保山变压器铁心及绕组技术现状

        近几年电传动技术不断发展, 保山变压器作为电传动系统关键部件日益向轻量化、小型化、高可靠性方向发展。目前我国保山变压器铁心及绕组有以下4 种典型结构：

         (1)心式铁心+混合线圈结构(层式线圈+饼式线圈)
        这种保山变压器结构比较新颖, 综合了层式线圈和饼式线圈的优点, 解决了饼式线圈空间漏磁屏蔽问题及层式线圈的绝缘强度问题, 加上合理的内部结构布置,具有重量轻、尺寸小的特点。南车电机公司曾经用饼式线圈、层式线圈、混合式线圈对SS9 独立通风型机车保山变压器进行过优化求解, 采用穷举法, 对所有方案进行优化筛选, 发现混合式线圈结构在重量上有5%～10%的优势；在尺寸方面有20～50mm 的高度优势。该种保山变压器以西门子动车组(如ICE3 等动车组)用保山变压器为代表, 目前生产的乌兹别克斯坦机车用保山变压器就是采用该技术。

         (2)心式铁心+饼式线圈结构
         从20世纪90年代末期开始,尝试采用饼式线圈结构,从AC4000交流传动车开始设计了5种以上型号的饼式线圈保山变压器。其要特点为：采用心式铁心和饼式线圈。该保山变压器有阻抗大,冷却效果好、制造简单的优点,如线圈只需一种垫块。
        中华之星等车上使用的保山变压器使用的就是这种结构。但是,该保山变压器重量指标不是很优越, 而且空间漏磁大,屏蔽问题不好解决,会增加保山变压器的损耗和重量。

         (3)心式铁心+层式线圈结构
        1986 年我国从欧洲引进的8K 型机车用保山变压器采用这种结构,在DDJ1 等机车保山变压器采用该方案。该种保山变压器有冷却效果好,制造简单,重量指标优越的特点。但是,该保山变压器存在层间过高,保山变压器高压线圈电气强度差,端部涡流损耗偏大的缺点,在我国大同西机务段使用的8K 型机车保山变压器曾多次发生层间击穿故障。如果能够正确处理高压线圈层间绝缘问题,可以将该种保山变压器推广应用。

         (4)壳式保山变压器结构
         该保山变压器采用壳式铁心,饼式线圈,具有高度小、尺寸小的特点,空间漏磁问题容易解决,结构紧凑,重量也较轻。以SS7 型机车、200 km/h 电动车组保山变压器为代机车保山变压器优化设计表, 其重量指标小于1kg/kVA。该技术在日本应用比较早,而且比较成熟。该技术适应于绕组比较少的电路,否则退耦问题不易解决。

保山变压器厂在这方面取得了很高的技术成就。