高速电力机车主变压器三维油箱损耗分析及温度场计算

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1、湖南大学硕士学位论文高速电力机车主变压器三维油箱损耗分析及温度场计算姓名：李建州申请学位级别：硕士专业：电机与电器指导教师：罗隆福2002.5.20摘要(虽然电力机车主变压器在原璎上与普通电力变压器没有太大的差别，但是电力极车主交鬟器是毫溅荭、多绕组变匿爨，凑采臻镑式、分裂式绕缝对，由于横向漏磁场大，因此油箱的损耗也高。若不采取措施，较大的损耗会使金溪构静鼹鄢遂热，困瑟，精确翡诗冀灞箱撰耗菲零登蓑，毽终统豹嚣舞方法是根据普通变压器的经验公式进行估算，对高漏抗变厩器来说，误差较大，显无法瀵确信雾弱部过热熹，困j邈需要采矮委秀准臻熬骞隈元数篷诗箨方法。协文引入大型通用有限元软件．ANSYS软件

2、，较系统分析了与研究内容耜关的像稳电磁场兹基本毽论，黻及畜隈元法静基本藤遴，其中重熹介绥了边单元的概念与特点。采用ANSYS软件的边单元法，建立了商速电力机车主变压器滚箱三缎满磁场模壅，程诧墓秣上较准确魄诗冀出洼耩损耗，并与二维计算结果进行了比较，结果表明：三维分析的结果更加准确，而涡流密度分布图魏变压器漓箱采取更好的屏蔽搔施提供了壹躐的参考；建立了变压器油箱屏蔽的优化模型并采用子问题近似优化算法对油糟屏蔽尺寸进杼了优他，在限制最大涡流密度的条侔下，使濑箱屏蔽体积最小，重爨最轻。f结果表明：优化后变压器油箱涡流密度分布爨加均匀，总损耗降低了4％，但是体积却增加不多，能够为工程实髂所接受；最

3、后，建立了变压器油箱三维温度场的有限元模型，按照磁．热弱鹅会方法，获褥了优化翦嚣油籀稳态温度场的分布，找到了油箱最热点的温升，证明了油箱屏蔽结构是合理的。jr关键词电力机车童变压器j有限元法j边单元法j涌磁场j油箱损耗，镄羼簸优化／、瀑发场l糕合场分叛AbstractAlthoughthereisriomuchdifferenceintheorybetweenelectriclocomotivemaintransfo·rmerandnormalpowertransformer．electriclocomotivemaintransformer{Shighleakagereactancean

4、dmulti—windingone．Thetransverseleakagemagneticfieldisintensivewhenadoptingcakeandinterleavewindings，SOthelossesintankishigh．Ifnomeasurementshavebeentaken，thetankwallmayhavelocalhot—spotwhichcandeterioratethetransformerr嬲ommce+ItiSnecessarytocalculateaccuratelythelossinthetankandestimatetemperature

5、riseofthehot-spot．Theconventionalcalculatingmethodistoestimatethelossinthetankaccordingtoempiricalformulaofnormaltransformer．Itmayhaverelativelylargeeli'orfortransformermadeofhighleakagereactanceandcannotestimatethelocalhot-spotaccurately,SOmoreaccuratefiniteelementmethod(FEM)isneeded。Thelargeuniv

6、ersalfiniteelementsoftware—ANSYSisintroducedinthispaper．Theprincipaltheoryofquasi—staticmagneticfiledandrationaleofFEMrelativeto氇eresearchiSpresentedsystematically，inwhichedgeelementmethodiSemphaticallydiscussed．3-Dleakagemagneticfieldmodelofhigh-speedelectriclocomotivemaintransformertankisbuiltus

7、ingedgeelementmethodandaccuratetank10SSiScalculatedcomparedwith2-Danalysismodel．Resultshows3mDmodeliSmoreaccurateandeddydensitydistributionpauernprovidesintuitionistiehelpfortakingbettershieldingmeasures．Thetanks