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基于磁场和温度场分析的自耦变压器容量优化研究
| 论文题名： | 基于磁场和温度场分析的自耦变压器容量优化研究 |
| 关键词： | 高速铁路;AT供电系统;自耦变压器;容量优化;漏磁场分布;供电可靠性 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的快速发展，AT供电方式已成为我国电气化铁路供电的首选。AT供电专用自耦变压器（以下简称“自耦变压器”）作为AT供电系统中的关键设备之一，其容量的选择不仅关系到电气化铁路的供电安全性还影响着运营成本。根据铁路部门统计，牵引变压器普遍存在着容量浪费的问题，由于自耦变压器负荷特性相似，因此也存在同样问题。为了提高自耦变压器的容量利用率，降低铁路部门的运营成本，有必要在保证牵引供电安全、可靠的前提下，对容量进行优化。 本文首先利用Ansoft Maxwell电磁仿真软件建立了OD-25000/55型自耦变压器三维模型，运用电磁场理论和有限元法，对其进行了系统的研究。通过变压器安匝平衡原理验证模型的正确性，模拟了自耦变压器在空载时的铁心损耗分布情况，据此对变压器铁心进行了分块划分;计算并分析了变压器绕组的漏磁场分布情况，提取了各个绕组中的横向和纵向漏磁密值及其对应的涡流损耗值。 然后利用Ansys Fluent有限元软件建立了OD-25000/55型自耦变压器的数值计算模型，仿真分析了额定状态下稳态时其内部温度场分布情况。探究了机车电流与绕组电流的关系，机车运行状态对绕组电流的影响，以及AT变电所供电距离和机车时速对自耦变压器负载时间的影响，并研究了不同负荷特性下自耦变压器的温升特性。 最后计算了三种不同容量自耦变压器的结构，分析了外部环境对寿命损失的影响。基于计算负荷下不同容量自耦变压器的温升特性分析了相应的寿命损失情况，并根据此负荷特性选取合适的自耦变压器容量，分析不同容量自耦变压器在相同负载下的经济性。在满足温升限值要求以及绝缘寿命损失情况的前提下尽量减小变压器容量，从而减少电费支出，提高铁路的经济效益。 |
| 作者： | 杨杨 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 周利军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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