高速动车组牵引变压器设计及电磁场分析
发布时间：2021-04-24 16:27
高速铁路的发展水平是一个国家技术水平和综合国力的体现。伴随着世界工业化进程的快速发展,急需加快周转效率和降低运输成本,以上因素推动了我国高速铁路技术的快速发展。牵引主变压器是高速动车组动力源总成的核心部件,是整个牵引系统中实现电压等级转化,并把电网电能按照系统要求进行二次电能分配的关键部件,其质量状态及性能参数直接影响动车组系统能否安全、高效运营。阐述了高速动车组牵引主变压器的设计过程,从铁芯和线圈电磁参数、短路阻抗、损耗计算、温升计算、绝缘系统等方面进行了详细设计。另外,根据电磁感应原理、技术输入条件和安装空间要求,对牵引主变压器设计开发流程、电磁场分析等环节进行了研究,采取Ansoft Maxwell 3D电磁分析软件进行电磁场计算,使用CATIA3D软件对牵引主变压器进行3D造型和装配验证,并在样机生产之前进行FEA有限元分析,提升了牵引变压器一次设计成功率和优化设计。该方法大大节约其设计开发周期,提升了对市场快速反应和竞争能力。根据所计算参数、优化数据方案以及变压器3D零部件图纸,组织牵引变压器实物样机生产,并进行例行和型式试验,通过对计算数据与实验数据的对比分析,证明了本文所...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 动车组类型及优点
1.3 动车组技术及现状
1.4 动车组牵引变压器特点
1.5 国内、外牵引变压器研究现状
1.6 本章小结及各章节安排
第2章 牵引变压器运行原理
2.1 牵引变压器空载运行分析
2.2 牵引变压器负载运行分析
2.3 本章小结
第3章 牵引变压器设计、开发
3.1 CRH1型高速动车组牵引变压器技术条件
3.1.1 牵引变压器技术输入数据
3.1.2 CRH1型高速动车组牵引变压器原理图
3.2 电磁路参数设计
3.2.1 铁芯设计计算
3.2.2 线圈设计计算
3.3 短路阻抗计算
3.4 损耗计算
3.4.1 空载损耗及空载电流
3.4.2 负载损耗
3.5 温升计算
3.6 变压器绝缘系统设计
3.6.1 变压器油
3.6.2 绕组用绝缘纸与绝缘纸板
3.6.3 胶纸板或筒
3.6.4 其他绝缘材料
3.7 CRH1高速动车组牵引主变压器主要零部件及其描述
3.7.1 牵引主变压器描述
3.7.2 接地变压器
3.7.3 冷却系统
3.7.4 油泵
3.7.5 牵引变压器主体结构强度校核
3.7.6 牵引变压器周围杂散磁场强度
3.8 CRH1动车牵引主变压器例行试验与型式试验要求
3.9 本章小结
第4章 变压器磁场分析与短路阻抗计算
4.1 电磁场基本理论
4.2 麦克斯韦方程组
4.3 有限元方法
4.3.1 有限元分析方法简介
4.3.2 有限元分析方法的基本步骤
4.3.3 Ansoft Maxwell软件及有限元分析方法介绍
4.3.4 漏磁通与漏抗电势
4.3.5 等效单匝电感法计算短路阻抗
4.3.6 复合短路阻抗计算
4.4 变压器电磁场分析
4.4.1 建立三维模型
4.4.2 牵引变压器磁场分析
4.4.3 基于电感矩阵的短路阻抗计算
4.4.4 阻抗计算结果
4.5 本章小结
第5章 CRH1型高速动车组牵引变压器试验验证
5.1 牵引变压器样机图片
5.2 样机型式试验数据与计算数据对比分析
5.2.1 样机设计参数
5.2.2 样机试验数据与设计参数对比
5.3 试验验证结果
5.4 批量化生产
5.5 本章小结
总结
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]动车组电力制动气阀强振动特性分析试验研究[J]. 管春玲. 电气应用. 2015(08)
[2]一种改进的配电变压器短路电抗在线检测方法[J]. 王明林,陈民铀,赖伟,彭林. 电力自动化设备. 2015(03)
[3]基于一种新型磁场-电路耦合法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路环流计算[J]. 罗隆福,廖闻迪,许加柱,卢赛. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[4]高温长时使用隔热材料热导率评价[J]. 杨景兴,何凤梅,陈聪慧,李琦,于帆,杨海龙. 复合材料学报. 2013(S1)
[5]牵引变压器绕组过电压计算软件设计[J]. 韩波,龙谷宗,胡贵,钟珩,徐希强. 电子世界. 2013(04)
[6]单相整流变压器场路耦合分析[J]. 赵鲁,李耀华,葛琼璇,任晋旗,马逊. 中国电机工程学报. 2012(S1)
[7]高速动车组牵引变压器热仿真[J]. 刘永欢,董侃,耍利娜,刁利军,刘志刚. 铁道机车车辆. 2011(06)
[8]基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及环流计算[J]. 许加柱,梁湘湘,姚新丽,廖闻迪. 中国电机工程学报. 2011(34)
[9]高速铁路动车牵引变压器及用油分析[J]. 刘红. 石油商技. 2010(06)
[10]对电磁理论创建与应用的探索[J]. 伍刚. 攀枝花学院学报. 2009(03)
博士论文
[1]基因控制遗传算法的理论与应用研究[D]. 罗隆福.湖南大学 2001
硕士论文
[1]电动汽车无线供电系统磁耦合机构研究[D]. 李云龙.重庆大学 2014
[2]弓网离线时牵引变压器直流偏磁及其抑制方法研究[D]. 王瑾.北京交通大学 2014
[3]牵引变压器复合短路阻抗及其油箱涡流损耗的计算[D]. 彭乡.湖南大学 2013
[4]10kV配电变压器和箱式变电站升压改造至20kV电压等级的研究[D]. 胡贤德.浙江大学 2013
[5]车体快速设计系统中模块化技术的研究[D]. 李铮.大连交通大学 2012
[6]重载电力机车牵引变压器故障诊断研究[D]. 冯勇.湖南大学 2010
[7]基于电场优化的电力变压器小型化研究[D]. 丁春红.沈阳工业大学 2010
[8]电动自行小车系统（EMS）无接触供电拾电器的研发与应用[D]. 侯隆斌.南京航空航天大学 2010
[9]电力机车牵引变压器综合测试及故障诊断系统的设计与研究[D]. 付强.中南大学 2008
[10]用于液体磁性磨具光整加工的电磁场发生装置设计与仿真技术研究[D]. 仝云进.太原理工大学 2008
本文编号：3157687
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 动车组类型及优点
1.3 动车组技术及现状
1.4 动车组牵引变压器特点
1.5 国内、外牵引变压器研究现状
1.6 本章小结及各章节安排
第2章 牵引变压器运行原理
2.1 牵引变压器空载运行分析
2.2 牵引变压器负载运行分析
2.3 本章小结
第3章 牵引变压器设计、开发
3.1 CRH1型高速动车组牵引变压器技术条件
3.1.1 牵引变压器技术输入数据
3.1.2 CRH1型高速动车组牵引变压器原理图
3.2 电磁路参数设计
3.2.1 铁芯设计计算
3.2.2 线圈设计计算
3.3 短路阻抗计算
3.4 损耗计算
3.4.1 空载损耗及空载电流
3.4.2 负载损耗
3.5 温升计算
3.6 变压器绝缘系统设计
3.6.1 变压器油
3.6.2 绕组用绝缘纸与绝缘纸板
3.6.3 胶纸板或筒
3.6.4 其他绝缘材料
3.7 CRH1高速动车组牵引主变压器主要零部件及其描述
3.7.1 牵引主变压器描述
3.7.2 接地变压器
3.7.3 冷却系统
3.7.4 油泵
3.7.5 牵引变压器主体结构强度校核
3.7.6 牵引变压器周围杂散磁场强度
3.8 CRH1动车牵引主变压器例行试验与型式试验要求
3.9 本章小结
第4章 变压器磁场分析与短路阻抗计算
4.1 电磁场基本理论
4.2 麦克斯韦方程组
4.3 有限元方法
4.3.1 有限元分析方法简介
4.3.2 有限元分析方法的基本步骤
4.3.3 Ansoft Maxwell软件及有限元分析方法介绍
4.3.4 漏磁通与漏抗电势
4.3.5 等效单匝电感法计算短路阻抗
4.3.6 复合短路阻抗计算
4.4 变压器电磁场分析
4.4.1 建立三维模型
4.4.2 牵引变压器磁场分析
4.4.3 基于电感矩阵的短路阻抗计算
4.4.4 阻抗计算结果
4.5 本章小结
第5章 CRH1型高速动车组牵引变压器试验验证
5.1 牵引变压器样机图片
5.2 样机型式试验数据与计算数据对比分析
5.2.1 样机设计参数
5.2.2 样机试验数据与设计参数对比
5.3 试验验证结果
5.4 批量化生产
5.5 本章小结
总结
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]动车组电力制动气阀强振动特性分析试验研究[J]. 管春玲. 电气应用. 2015(08)
[2]一种改进的配电变压器短路电抗在线检测方法[J]. 王明林,陈民铀,赖伟,彭林. 电力自动化设备. 2015(03)
[3]基于一种新型磁场-电路耦合法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路环流计算[J]. 罗隆福,廖闻迪,许加柱,卢赛. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[4]高温长时使用隔热材料热导率评价[J]. 杨景兴,何凤梅,陈聪慧,李琦,于帆,杨海龙. 复合材料学报. 2013(S1)
[5]牵引变压器绕组过电压计算软件设计[J]. 韩波,龙谷宗,胡贵,钟珩,徐希强. 电子世界. 2013(04)
[6]单相整流变压器场路耦合分析[J]. 赵鲁,李耀华,葛琼璇,任晋旗,马逊. 中国电机工程学报. 2012(S1)
[7]高速动车组牵引变压器热仿真[J]. 刘永欢,董侃,耍利娜,刁利军,刘志刚. 铁道机车车辆. 2011(06)
[8]基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及环流计算[J]. 许加柱,梁湘湘,姚新丽,廖闻迪. 中国电机工程学报. 2011(34)
[9]高速铁路动车牵引变压器及用油分析[J]. 刘红. 石油商技. 2010(06)
[10]对电磁理论创建与应用的探索[J]. 伍刚. 攀枝花学院学报. 2009(03)
博士论文
[1]基因控制遗传算法的理论与应用研究[D]. 罗隆福.湖南大学 2001
硕士论文
[1]电动汽车无线供电系统磁耦合机构研究[D]. 李云龙.重庆大学 2014
[2]弓网离线时牵引变压器直流偏磁及其抑制方法研究[D]. 王瑾.北京交通大学 2014
[3]牵引变压器复合短路阻抗及其油箱涡流损耗的计算[D]. 彭乡.湖南大学 2013
[4]10kV配电变压器和箱式变电站升压改造至20kV电压等级的研究[D]. 胡贤德.浙江大学 2013
[5]车体快速设计系统中模块化技术的研究[D]. 李铮.大连交通大学 2012
[6]重载电力机车牵引变压器故障诊断研究[D]. 冯勇.湖南大学 2010
[7]基于电场优化的电力变压器小型化研究[D]. 丁春红.沈阳工业大学 2010
[8]电动自行小车系统（EMS）无接触供电拾电器的研发与应用[D]. 侯隆斌.南京航空航天大学 2010
[9]电力机车牵引变压器综合测试及故障诊断系统的设计与研究[D]. 付强.中南大学 2008
[10]用于液体磁性磨具光整加工的电磁场发生装置设计与仿真技术研究[D]. 仝云进.太原理工大学 2008
本文编号：3157687
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