一种变压器绕组区域局部微导向结构设计方法

专利检索2025-06-13  3


本发明属于电气设备领域,并涉及变压器反向油流的抑制技术,具体涉及一种变压器绕组区域局部微导向结构设计方法。


背景技术:

1、动车组车载牵引变压器(简称“车载变压器”)是从牵引网到动车组电能传输的关键设备。相比现有最高速度动车组,时速400公里级动车组整车设计功率增大了50%,由此导致车载变压器损耗密度大幅上升,内部温升也随之急剧增大。因此,高效的冷却设计与温升控制是时速400公里级动车组变压器研发的关键环节。

2、车载变压器长期处于动态运行状态,受轴重与安装于车底的双重限制,所处环境狭小封闭、无拓展空间,致使散热不良、易形成局部过热。提高绕组区域入口流速是提升散热效率的有效手段,时速400公里级动车组变压器基于此手段控制温升,但曲折型绕组结构使得油流汇聚进入下一冷却通道时,流线明显偏向于壁面一侧,易触发冷却油的反向流动,严重削弱对流换热,加速局部绝缘的老化,对设备的长期可靠性构成威胁。针对这一固有缺陷,在反向油流区之前布置微导向结构,从而优化水头流线的均匀度、协助油流正常转向,避免局部反向流动,为下一代时速400公里级动车组变压器的设计、制造提供理论基础。


技术实现思路

1、本方法的目的在于,提出一种变压器绕组区域局部微导向结构设计方法,以解决上述技术问题。

2、为实现上述目的,本发明提供了一种变压器绕组区域局部微导向结构设计方法,其特征在于,针对高循环油速下变压器的反向油流效应,在反向油流区之前的冷却通道入口处壁面侧设置微导向结构,促使油流在t型拐角处分离汇入水平油道;进一步的,通过变换微导向结构的直径和深度对其进行结构设计,进而适用于不同几何尺寸结构下的变压器油道,微导向结构的厚度计算公式如下:

3、

4、式中,α为水平油道高度与外侧竖直油道宽度比;β为线饼宽度与外侧竖直油道高度之比;γ为内外竖直通道的长度比例;re为入口处的雷诺数;woout为外侧竖直油道宽度;hd和wd分别为绕组饼的高度和宽度;

5、微导向结构的直径计算公式如下:

6、

7、式中,ho为水平油道的高度。

8、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果

9、本发明提出的一种变压器绕组区域局部微导向结构设计方法基于均流微导向试验平台对微导向流形调控下流动改善的效果进行研究,可以为微导向结构的几何尺寸大小设计提供高可靠性的数据支撑,进一步的,过程中考虑了微导向结构所在的变压器油道的几何尺寸,所提出的微导向结构几何参数计算方法可以适用于不同尺寸油道下的变压器,有助于抑制高入口油速下变压器的反向油流效应,进而提升变压器的散热效率,提高变压器的使用寿命。



技术特征:

1.一种变压器绕组区域局部微导向结构设计方法,其特征在于,针对高循环油速下变压器的反向油流效应,在反向油流区之前的冷却通道入口处壁面侧设置微导向结构,促使油流在t型拐角处分离汇入水平油道;通过变换微导向结构的直径和深度对其进行结构设计,进而适用于不同几何尺寸结构下的变压器油道,微导向结构的厚度计算公式如下:


技术总结
本发明公开了一种变压器绕组区域局部微导向结构设计方法,针对高循环油速下变压器的反向油流效应,在反向油流区之前即绕组入口处布置微导向结构,避免局部反向流动。本发明通过变换微导向结构的直径和深度对其进行结构设计,保证微导向结构适用于不同几何尺寸结构下的变压器油道。本发明提出的微导向结构设计方法可为高入口流速下变压器反向油流问题提供解决思路,有助于改善变压器内部散热结构的设计、提高变压器的运行寿命。

技术研发人员:王路伽,邱亚博,张海龙,祁江浩,梁巧,张建文
受保护的技术使用者:中国矿业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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