高速動(dòng)車組牽引變壓器設(shè)計(jì)及電磁場(chǎng)分析
發(fā)布時(shí)間:2021-04-24 16:27
高速鐵路的發(fā)展水平是一個(gè)國家技術(shù)水平和綜合國力的體現(xiàn)。伴隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展,急需加快周轉(zhuǎn)效率和降低運(yùn)輸成本,以上因素推動(dòng)了我國高速鐵路技術(shù)的快速發(fā)展。牽引主變壓器是高速動(dòng)車組動(dòng)力源總成的核心部件,是整個(gè)牽引系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)轉(zhuǎn)化,并把電網(wǎng)電能按照系統(tǒng)要求進(jìn)行二次電能分配的關(guān)鍵部件,其質(zhì)量狀態(tài)及性能參數(shù)直接影響動(dòng)車組系統(tǒng)能否安全、高效運(yùn)營。闡述了高速動(dòng)車組牽引主變壓器的設(shè)計(jì)過程,從鐵芯和線圈電磁參數(shù)、短路阻抗、損耗計(jì)算、溫升計(jì)算、絕緣系統(tǒng)等方面進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。另外,根據(jù)電磁感應(yīng)原理、技術(shù)輸入條件和安裝空間要求,對(duì)牽引主變壓器設(shè)計(jì)開發(fā)流程、電磁場(chǎng)分析等環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究,采取Ansoft Maxwell 3D電磁分析軟件進(jìn)行電磁場(chǎng)計(jì)算,使用CATIA3D軟件對(duì)牽引主變壓器進(jìn)行3D造型和裝配驗(yàn)證,并在樣機(jī)生產(chǎn)之前進(jìn)行FEA有限元分析,提升了牽引變壓器一次設(shè)計(jì)成功率和優(yōu)化設(shè)計(jì)。該方法大大節(jié)約其設(shè)計(jì)開發(fā)周期,提升了對(duì)市場(chǎng)快速反應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)能力。根據(jù)所計(jì)算參數(shù)、優(yōu)化數(shù)據(jù)方案以及變壓器3D零部件圖紙,組織牽引變壓器實(shí)物樣機(jī)生產(chǎn),并進(jìn)行例行和型式試驗(yàn),通過對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,證明了本文所...
【文章來源】:西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:83 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第1章 緒論
1.1 論文研究背景及意義
1.2 動(dòng)車組類型及優(yōu)點(diǎn)
1.3 動(dòng)車組技術(shù)及現(xiàn)狀
1.4 動(dòng)車組牽引變壓器特點(diǎn)
1.5 國內(nèi)、外牽引變壓器研究現(xiàn)狀
1.6 本章小結(jié)及各章節(jié)安排
第2章 牽引變壓器運(yùn)行原理
2.1 牽引變壓器空載運(yùn)行分析
2.2 牽引變壓器負(fù)載運(yùn)行分析
2.3 本章小結(jié)
第3章 牽引變壓器設(shè)計(jì)、開發(fā)
3.1 CRH1型高速動(dòng)車組牽引變壓器技術(shù)條件
3.1.1 牽引變壓器技術(shù)輸入數(shù)據(jù)
3.1.2 CRH1型高速動(dòng)車組牽引變壓器原理圖
3.2 電磁路參數(shù)設(shè)計(jì)
3.2.1 鐵芯設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.2 線圈設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3 短路阻抗計(jì)算
3.4 損耗計(jì)算
3.4.1 空載損耗及空載電流
3.4.2 負(fù)載損耗
3.5 溫升計(jì)算
3.6 變壓器絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.6.1 變壓器油
3.6.2 繞組用絕緣紙與絕緣紙板
3.6.3 膠紙板或筒
3.6.4 其他絕緣材料
3.7 CRH1高速動(dòng)車組牽引主變壓器主要零部件及其描述
3.7.1 牽引主變壓器描述
3.7.2 接地變壓器
3.7.3 冷卻系統(tǒng)
3.7.4 油泵
3.7.5 牽引變壓器主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核
3.7.6 牽引變壓器周圍雜散磁場(chǎng)強(qiáng)度
3.8 CRH1動(dòng)車牽引主變壓器例行試驗(yàn)與型式試驗(yàn)要求
3.9 本章小結(jié)
第4章 變壓器磁場(chǎng)分析與短路阻抗計(jì)算
4.1 電磁場(chǎng)基本理論
4.2 麥克斯韋方程組
4.3 有限元方法
4.3.1 有限元分析方法簡(jiǎn)介
4.3.2 有限元分析方法的基本步驟
4.3.3 Ansoft Maxwell軟件及有限元分析方法介紹
4.3.4 漏磁通與漏抗電勢(shì)
4.3.5 等效單匝電感法計(jì)算短路阻抗
4.3.6 復(fù)合短路阻抗計(jì)算
4.4 變壓器電磁場(chǎng)分析
4.4.1 建立三維模型
4.4.2 牽引變壓器磁場(chǎng)分析
4.4.3 基于電感矩陣的短路阻抗計(jì)算
4.4.4 阻抗計(jì)算結(jié)果
4.5 本章小結(jié)
第5章 CRH1型高速動(dòng)車組牽引變壓器試驗(yàn)驗(yàn)證
5.1 牽引變壓器樣機(jī)圖片
5.2 樣機(jī)型式試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比分析
5.2.1 樣機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)
5.2.2 樣機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比
5.3 試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果
5.4 批量化生產(chǎn)
5.5 本章小結(jié)
總結(jié)
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]動(dòng)車組電力制動(dòng)氣閥強(qiáng)振動(dòng)特性分析試驗(yàn)研究[J]. 管春玲. 電氣應(yīng)用. 2015(08)
[2]一種改進(jìn)的配電變壓器短路電抗在線檢測(cè)方法[J]. 王明林,陳民鈾,賴偉,彭林. 電力自動(dòng)化設(shè)備. 2015(03)
[3]基于一種新型磁場(chǎng)-電路耦合法的多繞組變壓器復(fù)合短路阻抗及短路環(huán)流計(jì)算[J]. 羅隆福,廖聞迪,許加柱,盧賽. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(02)
[4]高溫長時(shí)使用隔熱材料熱導(dǎo)率評(píng)價(jià)[J]. 楊景興,何鳳梅,陳聰慧,李琦,于帆,楊海龍. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2013(S1)
[5]牽引變壓器繞組過電壓計(jì)算軟件設(shè)計(jì)[J]. 韓波,龍谷宗,胡貴,鐘珩,徐希強(qiáng). 電子世界. 2013(04)
[6]單相整流變壓器場(chǎng)路耦合分析[J]. 趙魯,李耀華,葛瓊璇,任晉旗,馬遜. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2012(S1)
[7]高速動(dòng)車組牽引變壓器熱仿真[J]. 劉永歡,董侃,耍利娜,刁利軍,劉志剛. 鐵道機(jī)車車輛. 2011(06)
[8]基于等效單匝電感矩陣的多繞組變壓器復(fù)合短路阻抗及環(huán)流計(jì)算[J]. 許加柱,梁湘湘,姚新麗,廖聞迪. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2011(34)
[9]高速鐵路動(dòng)車牽引變壓器及用油分析[J]. 劉紅. 石油商技. 2010(06)
[10]對(duì)電磁理論創(chuàng)建與應(yīng)用的探索[J]. 伍剛. 攀枝花學(xué)院學(xué)報(bào). 2009(03)
博士論文
[1]基因控制遺傳算法的理論與應(yīng)用研究[D]. 羅隆福.湖南大學(xué) 2001
碩士論文
[1]電動(dòng)汽車無線供電系統(tǒng)磁耦合機(jī)構(gòu)研究[D]. 李云龍.重慶大學(xué) 2014
[2]弓網(wǎng)離線時(shí)牽引變壓器直流偏磁及其抑制方法研究[D]. 王瑾.北京交通大學(xué) 2014
[3]牽引變壓器復(fù)合短路阻抗及其油箱渦流損耗的計(jì)算[D]. 彭鄉(xiāng).湖南大學(xué) 2013
[4]10kV配電變壓器和箱式變電站升壓改造至20kV電壓等級(jí)的研究[D]. 胡賢德.浙江大學(xué) 2013
[5]車體快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)中模塊化技術(shù)的研究[D]. 李錚.大連交通大學(xué) 2012
[6]重載電力機(jī)車牽引變壓器故障診斷研究[D]. 馮勇.湖南大學(xué) 2010
[7]基于電場(chǎng)優(yōu)化的電力變壓器小型化研究[D]. 丁春紅.沈陽工業(yè)大學(xué) 2010
[8]電動(dòng)自行小車系統(tǒng)(EMS)無接觸供電拾電器的研發(fā)與應(yīng)用[D]. 侯隆斌.南京航空航天大學(xué) 2010
[9]電力機(jī)車牽引變壓器綜合測(cè)試及故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 付強(qiáng).中南大學(xué) 2008
[10]用于液體磁性磨具光整加工的電磁場(chǎng)發(fā)生裝置設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)研究[D]. 仝云進(jìn).太原理工大學(xué) 2008
本文編號(hào):3157687
【文章來源】:西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:83 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第1章 緒論
1.1 論文研究背景及意義
1.2 動(dòng)車組類型及優(yōu)點(diǎn)
1.3 動(dòng)車組技術(shù)及現(xiàn)狀
1.4 動(dòng)車組牽引變壓器特點(diǎn)
1.5 國內(nèi)、外牽引變壓器研究現(xiàn)狀
1.6 本章小結(jié)及各章節(jié)安排
第2章 牽引變壓器運(yùn)行原理
2.1 牽引變壓器空載運(yùn)行分析
2.2 牽引變壓器負(fù)載運(yùn)行分析
2.3 本章小結(jié)
第3章 牽引變壓器設(shè)計(jì)、開發(fā)
3.1 CRH1型高速動(dòng)車組牽引變壓器技術(shù)條件
3.1.1 牽引變壓器技術(shù)輸入數(shù)據(jù)
3.1.2 CRH1型高速動(dòng)車組牽引變壓器原理圖
3.2 電磁路參數(shù)設(shè)計(jì)
3.2.1 鐵芯設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.2 線圈設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3 短路阻抗計(jì)算
3.4 損耗計(jì)算
3.4.1 空載損耗及空載電流
3.4.2 負(fù)載損耗
3.5 溫升計(jì)算
3.6 變壓器絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.6.1 變壓器油
3.6.2 繞組用絕緣紙與絕緣紙板
3.6.3 膠紙板或筒
3.6.4 其他絕緣材料
3.7 CRH1高速動(dòng)車組牽引主變壓器主要零部件及其描述
3.7.1 牽引主變壓器描述
3.7.2 接地變壓器
3.7.3 冷卻系統(tǒng)
3.7.4 油泵
3.7.5 牽引變壓器主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核
3.7.6 牽引變壓器周圍雜散磁場(chǎng)強(qiáng)度
3.8 CRH1動(dòng)車牽引主變壓器例行試驗(yàn)與型式試驗(yàn)要求
3.9 本章小結(jié)
第4章 變壓器磁場(chǎng)分析與短路阻抗計(jì)算
4.1 電磁場(chǎng)基本理論
4.2 麥克斯韋方程組
4.3 有限元方法
4.3.1 有限元分析方法簡(jiǎn)介
4.3.2 有限元分析方法的基本步驟
4.3.3 Ansoft Maxwell軟件及有限元分析方法介紹
4.3.4 漏磁通與漏抗電勢(shì)
4.3.5 等效單匝電感法計(jì)算短路阻抗
4.3.6 復(fù)合短路阻抗計(jì)算
4.4 變壓器電磁場(chǎng)分析
4.4.1 建立三維模型
4.4.2 牽引變壓器磁場(chǎng)分析
4.4.3 基于電感矩陣的短路阻抗計(jì)算
4.4.4 阻抗計(jì)算結(jié)果
4.5 本章小結(jié)
第5章 CRH1型高速動(dòng)車組牽引變壓器試驗(yàn)驗(yàn)證
5.1 牽引變壓器樣機(jī)圖片
5.2 樣機(jī)型式試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比分析
5.2.1 樣機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)
5.2.2 樣機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比
5.3 試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果
5.4 批量化生產(chǎn)
5.5 本章小結(jié)
總結(jié)
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]動(dòng)車組電力制動(dòng)氣閥強(qiáng)振動(dòng)特性分析試驗(yàn)研究[J]. 管春玲. 電氣應(yīng)用. 2015(08)
[2]一種改進(jìn)的配電變壓器短路電抗在線檢測(cè)方法[J]. 王明林,陳民鈾,賴偉,彭林. 電力自動(dòng)化設(shè)備. 2015(03)
[3]基于一種新型磁場(chǎng)-電路耦合法的多繞組變壓器復(fù)合短路阻抗及短路環(huán)流計(jì)算[J]. 羅隆福,廖聞迪,許加柱,盧賽. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(02)
[4]高溫長時(shí)使用隔熱材料熱導(dǎo)率評(píng)價(jià)[J]. 楊景興,何鳳梅,陳聰慧,李琦,于帆,楊海龍. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2013(S1)
[5]牽引變壓器繞組過電壓計(jì)算軟件設(shè)計(jì)[J]. 韓波,龍谷宗,胡貴,鐘珩,徐希強(qiáng). 電子世界. 2013(04)
[6]單相整流變壓器場(chǎng)路耦合分析[J]. 趙魯,李耀華,葛瓊璇,任晉旗,馬遜. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2012(S1)
[7]高速動(dòng)車組牽引變壓器熱仿真[J]. 劉永歡,董侃,耍利娜,刁利軍,劉志剛. 鐵道機(jī)車車輛. 2011(06)
[8]基于等效單匝電感矩陣的多繞組變壓器復(fù)合短路阻抗及環(huán)流計(jì)算[J]. 許加柱,梁湘湘,姚新麗,廖聞迪. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2011(34)
[9]高速鐵路動(dòng)車牽引變壓器及用油分析[J]. 劉紅. 石油商技. 2010(06)
[10]對(duì)電磁理論創(chuàng)建與應(yīng)用的探索[J]. 伍剛. 攀枝花學(xué)院學(xué)報(bào). 2009(03)
博士論文
[1]基因控制遺傳算法的理論與應(yīng)用研究[D]. 羅隆福.湖南大學(xué) 2001
碩士論文
[1]電動(dòng)汽車無線供電系統(tǒng)磁耦合機(jī)構(gòu)研究[D]. 李云龍.重慶大學(xué) 2014
[2]弓網(wǎng)離線時(shí)牽引變壓器直流偏磁及其抑制方法研究[D]. 王瑾.北京交通大學(xué) 2014
[3]牽引變壓器復(fù)合短路阻抗及其油箱渦流損耗的計(jì)算[D]. 彭鄉(xiāng).湖南大學(xué) 2013
[4]10kV配電變壓器和箱式變電站升壓改造至20kV電壓等級(jí)的研究[D]. 胡賢德.浙江大學(xué) 2013
[5]車體快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)中模塊化技術(shù)的研究[D]. 李錚.大連交通大學(xué) 2012
[6]重載電力機(jī)車牽引變壓器故障診斷研究[D]. 馮勇.湖南大學(xué) 2010
[7]基于電場(chǎng)優(yōu)化的電力變壓器小型化研究[D]. 丁春紅.沈陽工業(yè)大學(xué) 2010
[8]電動(dòng)自行小車系統(tǒng)(EMS)無接觸供電拾電器的研發(fā)與應(yīng)用[D]. 侯隆斌.南京航空航天大學(xué) 2010
[9]電力機(jī)車牽引變壓器綜合測(cè)試及故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 付強(qiáng).中南大學(xué) 2008
[10]用于液體磁性磨具光整加工的電磁場(chǎng)發(fā)生裝置設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)研究[D]. 仝云進(jìn).太原理工大學(xué) 2008
本文編號(hào):3157687
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