4-牵引整流变压器设计公式.(SB

有关城市轨道交通用牵引整流变压器设计公式

目前由于全国许多城市的地下铁道和城市轨道交通为了降低电网中的谐波、减小干扰污染，均采用24脉波的整流电源，即在整流装置中使用高压网侧线圈分别不同移相的两台整流变压器，在与各自相应的整流器联结整流后并联供电，以实现24脉波。

㈠ 24脉波整流用外延三角形移相整流变压器的结构形式与矢量图

整流变压器的高压网侧为并联的两组线圈，每组线圈均为外延三角形结构，移相＋7.5°（或－7.5°）。低压阀侧线圈为两个轴向分裂的线圈：一个为三角形联结，一个为星形联结。

高压网侧线圈的接线图及矢量图见图1：

左移相右移相

图 1

㈡移相α°时高压网侧各线圈的电压等参数的计算

1．移相线圈电压

L L y U U U ⨯=⨯=ααsin 3

2

120sin sin

（1）

式中，L U － 高压网侧线电压 V ；

y U － 高压网侧移相线圈电压 V 。

当 5.7=α时，L y U U ⋅=15072.0

2．主线圈电压

()

()[]()

L L L z U U U U ⋅-⋅=⨯--=⨯⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛--=ααααα

30sin 2sin 60sin 32120sin sin 60sin

（2） 当 5.7=α时，L z U U ⋅=76537.0

3．实际移相角的计算

⎪⎪

⎭

⎫ ⎝⎛+=-y z y W W W tg 3231

α

⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+=-y z y W W W tg 231

α （3）

式中，α

－ 高压网侧实际的移相角；

y W － 移相线圈匝数；

z W － 主线圈匝数。

4．当移相角 5.7=α时，变压器高压网侧线圈励磁时的实际匝伏电压计算

y

L t W U e ⨯⨯=

35.7sin 2

（4）

或 (

)

z

L t W U e

5.7sin 35.7cos ⋅-⨯=

（5）

5．低压阀侧三角形联结线圈及星形联结线圈的匝数选取

由于相关的机械行业标准对于牵引用整流变压器的两组低压阀侧线圈（三角形联结

线圈，星形联结线圈）空载线电压的不平衡度有不得大于0.3%的规定，所以在选取低压阀侧线圈（三角形联结线圈，星形联结线圈）的匝数时，尽量使两种线圈的匝数比接近3。

线圈匝数的选取可参考表1。

㈢ 阻抗计算

城市轨道交通用牵引整流变压器目前都采用高压双线圈并联、低压双线圈轴向分裂的结构，以实现单台12脉波的整流。 分裂变压器有以下特点：

a. 高压为两个容量相等的线圈并联联结；低压则被分裂成为两个容量相等、没有

电联系的线圈（仅有较弱的磁联系）。

b. 低压两个分裂线圈的额定电压可以不同，但应比较接近。

c. 各分裂线圈与不分裂线圈之间具有相等的阻抗。

d. 各分裂线圈之间具有较大的阻抗。

1．高压双线圈并联、低压双线圈轴向分裂的变压器阻抗计算

2和3为高压并联

h 的两个线圈

H 1 h 14 h 23 H 2

1和4为低压分裂

h h 3 的两个线圈

d 1 d 11 d 12 d 2 d

图 2

(1) 穿越阻抗 Z d

穿越阻抗为低压两个分裂线圈均为短路状态时的高－低压线圈的短路阻抗。穿越阻抗的计算，按照双线圈同心式结构变压器的短路阻抗计算方法即可。 注意，计算穿越阻抗时（包括以下各类阻抗的计算），均应折算到整台变压器的容量。

(2) 分裂阻抗Z F

分裂阻抗是低压两个分裂线圈的短路阻抗。 a. Z d12

h = 22

1h h + cm ρ12 = h

h h h s s s ⨯++-π21211

ΣD 12 = ()22211112123

1

d h d h d h s s s ⨯+⨯+⨯ cm 2

Z d12 = h

e D W I t N N ⨯⨯∑⨯⨯⨯⨯-3

12121024.1ρ % （6）

式中，I N － 高压绕组额定相电流 A ；

W N － 高压绕组主分接匝数； e t － 线圈每匝电压 V/匝。 b. Z d14

λ14 = h 1 + h 4 + h 14 cm s 14 = s 14’ + 0.03D C cm 式中，s 14’ = （d 1 －D C ）/ 2 cm

u 14 = hs 1 /λ14 γ14 = s 14 /λ14

()()[]

14141415.0111

1214

14u u e e e u ⋅-⋅⋅-⋅---⋅-⨯-

=πγπππρ ΣD 14 = d 11×（ h 14+3

4

1h h +） cm 2

Z d14 = 1

3

14141024.1s t N N h e D W I ⨯⨯∑⨯⨯⨯⨯-ρ % （7）

式中，D C － 变压器铁心直径 cm 。

c. Z d23

λ23 = h 2 + h 3 + h 23 cm s 23 = s 23’ + 0.03D C cm

u 14 = hs 2 /λ23 γ14 = s 23 /λ23

()()[]

23232315.0111

1223

23u u e e e u ⋅-⋅⋅-⋅---⋅-⨯-

=πγπππρ ΣD 23 = d 22×（ h 23 +3

3

2h h +） cm 2