供电系统技术方案

牵引系统的供电系统包括至少一个变压器例如自耦变压器或电流增强变压器和／或转动变流器。该变压器或转动变流器包括绕组，该绕组的绝缘件由至少两个分别提供了大体等位表面的半导体层（３２，３４）和该半导体层之间的固体绝缘层（３３）构成。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及牵引装置的供电系统，即向铁路机车、轻轨车、电车等交通工具提供电力的设施，该设施中至少包含一个电机，该电机具有由磁性铁芯和至少一个绕组构成的磁路。
技术介绍
在电机中的磁路通常包括叠置的铁心，即由钢片作成的铁心，具有焊接结构。为进行通气或冷却，该铁心通常分隔成具有径向和／或轴向导管的通风道。对于较大电机，叠层片被冲压成可以固定在电机框架上的扇形片，该叠层铁心由压掌和压环固定在一起。磁路的绕组配置在铁心的槽口中，该槽口的横截面形状一般为长方形或梯形。在多相电机中，绕组或者为单层绕组或者为双层绕组。对于单层绕组，每个槽口仅有一个线圈部分(coil side)，而对于双层绕组，则每个槽口有两个线圈部分。所谓线圈部分是指垂直或水平结合在一起的具有公用线圈绝缘层的一个或多个导线，该绝缘层被设计成可承受电机对地的额定电压。双层绕组一般作成菱形绕组，而在本文的单层绕组作成菱形的或平的绕组。在菱形绕组中仅有一个(可能两个)线圈宽度，而平绕组被作成为同心绕组，即具有变化大的线圈宽度。所谓线圈宽度是指属于同一线圈的两个线圈部分之间的弧度尺寸。所有大型电机通常具有双层绕组和同样尺寸的线圈。各个线圈的一部分配置在一层中，而另一部分配置在另一层中。这意味着所有线圈在线圈端部彼此交叉。如果超过两层，则这种交叉使绕线操作复杂化，而且线圈端头不太令人满意因为历史原因，已提出许多用于铁道运输的具有不同电压和频率的供电系统。一当在某个地区建起一种系统，再将这种系统改变成另一种系统将需要巨大投资，而且还会干扰铁路运营。原理上有三种配送电压的标准方案直流电压系统、市电频率交流电压系统和低频交流电压系统。这意味着，很多牵引运输工具(机车和电力车)和轻轨客车必须配备一种以上的配电系统。今天在不同国家之间已经有用于直运的机车和轻轨车，这些车可以使用不同的供电系统和／或同一供电系统内的变型系统。轨道运输所用电能可以取自一般配电网，也可取自铁道自营的发电厂。供电系统配置取决于供电是交流电压还是直流电压而不同。在直流供电情况，需要整流站，以便将市电配电网输送的交流电压转换成直流电压。这些整流站在沿铁路线的某些位置提供直流电压。在用市电频率(50或60Hz)的交流供电的情况下，需要在某些位置设置互感器滤波器，以防止机车的硅可控整流器运转所产生的谐波进入到市电电力系统，还需设备平衡牵引负载的装置。采用特殊的变压器接线例如斯柯特接线法可以将三相变换成两相。这种接线的缺点是它需要很多绕组和很大的铁心质量。另外的缺点是市电频率供电系统其输电能力较低，而且与低频系统相比其感应损耗高，并且牵引负载产生进入馈电网路的干扰。在用低频交流电(162／3或25Hz)供电的情况下，需要转换器站，以转换市电配电网电压的市电频率，或需要特定的低频交流电发电站和特定的低频交流电配送网路。最初选择直流电压供电，因为可以利适用的其控制简单的马达，即串联激励的直流马达。过去采用转动变流器或水银整流器将之相交流电压转换成直流电压，但是在今天通常用6或12－脉冲继电器进行这种转换。直流电压系统的优点是电流可以直接加在直流马达上。在运输装置上不需要笨重的变压器将电压降低，和用交流电压的情况不相同。因此用直流供电的运输装置价格比较低而且易于制造。从安全方面看，低直流电压是更安全的(例如用在地铁中，在地铁中有时采用裸露的电力汇流条)。用直流电压工作的缺点主要是电压低，这意味着电流，因而电压降和损耗相当大。这样必须采用大的导电面积和相隔很近的整流器站(每站之间距离通常小于10km)。这导致高成本装置。在高功率例如高速交通线上这种缺点是特别明显的。大功率的整流器必须相隔很近，而且该整流站只在列车经过上述供电站的短时间内才工作。另一缺点是短路电流极大。在牵引马达用市电频率(50或60Hz)之前，第一个交流电压系统是用低频电压(15－162／3或25Hz)。在这种系统中应用很久的这种牵引马达是单相串联整流式马达，又称单相牵引马达。这种马达的工作很像直流马达，只是场电流和转子电流每半周转向一次，因为它用交流供电。为使整流不产生过电压或电弧，一定得选择低频和低速马达。与市电频率相比，低频交流电压的优点是具有更好的电力传输能力。与直流系统相比，交流系统的主要优点是交流电压可以变压(虽然在现在采用所谓交流变换器可变压直流电压)。因而可在架空导线上相对于马达的操作电压保持相当高的电压。由于在架空导线上的电压高，所以电流低，具有更好的电力传输能力，在线网上的损耗也低。因而供电站可以相隔较远的距离(30－120km)。然而其缺点是，牵引马达很大，控制技术比较复杂。另一个缺点是需要频率转换器，在该转换中，通常应用马达发电机，即驱动单相162／3Hz同步发电机的大体50Hz同步马达。对于非同步连接，50Hz马达／发电机是非同步的，特殊的转子由很低频的交流供电(Scherbius机)。电力可沿两个方向输送。马达的极三倍于发电机的极。转动变流器作成可用于相当低的额定电压(6KV)，从而可避免采用很强的绝缘层。因此在变流器的前面和后面均需要变压器。在同一设施中，若干变流器通常是并联操作的。转动变流器可以是同步的或非同步的，它可以产生无效功率，这些无效功率可以补偿在架空导线网和运输装置中产生的无效功率损耗。转动变流器还在市电配电网和架空导线系统之间形成电分离。利用转动变流器可将无效功率输送到市电配送网上。转动变流器的主要缺点是，大型同步／非同步电机的启动很费时，而且使其达到同步很复杂。它一定要能够满足对电力的突发需求。因此该电机在无任何负载时必须运转，以作预备，或者用较低功率进行长时间运行。另一缺点是能耗，这种能耗部分是由无负载时的上述操作造成的。在新的装置中，转动变流器已由固定式转换器替代。固定式变流器可以产生无效功率，该无效功率可以补偿架空悬吊导线引起的无效功率损失。然而，不管是在三相侧还是在两相侧谐波均是较高的。另外，固定式变流器不能产生可以补偿电感负载引起的电压降的无效功率。从上面可以清楚看出，电气化铁路所用的各种系统均很复杂，而且费用大。用常规定子绕组的上述电机不用变压器降低电压便不能连接于高压电网，例如150KV的电网。在这种方式即通过变压器连接于高压电网的方式应用马达与可以直接连接于高压电网的马达相比引起许多缺点。其中可以列出以下缺点变压器价格高，增加了供电成本，并占用空间；变压器降低了系统效率；变压器消耗无效功率；常规变压器包含油，由此造成有关的危险；涉及敏感操作，因为马达经变压器反抗较弱的电网工作。本专利技术概述本专利技术的目的是提供一种用于电气化铁路运营等的供电系统及其部件，这种系统和部件可以解决此领域内先有技术系统固有的问题。本专利技术提供一种如权利要求1、2、6、9、11、17、18或19中任一项要求所述的供电系统，上述各个权利要求具有同样的特征部分。本专利技术基于用于制造电机、马达、发电机、变压器等的特殊技术，在这些电装置中，电绕组以一种特殊方式用于绝缘制造。这种技术使得可以除去变压器和／或变压器结构，而没有上述常规变压器固有缺点。在单一的整套装置中，供电系统包括各种形式的电机，该系统配置成可将配电网的电力输送到大体由架空悬吊线构成的牵引供电线上。该系统自然还包括一个或多个与常规电机联用的这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牵引系统的供电系统，包括一三相高压送电线、一变压器站和一由该变压器站供电的牵引系统供电线，该变压器站连接于三相送电线中的两相，或连接于一对称装置，该对称装置可将三相转换成两相（例如斯柯特接线法），该变压器具有包含一绕组的变压器，其特征在于，上述绕组包括绝缘件，该绝缘件由至少两个半导体层和上述两个半导体层之间的固体绝缘层组成，各个半导体层提供了一大体等位的表面。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M莱永，A布约尔克伦德，T许特，L瓦尔夫里德松，
申请(专利权)人：ABB股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]