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江(jiāng)蘇達源電力設備有限公司

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牽引變壓器的工作原理是什麽(me)

發布時間:2025-06-25 09:14:37      點(diǎn)擊次數:24

牽引變壓器工作原理(lǐ)基於電磁(cí)感應定律,但針對牽引應(yīng)用有特殊設計。有需要的可聯係本公司生產,這種變壓器是電力機車、動車組等(děng)電力牽引係統的核心供電設備。

工作原理詳細解析

1.核心原理:電磁感應

與所有變壓器一樣,牽引變壓器的核(hé)心原理是法拉第電磁感應定律。

它(tā)包含兩(liǎng)個或多(duō)個繞組(線(xiàn)圈),共同(tóng)繞(rào)製在一個閉合的鐵芯上。

一(yī)次繞(rào)組(原(yuán)邊繞組)連接(jiē)到接觸網(wǎng)的高壓單相交流電(例如25kV,50Hz)。

當(dāng)一次繞組通入交流電時,會在鐵芯中產生交變磁通(Φ)。

這個交變磁通穿過二次繞組(次邊(biān)繞組(zǔ)),根據電磁感應定律,會在二次繞組中感應出交流電動勢(電壓)。

2.電壓變換

二次繞組感應出的電壓高低取決於一次(cì)繞組和二次繞組的匝數比(N₁/N₂)。

電壓變(biàn)換公(gōng)式:U₁/U₂≈N₁/N₂

U₁:一次繞組電壓(yā)(輸入高(gāo)壓,如25kV)

U₂:二次繞組(zǔ)電壓(輸出(chū)低壓,如1500V)

N₁:一次(cì)繞組匝數(shù)

N₂:二次繞組匝數

由於N₁>N₂(一(yī)次繞組匝(zā)數遠多於二次繞組匝數),因此實現了降壓功能。例如,將25kV降到適合牽引(yǐn)變流器輸入的較低電壓(如900V,1500V,1800V等(děng))。

3.功率傳(chuán)遞與隔離

能量通過鐵芯中的交變磁場,從一次側無直(zhí)接電氣連接地傳遞到二次側。這提供了關鍵的電氣隔離,保護低壓側(cè)設備和人員安全。

理想情(qíng)況下,忽(hū)略(luè)損耗,輸入功率P₁(U₁I₁)近似等於輸出功率P₂(U₂I₂)。因此,電壓降低的同時,電流會相(xiàng)應(yīng)增大(I₂≈I₁(N₁/N₂)),以滿足牽引電動機的大電流需求。

4.牽引變壓器的特殊要求與設計

單(dān)相輸入(rù):接觸網通常(cháng)是單(dān)相交流電,所(suǒ)以(yǐ)一次繞組是單相的。

多繞組輸出(關鍵特點):這(zhè)是牽引變壓器區(qū)別於普通配(pèi)電變壓器的核心。

主變壓器繞組:提供降壓後的單相交流電給主變(biàn)流器。主變流器(通常是(shì)四象限整流器(qì)+逆變器)將其轉換(huàn)為直流環節(jiē)電壓,再逆變為頻率和電壓可調的三相交流電驅動異步或永磁同步牽引電動機。

輔助繞組(勵磁繞組/AT繞組):提供相對較(jiào)低的(de)電壓(如(rú)380V-220V)給機車的輔助供電係統(照明(míng)、空調、控(kòng)製(zhì)電源、通風冷卻、空氣壓縮機、蓄電池充電等(děng))。

濾(lǜ)波繞組(有時集成):部分設計包含專(zhuān)門繞組連接(jiē)LC濾波回路,用於吸(xī)收和抑製牽(qiān)引變流器工(gōng)作時產(chǎn)生的特定次(cì)諧波電流(liú)(如3次、5次、7次),減少對接(jiē)觸網(wǎng)電能質量的影響(減少注入接觸網的諧(xié)波含量)。

大容量與高過載(zǎi)能力:需(xū)要承受機車啟動、加速(sù)、爬坡(pō)時的巨大瞬時功率(可達數(shù)兆瓦至十幾兆瓦)以及頻繁的負荷衝擊。

高可(kě)靠性:是列車動(dòng)力的源泉,必須極其可靠,設計壽(shòu)命長,故障率(lǜ)極低。

緊湊輕量化(huà):安裝在移(yí)動的車(chē)輛上,空間(jiān)和重量限製嚴格。采用高性能矽(guī)鋼片(降低鐵損)、強製冷卻(通常為強迫油循環風冷或強迫導向油循環風冷)、優化絕緣結構來實現。

良好的冷卻係統:由於損耗大(銅損、鐵損)且空間密閉,需要高效(xiào)的冷卻係統(油泵、散(sàn)熱器、風機)來散熱。

強(qiáng)抗振性:必須承受列車運(yùn)行中(zhōng)的持續振動和衝擊。

調壓功能(部分機(jī)車):一些老式(shì)或特定類型的(de)交流傳動機車,牽引(yǐn)變壓器(qì)本身可能帶有有載(zǎi)調壓分(fèn)接(jiē)頭開關,在主變(biàn)流器前端進行粗調壓。但在現代主流的采用四象(xiàng)限脈衝(chōng)整(zhěng)流器的交流傳動係統中,調壓主要由變流器(qì)完成,變壓器通常設計為固定變比,結構(gòu)更簡單可靠。

特殊接線方式(如斯(sī)科特接線):在采(cǎi)用AT供電方式的電氣化鐵路上(如中國高鐵),接觸網是2×25kV(兩根饋(kuì)線相位差(chà)90°,電壓55kV)。牽引變壓器(通常是車載或地麵(miàn))采(cǎi)用斯科特接線(一種特殊的兩相變三相或兩相變兩相的接線方式),將這種特殊的兩相(xiàng)供電轉換為適合牽引變流(liú)器輸入的單相電壓或直接驅動老式整流器。

5.工作流程簡化描述

1.受(shòu)電弓(gōng)升起,接觸網高壓單相(xiàng)交流電(如25kV,50Hz)輸入牽引(yǐn)變壓器(qì)一(yī)次繞組。

2.鐵芯(xīn)中產生交變磁通。

3.交變磁(cí)通在二次側各繞組(主繞組、輔助(zhù)繞組、濾波繞(rào)組)中感(gǎn)應出相(xiàng)應電壓。

4.主繞組降壓後的單相交流電(如1500V)送入主變流器。

5.主變流器(四象(xiàng)限整(zhěng)流器+逆變器)將單相交流電整流為直流電,再逆變為幅值、頻率可調的三相交流電。

6.可調的三相交流電驅動牽引電動機,產生牽引力(lì)。

7.輔助繞組輸出的低壓交流電經輔助變流器處理後,為各種輔助設備提供所需電源。

8.濾波繞組(若有)連接濾波回路,吸收特定諧波。

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