控制变压器多用于为工业生产设备与楼宇电梯的照明系统和控制系统提供电能,为工业生产设备与楼宇电梯的安全运行提供保障,是工业生产与居民生活不可缺少的小容量变压器。因为控制变压器与电力变压器相比容量小、损耗低、制作成本和运行成本低,所以控制变压器在设计方面往往只考虑客户的需求并结合工程师的设计经验进行设计,使其损耗和制作成本未能达到最优;在控制变压器运行方面,忽视其间歇和变载运行的工作特点,使其长时间处于空载或轻载状态,浪费能源。目前控制变压器的使用数量十分多,所以为了节约资源、提高经济效益,必须重视控制变压器的优化设计和节能运行。本文针对南通市某厂生产的BM11型控制变压器,就其损耗较高和长时间空载和变载运行的问题,进行了全面、深入的研究,做出了一些具有理论意义和工程实用价值的成果。本文主要研究内容如下:第一,根据控制变压器电磁参数的非线性、离散性以及高维度的特点,本文提出使用遗传算法对控制变压器进行优化设计。第二,针对基本遗传算法收敛速度慢、易于局部收敛以及计算结果精度不高的缺点,对其选择、交叉和变异算子进行改进。然后,分别将基本遗传算法和改进的遗传算法应用于控制变压器的优化设计并进行对比分析。第三,使用Maxwell电磁仿真软件对优化设计前后的BM11型控制变压器分别建立仿真模型并对比分析该控制变压器优化前后的磁场和损耗。第四,根据BM11型控制变压器变载运行的特点,对该控制变压器进行调容设计,使其绕组串联时容量减半,绕组并联时容量不变。然后,使用Maxwell电磁仿真软件建立BM11型调容控制变压器的模型并对其绕组串并联时的磁场和损耗进行对比分析。第五,根据BM11控制变压器间歇和变载运行的特点及其工作环境,采用空载断电、调容运行以及温度控制的方法实现控制变压器的节能运行,降低其电量消耗。