多连接方式牵引变压器方案及性能优化研究

摘要

随着电气化铁路的发展，运量增长对牵引变压器的供电能力提出了更高的要求，既有线的牵引变压器往往在达到设计寿命之前就必须更换。如何充分发挥牵引变压器的设计寿命，对牵引供电系统的经济运行具有重要意义。　　本文从充分利用牵引变压器的设计寿命、提高牵引供电系统运行的经济性出发，以拓展牵引变压器的适用范围、降低运行损耗为目的，首先对牵引变压器基本结构、接线方式、工作原理、铁心主磁通进行了分析和比较。利用有限元仿真分析铁心磁场分布的具体情况，在此基础上，提出多连接方式牵引变压器方案，并对方案进行可行性、工艺及经济性分析。其中，既可以选择将既有的V型接线牵引变压器改为并联单相接线，作为一台单相牵引变压器，缓解单个绕组容量不足的问题；也可以生产用于多连接方式的新产品。另外，提出的新型三相铁心可单独用于Scott接线牵引变压器。方案整体可以有效拓展牵引变压器的适用范围，提高牵引变压器应用的灵活性。　　然后，通过建立牵引变压器的二维和三维模型，对不同接线方式、不同结构牵引变压器的漏磁场分布进行分析和比较，确定了接线方式及结构对牵引变压器漏磁场分布的影响。进一步分析漏磁通密度集中位置、如拉板、上、下夹件、油箱壁的涡流场，确定涡流损耗密度。以改善漏磁场分布，降低运行损耗为目的，对拉板开槽、安装磁屏蔽、增大间距等措施产生的实际效果进行了分析和比较，并结合牵引变压器的不同结构对优化措施提出了针对性建议。

目录

声明

第 1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容、目标与方法

第 2章牵引变压器结构及原理

2.1 基本结构

2.1.1 铁心

2.1.2 绕组

2.1.3 油箱及结构件

2.2 接线方式

2.2.1 单相接线

2.2.2 V型接线

2.2.3 YNd11接线

2.2.4 三相-两相平衡接线

2.3 工作原理

2.3.1 电量变换

2.3.2 电磁感应

2.4 本章小结

第 3章牵引变压器铁心磁场分析

3.1 电磁场理论

3.2 有限元分析方法及工具

3.3 有限元仿真

3.3.1 建模

3.3.2 网格划分

3.3.3 激励添加及参数设置

3.3.4 仿真结果

3.4 铁心磁场分析

3.5 本章小结

第 4章多连接方式牵引变压器方案

4.1 多连接方式构成

4.1.1 绕组方案

4.1.2 铁心方案

4.2 可行性分析

4.2.1 电磁场分析

4.2.2 环流分析

4.2.3 负载及过负荷能力

4.2.4 短路阻抗

4.2.5 绝缘及保护

4.3 方案比较

4.3.1 工艺比较

4.3.2 经济性比较

4.3.3 建议方案

4.4 本章小结

第 5章漏磁场分析及性能优化

5.1 漏磁场分析

5.1.1 二维漏磁场仿真

5.1.2 三维漏磁场仿真

5.2 损耗分析

5.3 优化措施

5.3.1 拉板开槽

5.3.2 安装磁屏蔽

5.3.3 增大间距

5.4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研情况