我国电气化铁路,自经曹建猷院士论述,并确定采用工频单相交流25kV供电制式以来,飞速发展,特别是高速铁路和重载运输的发展。车载牵引变压器,作为高速动车组和大功率电力机车的电能变换分配装置,其运行状态关乎动车组和电力机车运行的安全性和可靠性。由于车载牵引变压器区别于普通电力变压器的特殊结构设计、特殊运行工况及特殊的工作环境,其内部绝缘老化速度明显高于普通电力变压器,所以,研究不同工况下,车载牵引变压器内部的电磁场和热分布,找寻电磁、热集中点等薄弱环节,对预测绝缘劣化、老化趋势及改善绝缘结构具有重要意义。本文主要通过数值模拟方法,研究了车载牵引变压器在列车正常稳定运行(变压器满载)、列车启动(变压器空载合闸)、列车受电弓带电过分相(变压器一次侧绕组侵入过电压)3种典型工况下的变压器内部电磁场、流速场及温度场分布。首先,通过车载牵引变压器的额定电气参数及材料参数,依据变压器设计原理,建立了车载牵引变压器简易有限元模型;通过分析提取各典型工况下的电压电流作用波形,建立了车载牵引变压器载荷模型。然后,基于有限元法,通过电磁分析软件MAXWELL,仿真分析了不同典型工况下车载牵引变压器内部的电磁场分布,主要是铁芯的磁通密度分布、涡旋电流分布以及铁芯损耗分布,并计算了同一研究时刻不同典型工况的绕组欧姆损耗。经电磁仿真发现,列车启动和列车受电弓带电过分相两个暂态工况的电磁状态复杂,通过控制变量法,研究了不同电流分量对变压器电磁状态的影响。在对同一条件不同直流分量对变压器铁芯电磁场影响的研究中,发现虽然直流分量加剧了变压器铁芯的饱和程度,但同时却降低了铁芯损耗。最后,通过ANSYS Workbench建立电磁—温度—油流三场耦合分析连接。基于有限体积法,通过流热分析软件FLUENT,仿真分析了车载牵引变压器在不同工况下内部的流速场和温度场分布,发现由于损耗产热的时间积聚效应,虽然励磁涌流和过电压现象使得一次绕组出现了大电流,但是作用时间极短,产生的能量不足以使变压器内部的流速和温度发生明显改变。在总结了不同工况电磁场热分布规律的前提下,提出了不同工况下,车载牵引变压器绕组电动力及其对绕组绝缘破坏作用机理的研究,以及油流速度对车载牵引变压器热分布影响的研究。