قلب حمل و نقل ریلی: نقش و توسعه ترانسفورماتورهای کشش

 

 

 

 

ترانسفورماتورهای کششی را می توان بر اساس محل نصب آنها ، طراحی ساختاری ، روش خنک کننده ، سطح ولتاژ و سایر عوامل در انواع مختلفی طبقه بندی کرد. در زیر روشهای طبقه بندی مشترک:

 

 

iii ساخت و ساز

 

 

 

مزایا (مزایای اصلی)

• راندمان بالا- ترانسفورماتورهای کشش برای ارائه تبدیل بهینه نیرو با حداقل از بین رفتن انرژی طراحی شده اند و از عملکرد کارآمد در سیستم های ریلی برقی اطمینان حاصل می کنند.
• منبع تغذیه قابل اعتماد- آنها تنظیم ولتاژ پایدار و مداوم را ارائه می دهند ، برای عملکرد صاف لوکوموتیوها و قطارهای سرعت بالا- ضروری است.
• طراحی جمع و جور و سبک وزن- ترانسفورماتورهای کشش مدرن از مواد پیشرفته و تکنیک های خنک کننده استفاده می کنند و ضمن حفظ عملکرد بالا ، وزن و اندازه را کاهش می دهند.
• دوام پیشرفته- ساخته شده برای مقاومت در برابر شرایط سخت (ارتعاشات ، نوسانات دما و رطوبت) ، اطمینان از عمر طولانی.
• از راه آهن سرعت - پشتیبانی می کند- توزیع انرژی کارآمد را برای قطارهای حمل و نقل High - و سنگین -} انجام می دهد و باعث بهبود راندمان حمل و نقل کلی می شود.
• نگهداری کم- ساخت و ساز قوی و مواد عایق پیشرفته نیاز به تعمیرات مکرر را کاهش می دهد.
• صرفه جویی در مصرف انرژی- در مقایسه با گزینه های دیزل -} ، از ECO {{1} transport حمل و نقل ریلی دوستانه استفاده می کند.
• مقیاس پذیری- می توان برای ولتاژ و نیازهای مختلف قدرت سازگار شد و آنها را برای سیستم های مختلف ریلی همه کاره می کند.
• ایمنی بهبود یافته- برای جلوگیری از خرابی ، مکانیسم های محافظت پیشرفته (اضافه بار ، مدار کوتاه {0 {0} و محافظت حرارتی) را در خود جای داده است.
• تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را کاهش می دهد- محافظ و طراحی مناسب EMI را به حداقل می رساند و از سازگاری با سیستم های سیگنالینگ اطمینان می دهد.

 

معایب (محدودیت های جزئی)

• هزینه اولیه بالا- فناوری پیشرفته و مواد مورد استفاده می تواند ترانسفورماتورهای کشش را به صورت پیشرو گران کند.
• تأثیر وزن بر روی لوکوموتیوهاترانسفورماتورهای پردازنده- وزن اضافه می کنند و بر راندمان انرژی و ظرفیت بار تأثیر می گذارند.

 

1. چالش های طراحی الکتریکی

• ولتاژ بالا و کنترل فعلی

باید در برابر ولتاژهای بالا (به عنوان مثال ، 25 کیلو ولت AC یا 1.5/3 کیلو ولت DC) و جریانهای حرکتی کشش بزرگ مقاومت کند ، و به طرح های عایق نیاز دارد که ضمن جلوگیری از تخلیه جزئی یا خرابی ، مقاومت ولتاژ را با ابعاد جمع و جور تعادل می بخشد.

• هارمونیک و ولتاژ گذرا

شروع ، توقف و تنظیم سرعت مکرر باعث ایجاد هارمونیک می شود ، به طور بالقوه باعث ایجاد اشباع هسته و افزایش تلفات جریان گرداب می شود. راه حل ها شامل طراحی و فیلتر مدار مغناطیسی بهینه شده است.

• تطبیق امپدانس

کنترل دقیق امپدانس مدار کوتاه- برای محدود کردن جریان های گسل در حالی که از انتقال قدرت کارآمد ، خواستار تنظیم دقیق سیم پیچ و مدیریت شار نشت استفاده می شود ، لازم است.

 

2. چالش های مکانیکی و ساختاری

• لرزش و مقاومت در برابر شوک

ارتعاشات و تأثیرات مداوم در حین کار می تواند منجر به تغییر شکل سیم پیچ ، شل شدن هسته یا خستگی در اتصالات شود. از تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA) برای تقویت قدرت مکانیکی استفاده می شود و از ساختارهای پشتیبانی الاستیک استفاده می شود.

• طراحی سبک وزن

برای کاهش وزن محور ، بالا-} نفوذپذیری سیلیکون ، سیم پیچ آلومینیومی یا مواد کامپوزیت استفاده می شود ، اما تجارت- تخفیف در هزینه و عملکرد وجود دارد (به عنوان مثال ، پیچیدگی جوشکاری برای سیم پیچ آلومینیوم).

• طرح جمع و جور

محدودیت های فضایی به طرح های نوآورانه مانند سیم پیچ لایه بندی شده یا هسته زخم سه بعدی نیاز دارد ، اما اینها ممکن است تولید و مدیریت حرارتی را پیچیده تر کند.

 

3. چالش های مدیریت حرارتی

• اتلاف گرما در چگالی قدرت بالا

جریانهای زیاد باعث گرمای متمرکز در سیم پیچ ها و هسته ها می شوند ، نیاز به سیستم های خنک کننده کارآمد (به عنوان مثال ، روغن- غوطه ور غوطه ور- گردش خون یا خنک کننده هوا) و چیدمان کانال خنک کننده بهینه.

• یکنواختی دما

نقاط مهم پیری عایق را تسریع می کنند ، که نیاز به شبیه سازی CFD برای بهینه سازی حرارتی و نظارت واقعی-} نظارت بر دمای زمان از طریق سنسورها دارد.