

Terciálne vinutie - vinutie kúrenia 160 i e rozmiestnené na koncoch jadra.Tertiary winding - heating coil 160 i e located at the ends of the core.

Trakčný vozidlový transformátor s magnetickým obvodom 120 je umiestnený v nádobe 170 tak, že pozdĺžna os magnetického obvodu 171 je rovnobežná s pozdĺžnou osou 172 rušňa 100 a pozdĺžnou osou bloku tlmiviek 173.A traction vehicle transformer with a magnetic circuit 120 is disposed within the vessel 170 such that the longitudinal axis of the magnetic circuit 171 is parallel to the longitudinal axis 172 of the locomotive 100 and the longitudinal axis of the choke block 173.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Obvodové a konštrukčné riešenie umiestnenia trakčného vozidlového transformátora možno využívať pre prestavbu jednosystémových elektrických rušňov radu r. 163 a r. 162 napájaných z trakčného systému 3 k V DC na dvojsystémové rušne r.361 spôsobilé ťahať vlaky aj na tratiach elektrifikovaných jednofázovým 1AC trakčným systémom 25 kV 50 Hz, pri zachovaní dispozičných rozmerov hlavných rámov pôvodných rušňov, pri použití pôvodných jednosmerných trakčných motorov zvýšeného výkonu a zachovaní spôsobu chladenia olejovej náplne nádoby trakčného vozidlového transformátora.Circuit and design solution of traction vehicle transformer location can be used for conversion of single-system electric locomotives series r. 163 et al. 162 powered from 3 kV DC traction system to double-system locomotives r.361 capable of pulling trains also on lines electrified by single-phase 1AC traction system 25 kV 50 Hz, while maintaining the layout dimensions of main frames of original locomotives, using original DC traction motors of increased power and a method of cooling the oil charge of a traction vehicle transformer vessel.

Claims

PATENT CLAIMS

Circuit and structural solution of a traction vehicle transformer for electric locomotives, characterized in that the traction vehicle transformer (110), located in the container (170), comprises the actual design of the magnetic circuit (120), is provided with an input winding (130) windings (140,141) with an inertial winding (160), wherein the winding layout and arrangement of the transformer (110) is on both columns (126, 127) of the magnetic circuit (120) as an alternating winding and the input winding (130) is divided into three sections 131, 132, 133), wherein the vehicle transformer (110) is disposed in the vessel (170) such that the longitudinal axis of the magnetic circuit (171) is parallel to the longitudinal axis (172) of the locomotive (100) and the longitudinal axis of the choke block (173). and wherein the motor windings (140, 141) consisting of the threads (145) and folded into the coil sections (142, 143) are provided with an inter-turn insulation (150).

2. Circuit and structural solution of a traction vehicle transformer for electric locomotives according to claim 1, characterized in that the magnetic circuit (120) is of single-phase, core type, with a rectangular cross-section of core (121), composed of oriented transformer sheets (122, 123). ) of two different lengths, with oblique cuts in contact at the corners (124) and overlapping each other in two successive layers, the sheets (122, 123) at the contact points in the corner (124) comprising auxiliary openings (125) serving to folding without additional air gaps and crossing sheets in the same layer.

3. Circuit and structural solution of a traction vehicle transformer for electric locomotives according to claim 1, characterized in that the inter-thread insulation (150) of the threads (145) consists of corrugated electrical transformer board parts of three different shapes (151, 152, 153). fastened and centered between the individual threads (145) of the spacers (154) and the ties (155), with locking nuts (156) providing axial and radial locking of the individual threads (145), the winding coil sections (142, 143), the tertiary winding heating (160) is located at both ends of the columns (126, 127) of the magnetic circuit (120).