[发明专利]一种强迫导向冷却混合式变压器绕组冷却方法及装置

说明书

一种强迫导向冷却混合式变压器绕组冷却方法及装置，将原边绕组（4）、次边绕组（3）以及附加绕组（2）采取同心式绕组一体化结构布置，其特征在于，附加绕组（2）位于铁心（1）的外侧；次边绕组（3）位于附加绕组（2）的外侧；原边绕组（4）位于次边绕组（3）的外侧，在各个绕组间布置有油道，并通过导向油在各个绕组间的油道内的强迫循环进行散热。与现有技术中绕组结构设计相比，本申请所提供的绕组占用空间更小、消耗的材料更少，便于变压器轻量化、小型化设计；同时，优异的散热能力减小了变压器体积和重量设计、保障变压器安全、可靠运行。

技术领域

本发明涉及一种电气部件的冷却方法及装置，特别是一种牵引变压器绕组冷却方法及装置，主要用于交流或多流制传动电力机车牵引变压器制作。

背景技术

牵引变压器功能是利用电磁感应原理将接触网上的高电压(如25kV)变换为各种类型低压电(如1650V)，以满足机车上牵引电机和其它辅助电气的工作需要。牵引变压器中的绕组通常由原边绕组和次边绕组以及其他绕组组成，导体材料一般采用金属铜或铝。在变压器工作过程中，由于磁场的作用，变压器中的绕组会产生大量的热，因此一般都需要对牵引变压器中的绕组进行冷却处理。牵引变压器绕组是牵引变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线(扁线或圆线)绕制而成。有两组：一个绕组与电源相连，称为一次绕组(或原绕组)，这一侧称为一次侧(或原边)；另一个绕组与负载相连，称为二次绕组(或副绕组)，这一侧称为二次侧(或副边)。根据两组绕组的相对位置，绕组可分为同心式和交叠式两种。根据绕组和铁心的相对位置，变压器有壳式结构和心式结构两种。变压器运行时，绕组和铁心中的损耗所产生的热量必须及时散逸出去，以免过热而造成绝缘损坏。对小容量变压器，外表面积与变压器容积之比相对较大，可以采用自冷方式，通过辐射和自然对流即可将热量散去。自冷方式适用于室内小型变压器，为了预防火灾，一般采用干式，不用油浸。由于变压器的损耗与其容积成比例，所以随着变压器容量的增大，其容积和损耗将以铁心尺寸三次方增加，而外表面积只依尺寸的二次方增加。因此，大容量变压器铁心及绕组应浸在油中，并采取各种冷却措施进行冷却。

由于牵引变压器属于变压器中比较特殊的一类，对其提出了更高的设计要求；

a)牵引变压器安装在铁路车辆上，受到车辆体积和重量的限制，要求牵引变压器绕组轻量化、小型化设计；

b)牵引变压器在工作时，绕组通有电流，产生热量，通过热传递作用使周围油温上升，影响变压器正常工作，要求牵引变压器绕组具有良好的散热能力；

c)车辆运行时，牵引变压器会受到车辆的强制振动和冲击，要求牵引变压器绕组具有良好的机械强度。

d)由于铁路运行线路供电质量不稳定，要求牵引变压器的绕组具有良好的抗短路冲击能力；

在现有的牵引变压器绕组中，由于绕组结构设计不是十分合理，各绕组间的电气距离要求很大，绕组散热面积要求也很大，导致了整个绕组装置体积大、质量重，且散热能力不一定好。同时，由于绕组结构设计和制造工艺的不足，牵引变压器的绕组易变形、线饼易松散，导致整个绕组的机械强度和抗短路冲击能力不优越。

由以上所述，如何提供一种冷却效果更好的变压器绕组装置，以实现整个牵引变压器轻量化、小型化设计，提高牵引变压器的散热效果、耐振动和冲击能力以及抗短路冲击能力，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

通过国内专利文献检索未发现直接与本发明相同的技术，只是有一些相关的文献报道，与本发明有一定关系的主要有以下一些：

1、专利号为CN201180064188.0，名称为“具有冷却通道的变压器绕组”的发明专利，该专利公开了一种变压器绕组，所述变压器绕组具有至少两个中空圆柱形地交错嵌套的、围绕公共的卷绕轴延伸的绕组模块，其中所述绕组模块在至少一个设置在所述绕组模块之间的中空圆柱形冷却通道的通道内部借助绝缘带在径向上彼此隔开。绝缘带具有横截面形状，所述横截面形状主要避免在径向上朝向所述卷绕轴的表面走向。