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目前,全球电气机车供电制式主要有交流制和直流制两大类。在欧洲、北美、非洲等地区的国家铁路运输中同时存在这两种供电方式,因此机车需要跨线运行。当机车由交流供电时,变压器起着传递电能的作用;而当机车由直流供电时其变压器用作滤波电抗器。 本文对一台心式结构且具有4个高压和4个低压(牵引)绕组的机车变压器在直流供电时用作电抗器的有关电磁特性进行了深入研究,包括磁场分析及电感计算等。这其中充分考虑了4个牵引绕组4种不同接法、铁磁材料非线性、负载电流大小、变压器油箱及两个直流回路或单独工作或同时工作等诸多因素的影响。特别是,还就两种供电制式下的磁场分布进行比较。综合磁场分析和电感计算结果考虑,推荐了直流制式下变压器用作滤波电抗器时其低压绕组一种较合适的连接方式,且这种连接方式的电感计算值得到了试验验证。此外,在深入研究影响绕组电感因素的同时,介绍了有关微分电感、视在电感和等效电感的概念,并以实例进行了比较。论文最后还针对所推荐的连接方式,在单回路工作时较双回路工作时所呈现的电感值差异,提出了一种增设第三绕组的补偿方案,并就有关问题进行了分析。 通过对在直流制式下机车变压器用作电抗器的电磁特性研究表明,由于直流工况下绕组电流高达650A,绕组之间的连接方式对磁路的饱和程度及电感值的影响较大;两个回路同时工作或单独工作时所呈现的电感值有较大的差别;分析模型考虑油箱时绕组电感值增大;用作电抗器时绕组连接方式的选择需要考虑进入交流供电瞬间的合闸涌流冲击,即直流供电时磁路不能过于饱和。至于工作于双流制下机车变压器的交、直流切换时的电磁暂态问题有待于进行后续研究。