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第1章 绪论1

1.1 电磁场计算方法及空载合闸电磁力研究现状3

1.1.1 电磁场数值计算方法的研究3

1.1.2 空载合闸励磁涌流及其电磁力的研究现状4

1.2 电力变压器绕组短路强度和稳定性研究现状5

1.2.1 变压器轴向短路强度的研究6

1.2.2 变压器辐向短路强度的研究7

1.3 电力变压器绕组多次短路冲击及累积形变研究现状9

1.4 课题研究的目的11

1.5 课题的主要研究内容及难点12

第2章 变压器瞬态电磁场的场路耦合有限元仿真计算13

2.1 变压器的场路耦合模型13

2.2 变压器三维瞬态电磁场的场路耦合有限元方法计算16

2.2.1 变压器绕组的连接16

2.2.2 瞬态电磁场的场路耦合有限元方法计算16

2.3 本章小结23

第3章 变压器空载合闸励磁涌流分析及绕组电磁力计算24

3.1 空载合闸励磁涌流研究24

3.1.1 空载合闸励磁涌流的分析24

3.1.2 空载合闸励磁涌流的特性29

3.2 空载合闸励磁涌流和短路电流仿真30

3.2.1 空载合闸和短路仿真模型30

3.2.2 仿真与结果分析32

3.2.3 励磁涌流产生的电磁力38

3.3 本章小结42

第4章 绕组轴向短路力计算及短路强度分析43

4.1 短路电流的计算43

4.2 轴向短路力及绕组短路强度计算44

4.2.1 轴向力计算44

4.2.2 轴向失稳理论分析45

4.2.3 轴向失稳临界载荷的计算46

4.3 轴向稳定性验证与校准47

4.3.1 轴向振动位移计算48

4.3.2 轴向稳定性软件分析53

4.3.3 轴向稳定性校准53

4.4 本章小结55

第5章 绕组轴向振动模态分析56

5.1 轴向振动研究及预紧力对固有频率的影响56

5.1.1 绕组轴向振动数学模型56

5.1.2 轴向动态短路力频率计算58

5.1.3 绕组预紧力分析59

5.1.4 轴向预紧力对固有频率的影响60

5.2 轴向固有频率实验测定与模态分析62

5.2.1 轴向固有频率的实验测定62

5.2.2 轴向固有频率的模态分析64

5.3 绕组固有频率及振幅计算65

5.4 本章小结72

第6章 绕组辐向振动稳定性仿真研究73

6.1 辐向短路力及绕组短路强度计算74

6.1.1 辐向力计算75

6.1.2 辐向临界载荷的研究75

6.2 辐向稳定性分析模型选择77

6.3 绕组短路的辐向稳定性研究80

6.3.1 变压器辐向稳定性计算81

6.3.2 短路模型方案设计82

6.3.3 有限元仿真83

6.3.4 短路模型试验85

6.4 本章小结87

第7章 多次短路冲击累积效应的研究88

7.1 层合加筋圆柱壳模型88

7.1.1 应变及曲率变化与位移的关系90

7.1.2 圆柱壳的势能和动能92

7.1.3 纵筋的势能和动能94

7.1.4 圆柱壳的运动方程及其累积形变计算95

7.2 算例及结果分析98

7.3 有限元后处理102

7.4 本章小结122

附录 场—路—结构耦合软件123

参考文献135