研究開發(fā)120km/h交流傳動貨運(yùn)電力機(jī)車主變壓器設(shè)計(jì)楊朝暉（大連機(jī)車車輛有限公司，遼寧大連116022）設(shè)計(jì)特點(diǎn)、主要結(jié)構(gòu)及其有關(guān)參數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果。

　　1概述我國以往的貨運(yùn)機(jī)車都采用交一直驅(qū)動，只有由Siemens公司進(jìn)口的DJ1型貨運(yùn)電力機(jī)車采用了交流傳動技術(shù)。交流傳動技術(shù)是今后發(fā)展的方向，我國近年內(nèi)將向交流傳動機(jī)車轉(zhuǎn)化。大連機(jī)車車輛有限公司試制的120km/h交流傳動貨運(yùn)電力機(jī)車（簡稱SSJ3型電力機(jī)車）就是為了滿足重載貨運(yùn)而研制的一種新產(chǎn)品。

　　SSJ3型電力機(jī)車的比較高速度定為120km/h，軸功率為1200kW.由于機(jī)車的總功率達(dá)到7200kW，機(jī)車牽引貨運(yùn)列車時(shí)，在限制坡道上的均衡速度大為提高，從而提高了重載條件下機(jī)車的技術(shù)速度。此外機(jī)車有更大的剩余加速度，提高了機(jī)車的加速能力，并將提高鐵路的運(yùn)能。

　　該機(jī)車的JQFP-9000/25型主變壓器由大連機(jī)車車輛有限公司、同濟(jì)大學(xué)、沈陽變壓器有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，并由沈陽變壓器有限公司試制。于2003年4月完成，通過試驗(yàn)后現(xiàn)已裝車進(jìn)行運(yùn)行考核。

　　2主要技術(shù)特點(diǎn)與參數(shù)2.1技術(shù)特點(diǎn)SSJ3型電力機(jī)車為6軸機(jī)車，為適應(yīng)重載貨運(yùn)的特點(diǎn)，機(jī)車總體對變壓器的要求有下列幾點(diǎn)：機(jī)車采用軸控方式，并且每一牽引電機(jī)由一個(gè)四象限整流器供電。總體線路采用3點(diǎn)式電路，因此主變壓器必須有6個(gè)牽引繞組。

　　主變壓器懸掛于車體下部，以降低車體重心。

　　主變壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)能符合多機(jī)重聯(lián)運(yùn)行的要求。

　　根據(jù)機(jī)車的總體要求，JQFP-9000/25型主變壓器具有下列特點(diǎn)：由于牽引重載列車時(shí)，需要多機(jī)重聯(lián)。在重載時(shí)，從接觸網(wǎng)汲取的電流將大為增加，在距牽引變電所遠(yuǎn)端的電壓將大為降低；而空載時(shí)，距牽引變電所出端的電壓有可能超過額定值。為適應(yīng)高網(wǎng)壓時(shí)，防止鐵心飽和，必須取較低的磁通密度；在低網(wǎng)壓時(shí)，為保證輔機(jī)的運(yùn)行，必須注意輔助供電繞組電壓的選取。

　　當(dāng)主變壓器下掛于車體下部時(shí)，由于軌面到車體下平面的空間限制，使得變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的困難。特別在采用軸控時(shí)，有6個(gè)牽引繞組，它們之間及與其他繞組間需完全退耦，更增加了設(shè)計(jì)難度。

　　四象限整流器相當(dāng)于一個(gè)升壓斬波器，因此要求變壓器有很大的漏抗。阻抗電壓達(dá)到40左右。增加了變壓器的體積與質(zhì)量，與總體的減重要求矛盾，增加了設(shè)計(jì)難度。

　　總體要求主變壓器與變流器的冷卻共用一個(gè)通風(fēng)道，這就使冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而且先冷卻主變流器，后冷卻主變壓器，使得主變壓器冷卻器的進(jìn)風(fēng)溫度提高，因此主變壓器冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度提高。

　　2.2主要技術(shù)參數(shù)主變壓器的繞組原理圖如所示。

　　臥放，變壓器與冷卻裝置、儲油箱分開布置。

　　由于要求高阻抗電壓，內(nèi)部漏磁場強(qiáng)，加上線圈內(nèi)諧波電流的影響，所以油箱采用低磁鋼板加電屏蔽焊接結(jié)構(gòu)。

　　采用全分裂繞組結(jié)構(gòu)，線圈采用餅式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線米用Nomex紙絕緣。

　　引線結(jié)構(gòu)緊湊，高壓套管采用美國Elastimold公司的高壓端子。

　　采用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷方式，并采用兩路油循環(huán)系統(tǒng)。

　　吸收國內(nèi)外已成熟的先進(jìn)技術(shù)，繞組電流密度、鐵心磁通密度、主空道尺寸等選擇更為合理。冷卻油采用45變壓器油。

　　3.2主變壓器的結(jié)構(gòu)主變壓器的結(jié)構(gòu)如所示。

　　一高壓繞組；aiXi-a"?牽引繞組；ayX.，a/t/?輔助繞組；a+1（00一控制繞組。

　　主變壓器的繞組原理圖主變壓器主要技術(shù)參數(shù)如下：冷卻方式強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷卻（0DAF）負(fù)載損耗/kW空載損耗/kW空載電流/%油重/kg總重/kg安裝方式外形尺寸/mmxmmxmm額定容量見表1.表1各繞組額定容量額定容量/kVA額定電壓/V額定電流/A高壓繞組牽引繞組輔助繞組控制繞組3主變壓器結(jié)構(gòu)3.1主變壓器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)由于采用車體下吊掛式安裝方式，為了降低變壓器高度，滿足多繞組間退耦的要求，變壓器采用心式主變壓器由器身、油箱、附屬設(shè)備等組成，其中器身又由繞組、鐵心、絕緣件等組成。出線端子除高壓繞組的高壓端子A在油箱壁上外，其余牽引繞組端子、輔助繞組及控制繞組端子都在箱蓋上。

　　鐵心。采用直接縫鐵心結(jié)構(gòu)，由0.30mm厚的30ZH120有取向冷軋硅鋼片疊成。心柱采用多級近似圓形的截面，直徑298mm，鐵軛斷面為長方形，硅鋼片沖孔。鐵心疊片系數(shù)為0.97.在25kV電壓下，心柱的磁通密度為1.57T，鐵軛的磁通密度為1.56T.線圈。主變壓器有4種線圈：高壓線圈、牽引線圈、輔助線圈、控制線圈。為滿足高阻抗的要求，變壓器線圈采用六分裂形式，心式結(jié)構(gòu)，餅式線圈，交錯式布置。牽引線圈采用組合導(dǎo)線來降低附加損耗。

　　引線。引線設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，采用電纜頂部出線，占用空間少。電纜交叉處用絕緣紙板包扎，電流大的引線采用多根并聯(lián)，可以隨意彎曲。引線固定采用絕緣螺桿和絕緣螺母，擰緊后上樂泰絕緣膠，防止松動。

　　油箱。油箱采用低磁鋼板焊接，并采用電屏蔽的方法使外泄漏磁限制在一定的范圍內(nèi)。4個(gè)吊掛座用M24螺栓把變壓器與車體底架連接起來。在油箱上裝有放油塞、油樣活門、注油和濾油的活門，在兩側(cè)各有一壓力釋放閥。

　　冷卻系統(tǒng)。系統(tǒng)采用礦物油作為冷卻介質(zhì)。主變壓器采用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷，即潛油泵將變壓器中的熱油打進(jìn)冷卻器進(jìn)行通風(fēng)冷卻，再將冷卻后的油打進(jìn)變壓器，依次循環(huán)，從而使變壓器冷卻。

　　由于冷卻器與主變壓器分體，受車體空間的限制，變壓器冷卻分為兩路，冷卻器為復(fù)合型全鋁合金、板翹式結(jié)構(gòu)。其主要參數(shù)為：熱交換功率/kw循環(huán)油量/m3h-1入口油溫/°C出口油溫/°C入口風(fēng)溫/C閥，當(dāng)變壓器油箱箱體內(nèi)壓力超過70 kPa時(shí)，壓力釋放閥打開，噴出的氣體和油通過管道排出。在油箱內(nèi)的壓力恢復(fù)正常時(shí)，閥口關(guān)閉，保持密封狀態(tài)。

　　主變壓器阻抗電壓的設(shè)計(jì)值與實(shí)測值見表2.表2額定分接的阻抗電壓（歸算額定電流）短路繞組設(shè)計(jì)阻抗電壓/S短路阻抗/S一4結(jié)束語km/h交流傳動電力機(jī)車主變壓器在沈陽變壓器有限公司通過型式試驗(yàn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足國標(biāo)要求。裝車運(yùn)行至今，完全滿足設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行情況良好。