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1、第4期(总第422期)内燃机车2009年4月综述交流传动机车冷却技术的发展孔丽君(大连机车研究所有限公司,辽宁大连116021)摘要:对交流传动电力机车牵引变压器、牵引变流器冷却技术的现状做了比较全面的介绍,并对其进行了详细的对比分析,提出国内交流传动电力机车冷却产品的发展方向。关键词:冷却技术;现状;趋势;冷却装置;水冷基板;电力机车;交流传动+中图分类号:U264.55文献标识码:A文章编号:100321820(2009)0420001205压器线圈等进行冷却,后者通常使用纯水+乙二醇1前言(以下简称水)的混合液作为冷却介质对变流器
2、功率模块半导体器件进行冷却,冷却介质吸收的热量交流传动电力机车利用牵引变压器将电网25再通过外部二次冷却装置散发到大气中去。kV高压电转变成低压电,再利用牵引变流器对低牵引变压器油冷却系统一般由油箱、油泵、油压电进行整流、逆变,以满足机车上不同电机、电器流继电器、温度传感器、压力传感器、副油箱、空气的运用需要。牵引变压器和变流器是交流传动电力机车的核心部件,其电气元件在工作中会产生热干燥器、气体触发继电器、油散热器、各种控制阀门损耗,引起电气元件温度上升,如果温度超出元件及管路等部件组成(见图1)。冷却系统工作时,变所能承受的限度,可能
3、会使电气元件产生绝缘失压器油箱中的高温油在油泵的作用下沿着油管路,效、着火等危险,所以必须采用合适的冷却系统将经过阀、油泵、波纹管、各种传感器后进入油散热牵引变压器和变流器工作时产生的热量带走,这样器,在散热器中通过外部风机强制通风完成热交才能保证牵引变压器、变流器正常工作,从而保证换,被冷却后的低温油流回变压器油箱。变压器副机车安全运行。油箱与主油箱之间安装有气体触发继电器,当变压器因故障区过热或强电场作用造成绝缘材料分解2冷却系统的组成产生气体时,可通过气体触发继电器排气、报警或跳闸;变压器副油箱还通过气体触发继电器及管路交流传动电
4、力机车冷却系统包括牵引变压器向主油箱补充油量。变压器副油箱上安装有空气冷却系统、牵引变流器冷却系统、牵引电机冷却系干燥器,当变压器内部压力过小或过大时,空气通统、车内通风系统、司机室空调通风系统等。后几过干燥器进入或流出副油箱,达到调节冷却系统压种冷却系统比较简单,比如牵引电机和辅助变流器力平衡的目的。一般采用通风机供风的直接风冷方式进行冷却。牵引变流器水冷却系统一般由水冷基板(半导但牵引变压器冷却系统、牵引变流器冷却系统却比体器件初级散热器,也称一次散热器)、水散热器较复杂,前者通常使用变压器油作为冷却介质对变(外部二次散热器)、膨胀
5、水箱、水泵、过滤器、流量收修回稿日期:2008210222计、温度传感器、压力传感器、各种控制阀门及管路作者简介:孔丽君(1962—),女,辽宁海城人,教授级高等部件组成(见图2)。水冷基板上涂覆导热硅脂,级工程师。半导体器件紧密贴装固定在水冷基板的外表面组2内燃机车2009年散热器时吸收变流器冷却水和变压器冷却油带来的热量,然后再散发到环境当中。3冷却技术现状与发展趋势3.1结构与组成3.1.1冷却装置无论是牵引变压器油冷却系统,还是牵引变流器水冷却系统,都需要外部二次图1牵引变压器油冷却系统组成冷却装置。交流传动电力机车冷却装置按总
6、体结构来分,基本有两种:一种是集成式冷却塔,另一种是组装式冷却装置。集成式冷却塔是将牵引变压器外部二次冷却装置、牵引变流器外部二次冷却装置以及牵引变流器水冷却系统和牵引变压器油冷却系统的主要部件集成在一起,作为一个整体部件安装在车体地板上。集成式冷却塔通常包括:过渡风道、风机和风机驱动电机组成的风机组、水散热器、油散热器、安装箱体、膨胀水箱、水泵、变压器副油箱、空气干燥器、气体触发继电器、接线盒等部件,或上述部件中的部分关键部件(见图3)。经整体设计的过渡风筒、风机组、水散热器和油散热器自图2牵引变流器水冷却系统组成上而下依次排列安装在
7、一个周围密闭的成牵引变流器功率模块。半导体器件工作时产生的热量首先传到水冷基板上,水冷基板再将热量传导到内腔的冷却水中,系统通过冷却水泵将水冷基板内腔中的水强制循环到外部水散热器中,高温水在水散热器中通过外部风机强制通风散热,完成热交换后的冷却水再流回水冷基板内腔重复上述冷却过程。水系统中安装膨胀水箱,其作用是补偿温度变化引起的冷却液体积的变化,调节水泵进口的压力。若膨胀水箱内部的空气压力大于或小于某一规定值时,可以通过膨胀水箱上的双向阀门和周围空气交换;当冷却液体积膨胀引起水箱过满时,可以通过膨胀水箱上的溢水阀排出液体。牵引变压器油散
8、热器和牵引变流器水散热器是外部冷却装置中的部件,散热器通过风机强制换热,散热器、冷却风机组、安装箱体等关键部件和重要附件组成外部冷却装置。即在散热器冷却空气图3集成式冷却塔外形示意图侧,冷却风机组带动外部环
