O'Z-Y型电力机车牵引变压器油箱涡流场及其损耗的分析计算

采用ANSYS有限元仿真软件,建立了O'Z-Y型交流传动电力机车牵引变压器的三维有限元仿真模型,并对额定工况条件下变压器油箱的漏磁场、涡流场及涡流损耗进行了分析计算,为其冷却系统的设计提供理论依据,经过3年的考核运行,验证了理论分析的正确性。     

干式车载牵引变压器绕组区域动态温度计算模型

干式车载牵引变压器质量轻、安全系数高,但其内部热场随运行环境及负荷状态频繁波动。为实现干式车载牵引变压器绕组动态温度的快速计算,基于热电类比原理搭建分布式动态热网络拓扑结构,并借助CFD模型开展仿真试验,探究运行参数和风道尺寸对散热性能的影响,提出风道出口温度计算方法;基于干式车载牵引变压器绕组温升试验平台,验证动态温度计算模型的有效性。结果表明：针对不同结构参数和时变运行场景,所建绕组动态温度计算模型均能准确获取绕组区域温度分布及动态变化情况,相比CFD数值仿真节省99%以上的时间成本,有助于干式车载牵引变压器热容量的合理规划和设计效率的进一步提高。     

基于CFD的全封闭永磁电机内部传热研究

文章以某MW级全封闭永磁电机为研究对象,提出了一种基于CFD方法的热仿真计算数学模型,通过对电机在额定工况下的温升情况进行研究分析,验证了该热仿真计算数学模型的可靠性,同时提出绕组端部直冷与绕组端部灌封两种提升电机内部传热效果的措施。采用上述模型对两种措施的传热效果进行分析,结果表明两种措施对于提升电机内部传热均具有较好的效果。     

高速动车组牵引变压器热仿真

牵引变压器温升直接关系到变压器的绝缘寿命和运行的安全性,故需研究高速列车牵引变压器温升随列车实际运行过程中的变化情况。而目前国内变压器温升仿真软件并没有真正有效地用于高速动车组主变压器上。为实时监测列车运行过程中变压器主要部位温升的变化情况,本文采用了发热时间常数法,得到了牵引变压器实时的温度曲线,进一步可得到变压器的温升裕量,为高速牵引变压器热容量的选择及列车的动力配置提供了依据。     

铁道牵引变压器动态温升的仿真计算

针对铁道牵引变压器在各种负荷条件下的温升情况，进行了深入的仿真计算研究，揭示了影响牵引变压器温升的因素，并对如何充分利用牵引变压器容量提出了建议．     

轻量化动车组车载牵引变压器的研制

车载牵引变压器是动车组单体最重的电气设备,其轻量化有助于动车组节能降耗与运输效率提升。现有车载牵引变压器均为油浸式,干式变压器是其轻量化的主要方案,但目前干式变压器采用的环氧树脂绝缘易开裂、散热无法满足要求。为此,以具有良好力学性能的硅橡胶为基体材料,首先通过温升分析研究绝缘材料热导率需求,然后制备样品开展实验,以电学性能和力学性能为约束条件研究绝缘材料导热性能改进方法,进而研究车载牵引变压器轻量化设计方法,最后依据研制的绝缘材料与轻量化设计方法,设计并研制了一台容量为250 kVA的小型轻量化车载牵引变压器样机。结果表明：制备的高导热硅橡胶复合绝缘材料性能满足干式车载变压器对绝缘和力学性能的要求;研制的小型变压器样机质量为780 kg,相比同容量油浸式车载牵引变压器质量减少了46.2%,经试验测试得在额定条件下样机的热点温度值为167.68℃,满足车载牵引变压器运行需求。     

中低速磁浮列车制动闸片热容量仿真分析

为研究中低速磁浮列车制动闸片在极端工况下的温升表现,文章对列车制动过程中与制动闸片热容量相关的物理参数进行了系统的阐述,并基于有限元数值模拟的方法进行瞬态温度场仿真分析,得到了全线路常用制动和紧急制动工况下的制动闸片温升性能。     

片间短路时变压器铁芯涡流场的三维建模与分析

由于变压器铁芯每级叠片的尺寸不同等原因,当前用于电机定子铁芯故障的二维方法难以适用。为得到故障时变压器铁芯局部磁通及涡流分布的变化,进而为优化设计提供相应的仿真依据,本文提出故障时变压器铁芯故障点的等效电导率,且基于此建立牵引变压器三维有限元故障模型;其次利用该模型对故障时变压器铁芯内部的磁通分布、涡流分布以及涡流损耗进行仿真研究;最后采用较精确的涡流损耗计算方法——等效电路法对涡流损耗的仿真结果加以验证。结果表明:该有限元故障模型对涡流损耗的仿真结果与等效电路计算结果相近,证明该模型对变压器片间短路故障仿真的有效性。     

牵引变压器的容量及其过负载能力

阐述了牵引变压器的各种容量之间的关系，并通过对牵引变压器运行工作原理的理论分析，论证了YN，d11接线牵引变压器的铭牌容量应该比其结构容量低一个容量等级。根据典型负载曲线，推荐一种合理选用变压器额定容量的方法，试算了变压器在对称和不对称运行条件下绕组热点温升和统组绝缘的相对寿命损失，对比了这两种情况下变压器过载能力的差异。     

牵引变压器温升试验研究

基于GB 1094.2—2013《电力变压器第2部分:液浸式变压器的温升》,结合试验数据,分析牵引变压器温升模型、温升试验曲线和冷却单元工况,探讨牵引变压器的油温升测试和绕组平均温升测试的具体操作过程及相关计算方法,提出温升试验结果的修正条件和修正公式。试验为牵引变压器设计人员与试验人员提供操作依据,也是对标准内容的合理补充。     

高速动车组辅助变流器箱体的热仿真设计方法

基于热传递基本原理的高速动车组辅助变流器箱体热仿真设计流程主要包括建立几何模型、设置仿真初始条件、网格划分及稳态求解计算3个环节.根据辅助变流器的基本技术参数,并结合模拟及混合信号仿真软件Saber对辅助变流器主电路的仿真结果,给出辅助变流器中变压器、电抗器和绝缘栅双极型晶体管等主要发热器件功率损耗的计算公式.以某高速动车组辅助变流器为例,采用计算流体力学软件Flotherm,按照辅助变流器箱体热仿真设计流程,得到额定工况下辅助变流器箱体的温度场和流场分布结果,并制成辅助变流器样机.对比变压器线包和铁芯及功率模块散热片样机实测结果与仿真结果,验证了辅助变流器箱体热仿真设计方法的可行性.     

交直流机车混合运行牵引供电网谐波特性分析

针对机车调度中交直型和交直交型机车单独运行以及2种类型机车在同一牵引变压器供电下混合运行等复杂工况对网侧电流影响严重的问题,分析了交直型SS4电力机车及交直交型HXD3电力机车的牵引传动系统原理,建立了根据机车级位和速度自动判别机车行驶段位的交直型和采用空间矢量脉宽调制控制策略(SVPWM)的交直交型机车的SIMULINK仿真模型。在此基础上建立了同一牵引变压器不同类型机车混合运行模型,对典型工况进行仿真分析,得出各工况运行下的网侧电流谐波次数、谐波含有量及总电流畸变率,可用于供电网谐振分析、谐波治理、调度运行等方面。     

SS_9型机车主变压器油箱模拟受力分析

SS_9型机车主变压器油箱是一种新设计的下置式主变压器油箱,它是一个复杂的空间板、杆单元结构。本文采用有限元分析方法,对SS_9型机车主变压器在起吊、试验及机车行驶时的各种工况进行了空间有限元分析,得到了各种工况下的应力、位移数据及其分布规律,为该油箱的现场实验测试,进一步改进设计提供了可靠的依据。     

25kV柔性悬挂分段绝缘器电场分析及优化研究

为分析和改善分段绝缘器的电磁工作环境,在同相供电运行模式下,针对交流25 kV单相牵引供电系统,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对不同供电臂间分段绝缘器在不同工况下的电场进行仿真计算,得到了整体的电场、电势分布以及各关键部位的表面电场强度,并对其在稳态运行工况下的仿真计算结果进行海拔修正,最后对...     

基于兰新线长大坡道动车组制动盘热仿真分析

制动盘是动车组制动系统的关键部件。电制动发挥异常时,在长大坡道线路上运营动车组对制动盘热负荷是一个严峻考验,因此研究动车组制动盘在长大坡道服役时温升情况对于分析整个制动系统的可靠性及安全性具有重要的意义。基于CRH5G动车组制动盘在兰新线军马场站-民乐站长大坡道线路上运用实际情况,建立了制动盘的三维模型及有限元网格模型,进行了军马场站-民乐站长大坡道调速制动及进站停车制动状态下的有限元热分析和试验验证。理论仿真结果得到了制动盘在长大坡道上最高温升为629℃,在室内1:1制动动力实验台上对相同工况进行试验验证,室内台架试验结果的最高温度为576℃,均高于UIC541-3-2010规定550℃的正常最大工作温度。为了提高动车组制动盘及闸片使用可靠性,建议在电制动异常情况下对动车组在长大坡道线路上的限速运营进行研究。     

JQFP-10160/25型电力机车主变压器绝缘结构电场分析

为保证交流传动机车主变压器使用的安全性和可靠性,文章针对JQFP-10160/25型电力机车主变压器主绝缘及引线绝缘电场进行了有限元计算分析。运用有限元计算商用软件Infolytica对主变压器进行三维实体建模,然后使用Elec Net模块下的静电场计算得到相应的电势和场强分布,分析了局部绝缘裕度,给出了优化绝缘结构的建议。     

地铁车辆运行条件下IGBT器件过热报警问题分析研究

针对宁波地铁2号线车辆压道运行工况下频繁出现IGBT器件过热报警问题,分别开展MP₂车和M₂车在压道运行工况和正线运行工况下的温升测试,并利用FLUENT软件对热管散热器和IGBT器件进行仿真分析。研究结果表明,受车体底部设备阻挡,地铁车辆牵引逆变器热管散热器进出风口的风速为车辆速度的15%～40%;压道运行工况下,MP₂车热管散热器的进口平均风速低于M₂车,是MP₂车频繁报IGBT器件过热的根本原因;正线运行工况下,热管散热器的进口平均风速为6 m/s,可以保证IGBT器件的可靠应用。温升测试与仿真分析方法可为地铁车辆牵引逆变器的热设计工作提供理论指导。     

楠溪江特大桥主桥梁拱结合块局部应力分析

新建铁路乐清湾港区铁路支线楠溪江特大桥主桥采用(70+136+70)m连续梁-拱组合桥,通过建立梁拱结合块空间有限元模型,选取最不利工况,进行ANSYS空间有限元仿真计算,得到梁拱结合块的局部应力分布特征,为合理确定梁拱结合块局部构造及结构设计提供了可靠依据。     

高速动车组砂箱连接螺栓的强度评估

文章通过有限元方法模拟仿真高速动车组砂箱及其与车辆的连接，并根据车辆运行工况得出螺栓的各种连接载荷．再根据VDI2230标准对连接螺栓进行强度评估，以验证设计的合理性和可靠性。     

重载机车传动系统端齿静强度应力仿真分析

为了准确模拟重载机车传动系统中端齿的应力分布,基于ANSYS有限元分析软件建立端齿的三维模拟模型,分别对端齿在各个工况运行时的接触应力和齿根弯曲应力进行了仿真分析,为端齿的设计提供理论依据。计算结果表明,端齿的弯曲及接触强度满足设计要求。