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目前,一些国家电气化铁路的供电模式仍存在交、直流即双流制供电形式,此时,机车需要跨线运行,为节省机车安装空间,作为核心之一的设备——机车变压器——在直流供电时兼做滤波电抗器。该变压器一般采用四分裂心式结构,用作滤波电抗器时,四个高压绕组并联开路,而四个低压绕组两两串联接入两个变流回路中。从理论上讲,四个低压绕组两两串联有四种连接方式,显然,不同连接方式将有不同的电感值,滤波效果亦随之不同,且进入交流电网的合闸瞬间产生的励磁涌流也各异,这是因为合闸瞬间铁心中的剩磁大小和方向不同。论文以中车公司出口到南非的一台运行于双流制下的机车变压器为例,应用“场-路”结合的分析方法,对该机车从直流电网进入交流电网二的合闸暂态过程进行了较深入和全面的研究,主要内容如下: 首先,建立了基于ANSYS软件的磁场分析模型,在磁场分析的基础上,计算了四个低压绕组两两不同连接方式下变压器的磁化曲线,且提出了“局部磁化曲线”和“平均磁化曲线”的概念;其次,列写合闸到交流电网的电路方程求解“磁链-时间”关系,在这一过程中,为了分析的简化,对磁化曲线进行了分段线性化处理;接着,结合“磁通-磁势(电流)”关系曲线(即磁化曲线)计算了合闸过程的“电流-时间”关系曲线,并进行了谐波分析,且与单一制式机车变压器做了比较;最后,对影响结果的诸多因素,如“局部磁化曲线”和“平均磁化曲线”、低压绕组不同连接方式及合闸时刻等,进行了比较分析。 值得指出的是运行于双流制下的机车变压器,在直流制式下用作电抗器时,从滤波效果、电感值的恒定及避免合闸到交流电网瞬间产生过大的冲击电流等因素考虑,同一心柱上的两个低压绕组须做反向连接,这样,分析合闸到交流电网的暂态过程时,高压绕组各支路所处位置处的铁心中的剩磁大小和方向都不同,论文充分的考虑了这点,且提出了“局部磁化曲线”和“平均磁化曲线”的概念。