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　　研究開發120km/h交流傳動貨運電力機車主變壓器設計楊朝暉（大連機車車輛有限公司，遼寧大連116022）設計特點、主要結構及其有關參數的試驗結果。

　　1概述我國以往的貨運機車都采用交一直驅動，只有由Siemens公司進口的DJ1型貨運電力機車采用了交流傳動技術。交流傳動技術是今后發展的方向，我國近年內將向交流傳動機車轉化。大連機車車輛有限公司試制的120km/h交流傳動貨運電力機車（簡稱SSJ3型電力機車）就是為了滿足重載貨運而研制的一種新產品。

　　SSJ3型電力機車的高速度定為120km/h，軸功率為1200kW.由于機車的總功率達到7200kW，機車牽引貨運列車時，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車的技術速度。此外機車有更大的剩余加速度，提高了機車的加速能力，并將提高鐵路的運能。

　　該機車的JQFP-9000/25型主變壓器由大連機車車輛有限公司、同濟大學、沈陽變壓器有限公司聯合設計，并由沈陽變壓器有限公司試制。于2003年4月完成，通過試驗后現已裝車進行運行考核。

　　2主要技術特點與參數2.1技術特點SSJ3型電力機車為6軸機車，為適應重載貨運的特點，機車總體對變壓器的要求有下列幾點：機車采用軸控方式，并且每一牽引電機由一個四象限整流器供電。總體線路采用3點式電路，因此主變壓器必須有6個牽引繞組。

　　主變壓器懸掛于車體下部，以降低車體重心。

　　主變壓器的設計參數應能符合多機重聯運行的要求。

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

　　當主變壓器下掛于車體下部時，由于軌面到車體下平面的空間限制，使得變壓器的結構設計有很大的困難。特別在采用軸控時，有6個牽引繞組，它們之間及與其他繞組間需完全退耦，更增加了設計難度。

　　四象限整流器相當于一個升壓斬波器，因此要求變壓器有很大的漏抗。阻抗電壓達到40左右。增加了變壓器的體積與質量，與總體的減重要求矛盾，增加了設計難度。

　　總體要求主變壓器與變流器的冷卻共用一個通風道，這就使冷卻系統的結構復雜。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風溫度提高，因此主變壓器冷卻系統設計的難度提高。

　　2.2主要技術參數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，內部漏磁場強，加上線圈內諧波電流的影響，所以油箱采用低磁鋼板加電屏蔽焊接結構。

　　采用全分裂繞組結構，線圈采用餅式結構，導線米用Nomex紙絕緣。

　　引線結構緊湊，高壓套管采用美國Elastimold公司的高壓端子。

　　采用強迫導向油循環風冷方式，并采用兩路油循環系統。

　　吸收國內外已成熟的先進技術，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主變壓器的結構主變壓器的結構如所示。

　　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參數如下：冷卻方式強迫導向油循環風冷卻（0DAF）負載損耗/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主變壓器結構3.1主變壓器結構的特點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。采用直接縫鐵心結構，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，心式結構，餅式線圈，交錯式布置。牽引線圈采用組合導線來降低附加損耗。

　　引線。引線設計結構緊湊，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，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。4個吊掛座用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，在兩側各有一壓力釋放閥。

　　冷卻系統。系統采用礦物油作為冷卻介質。主變壓器采用強迫導向油循環風冷，即潛油泵將變壓器中的熱油打進冷卻器進行通風冷卻，再將冷卻后的油打進變壓器，依次循環，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，冷卻器為復合型全鋁合金、板翹式結構。其主要參數為：熱交換功率/kw循環油量/m3h-1入口油溫/°C出口油溫/°C入口風溫/C閥，當變壓器油箱箱體內壓力超過70 kPa時，壓力釋放閥打開，噴出的氣體和油通過管道排出。在油箱內的壓力恢復正常時，閥口關閉，保持密封狀態。

　　主變壓器阻抗電壓的設計值與實測值見表2.表2額定分接的阻抗電壓（歸算額定電流）短路繞組設計阻抗電壓/S短路阻抗/S一4結束語km/h交流傳動電力機車主變壓器在沈陽變壓器有限公司通過型式試驗，各項性能指標均滿足國標要求。裝車運行至今，完全滿足設計要求，運行情況良好。