扼流变压器扼流线圈结构设计新思路

杨晓锋 逯凌娜

（固安北信铁路信号有限公司，河北固安 655000）

随着铁路电气化的大面积应用，扼流变压器也得到了大范围使用。扼流变压器作为电气化与信号的接口关键设备，其自身的品质、参数的优良程度将对轨道电路的应用产生直接影响。而直接反应扼流变压器优劣性的，就是扼流变压器的扼流线圈结构可靠性。

1 问题提出

现有的扼流变压器扼流线圈是使用双玻璃丝包扁铜线作导线，在制作时，将扁铜线的扁平面（即宽面）紧贴在相应的胎具上进行缠绕，然后对扼流线圈进行整形，以达到设计需要的安装尺寸。这种生产工艺行内称为“平绕”。其外形如图1所示。

这种加工方式简单可行，方便生产。但是，随着目前动车组、重载车的广泛使用，使得机车牵引电流大幅度提升，扼流变压器的回流电流大小也同样大幅度提高。当扼流线圈上需要通过数百安培的牵引电流时，为保证扼流线圈电流密度要求，减小线圈温升，就必须增大导线的横截面积。由于导线变粗，给生产加工增大了难度。缠绕扼流线圈时需使用较大的弯曲力，在内层线圈与外层线圈间或匝间位置不可避免地发生摩擦，导致扁铜线外部的绝缘层受到损坏，进而造成线圈匝间短路。

另外，由于扼流线圈为双层结构，不利于大电流情况下导线热量的扩散。由于扼流变压器是长期处于工作状态的设备，较高的温度会加快扼流线圈外部绝缘的双玻璃丝材料的使用寿命，进而发生绝缘层老化，降低线间绝缘度，造成线圈层间短路。

上述扼流线圈“层间”、“匝间”短路在扼流变压器生产厂家的出厂常规测试中很有可能检测不出来，而在现场使用中会慢慢反映。

经初步统计，扼流变压器在使用过程中发生问题的原因主要是由于扼流线圈的绝缘破损导致。而问题的直接影响就是发生红轨，影响行车安全。

扼流变压器扼流线圈的绝缘问题已经成为不可忽视的安全隐患问题，引起各使用单位的重视，迫切需要改进。

2 解决方案

针对目前扼流变压器容易发生的安全隐患问题，提出了新的技术方案来加以解决，这就是“立绕式铁路信号用扼流线圈”实用新型专利技术。

该方案将扼流线圈设计为单层线圈结构，从根本上解决扼流线圈层间绝缘破损问题。同时，在每匝线圈之间加入绝缘性能优良的环氧玻璃布板，可以彻底解决因线圈绝缘皮破损造成的匝间短路问题。

使用裸扁铜线作为导线进行扼流线圈加工。用扁铜线的窄面为支撑面，将扁铜线绕制在相应大小的胎具上，形成一个弹簧结构的牵引线圈。绕制完成后，需对线圈进行整形，以达到要求的外形尺寸。每匝铜线间放置圆弧形的环氧玻璃布板作为层间绝缘，线圈外部用绝缘带紧密缠绕，使线圈、层间绝缘形成一个整体，通过真空压力浸漆，达到绝缘要求。其外形如图2所示。

综上所述，采用这种实用新型专利技术进行加工的扼流线圈除了具有“平绕”方式扼流线圈的参数性能外，还具有以下优点。

（1）线圈为单层结构，散热好，从根本上解决扼流线圈层间短路的缺点。

（2）采用裸线作为导线，线圈为弹簧结构，匝间填充了高绝缘、耐高温、机械强度高的材料，消除线圈匝间短路现象，并能有效提升变压器的绝缘等级和使用寿命。

（3）大幅度降低扼流线圈高度，节省铁心空间，缩小扼流变压器体积，有效节约生产成本。减小变压器匝长，降低扼流变压器发热量，从而减小线圈温升。

以既有使用的BE1-1000/25型扼流变压器为例，扼流线圈分别采用两种加工方式情况下的材料消耗对比如表1所示。

表1 材料消耗对比

从表1中可以看出，由于采用了实用新型专利技术方案，可以使相同型号的扼流变压器在导线消耗上减少3％；同样，线圈的发热量将减少3％，铁心重量减少10％，扼流变压器体积缩小，重量减轻。

3 总结

本扼流线圈结构新思路可以彻底解决扼流变压器的扼流线圈绝缘破损问题，采用该专利技术的产品已经广泛应用于合武、合宁、武广等客运专线以及各种分路不良区段，产品运行至今没有发生任何因扼流线圈绝缘引起的事故投诉，并得到电务段的好评。