鉄道用変圧器（主用変圧器）の種類と用途

鉄道変圧器 (主力変圧器): 概要、種類、仕組み

とは何ですか鉄道変圧器?トラクショントランスとも呼ばれます。基本的に、これは電車とそれをサポートするインフラストラクチャに電力を使用できるようにするキットの一部です。ただし、どこに生息するかは重要ですが、-牽引変電所架線や第三レールにグリッドから給電するか、列車自体にボルトで固定されます (機関車またはEMU）、その厄介なオーバーヘッド電圧を降圧して、トラクションコンバータ、モーター、およびすべての車載補機が実際にそれを使用できるようにします。

ここで重要なのは、これらは家庭用の変圧器ではありません。-鉄道の電力システムは、通常の変圧器を唸らせるような、過酷な重過負荷、絶え間ないスイッチング、絶え間ない振動、パワー エレクトロニクスからの高調波にさらされています。{{3}そのため、鉄道変圧器は、より頑丈に、よりスマートに、そしてまったく異なる優先順位を持って構築されています。

簡単に言えば、鉄道 (主力) 変圧器は、鉄道電化用に特別に設計された変圧器です。その主な仕事は？高電圧を取り出し、牽引装置が動作できる電圧まで降下します。しかし、電圧変換だけではありません。-電気絶縁も提供し、保護システムとうまく機能し、周期的な負荷、高調波、機械的ストレスなどの領域に伴うあらゆる厄介な動作条件に対処する必要があります。

通常、これらは次の 2 つの主要な場所に表示されます。

1) 牽引変電所変圧器 (送電網-側)

これは公共送電網と鉄道網の間に位置します。そのギグには以下が含まれます：

 送電レベル（66 ～ 220 kV を考えてください）から次のような鉄道供給レベルまで電圧を降圧します。AC25kV.

 架空線の 1 つまたは複数のセクションに給電します。

 障害によってシステム全体がダウンしないように、保護および制御スキームをサポートします。

ほとんどの交流鉄道では、列車が電力を供給する際に電圧を維持するために、これらの変電所が路線に沿って間隔を置いて配置されています。

2) 車載主変圧器 (列車-側)

これは交流電化電車で見られるものです（AC25kVまたはAC15kVネットワーク)。電気的には、パンタグラフとトラクション コンバーターの間に位置するので、チェーンは次のようになります。-

パンタグラフ → 主回路遮断器 → 主変圧器 → 主コンバータ → 主電動機。

その主なタスク:

 架空線の電圧をパワーエレクトロニクスが処理できるレベルまで降圧します。

 トラクションだけでなく、HVAC、コンプレッサー、充電器、照明、制御電源にも複数の二次出力を提供します。{0}

注目に値するのは、すべての電車にこれがあるわけではありません。直流システム(詳細は後述します) 多くの場合、同じ意味でオンボード変圧器は必要ありません。

その核心となるのは、電磁誘導力仕事をする:

一次巻線は高電圧 AC を取り入れます。-

磁気コアは、そのエネルギーを 1 つ以上の二次巻線に結合します。

二次巻線は、電圧は低くなりますが、電流は高くなります。

ただし、鉄道での使用では、設計は次のことに対処する必要があります。

 負荷の急激な変化 (加速する列車には大量の電流が流れます)。

 短期的な過負荷。-

 高調波そして非-正弦波電流これらのトラクションコンバーターから。

 サーマル サイクル-サービス需要の変化に応じて、温度が 1 日中上がったり下がったりします。

鉄道変圧器の設計は、システムの電圧と周波数に密接に関係しています。簡単な概要は次のとおりです。

1) 単相主変圧器 (AC 電車)-

ほとんどの交流鉄道は単相架空電源で効率的に動作します。{0}ここでのオンボード変圧器には通常、次のものが含まれます。

 単相一次-。

 複数の二次巻線 (トラクション + 補助巻線)。

 架空線のサージやスイッチング イベントに対処するための特定の絶縁調整。

2) マルチ-巻線 / コンバータ-負荷変圧器

現代の電車が頼りにしているのは、IGBT- ベースのコンバータ。したがって、二次巻線は次のように配置されます。

 餌整流器/インバータ効率的に。

 リップルを低減し、コンバータの性能を向上させます。

 ハンドル高調波加熱より良い-高調波は本当に頭の痛い問題だからです。

3) 2×25 kV システムの単巻変圧器

いくつかの25kVネットワークは2×25kV長距離にわたる電圧降下と損失を削減する単巻変圧器方式。この設定では:

架空システムでは、異なる電位の給電線と架線が使用されます。

電圧を安定させ、戻り電流を管理するために、単巻変圧器がルートに沿って配置されます。

念のため言っておきますが、これらは車載の主変圧器ではありません。{0}}これらは車載変圧器の一部です供給アーキテクチャ.

4) 油入り変圧器-対乾式-タイプの車載変圧器

列車の設計とオペレーターの好みに応じて、次のように表示されます。

オイル-が充填されています:優れた熱伝導性、定格の割にコンパクトですが、封じ込めと火災/環境制御が必要です。

ドライ-タイプ/レジンキャスト:液体がないため流出のリスクは低くなりますが、多くの場合、より大きく/重いため、適切な冷却が必要です。{0}}

「正しい」選択は、規格、スペース、通気量、防火目標、長期にわたってどの程度のメンテナンスを行うかによって決まります。{0}

鉄道変圧器は、より過酷な生活を想定して作られています。それらの違いは次のとおりです。

設計はさまざまですが、一般的な鉄道変圧器には次のようなものがあります。

コアと巻線:効率、熱性能、高調波加熱のために最適化されています。

断熱システム:高電圧インパルス ストレスや長期劣化に耐えるように設計されています。{0}{1}{0}

ブッシング/端子:振動や熱サイクルに対して十分な堅牢性を備えています。

冷却システム:種類に応じて、ラジエーター、ファン、ポンプ、または強制空気ダクト。{0}}

計装:温度センサー、油面/圧力デバイス（オイル充填用）-、モニタリング インターフェース。-

取付構造：鉄道の衝撃や振動の仕様を満たすように設計されています。

エンジニアが鉄道変圧器を指定または比較する際に注目する点は次のとおりです。

これらの変圧器を健全に保つには、定期的な監視とテストが必要です。一般的な方法には次のようなものがあります。

 目視検査（漏れ、汚れ、冷却状態）。

 絶縁抵抗と巻線抵抗をチェックします。

 巻数比のテスト。

 温度の監視と傾向。

 油が充填されたユニットの油試験（水分、絶縁耐力、酸性度）-。

 溶存ガス分析（DGA）（該当する場合）{0}}内部障害を早期に発見するのに最適です。

 一部の診断プログラムでの部分放電テスト。

通常、プログラムは鉄道事業者の基準と国の規制によって管理されます。{0}当然ですが、安全が第一です。

頻繁に起こる頭痛:

過熱過負荷負荷、冷却障害、または高調波損失から保護されます。

絶縁劣化熱、湿気、電気的ストレスによって加速されます。

接続が緩い振動や熱サイクルによるリードの損傷。

ブッシング/終端の故障-トラッキング、汚染、機械的ストレス。

オイルの劣化油が充填された設計では（酸化、湿気の侵入）-。

プロのヒント: トレンドに基づいた-モニタリング-経時的な変化を観察-することは、単一のテスト結果よりもはるかに役立ちます。

すべての電車には主変圧器が付いていますか?
いいえ。交流電車は通常そうします。多くの DC システムは、変換装置を備えていますが、オンボードの主変圧器を同じ方法で使用しません。-

トラクション変圧器と通常の変圧器の違いは何ですか?
牽引用変圧器は、-鉄道業務-の振動、過負荷、急速な負荷変化、高調波に耐えるように設計されています。通常の産業用変圧器は、そのような乱用を想定して設計されていません。

主変電所変圧器とは何ですか?
変電所の変圧器は、系統電圧を鉄道の給電電圧 (たとえば、25 kV AC) に降圧し、架空線セクションに電力を供給します。

鉄道変圧器-または主力変圧器（好みに応じて）-は、鉄道の電化に不可欠な特殊な機器です。変電所からネットワークに電力を供給する場合でも、電車に乗って電圧を降圧する場合でも、その設計は過負荷サイクル、高調波、振動、狭い空間、厳格な安全基準などの困難な問題に対処することを重視しています。鉄道の仕様を指定したり、保守したり、あるいはその寿命を最大限に活用しようとしている場合は、国際規格と鉄道特有の技術要件の両方に頼る必要があります。{4}}これは単なる変圧器ではありません-ジムに通っている変圧器です。

今すぐ連絡する