Φ273管道的电磁励磁仿真模型分析与实验方法

针对永磁磁路优化及仿真模型不准确的问题,提出了一种以直流电磁铁为励磁源的仿真模型,分析在不同磁路特征下直流电磁励磁的磁化效果.利用COMSOL有限元分析软件建立Φ273管道电磁励磁模型,对管道缺陷特性进行分析.搭建Φ273管道漏磁内检测永磁励磁实验平台.结果表明:直流电磁铁与永磁体作为励磁源具有相同的磁场特性,电磁励磁仿真模型可以准确描述永磁磁路,为永磁磁路的优化设计及直流电磁励磁在管道缺陷检测的工程应用提供理论依据.     

BCH—2型差动继电器工作原理的分析

BCH—2型差动继电器是具有带短路线圈的速饱和变流器。它比带普通速饱和变流器的差动继电器能更可靠地躲过变压器励磁涌流及保护区外部故障的不平衡电流,并且有较大的可靠系数,所以为目前双卷变压器、三卷变压器、发电机和母线差动保护中广泛采用的电磁型继电器。图1为BCH—2型差动继电器的结构示意图。磁路系统由Ⅲ型硅钢片叠成,中间芯柱的截面积是两边芯柱的两倍。中间芯柱上绕有接于差动回路中的差动线圈W_1(即速饱和变流     

基于线圈阻抗动态测量的GMM自传感模型

为了提高超磁致伸缩微位移变形控制的精度与实时性,针对一般超磁致伸缩微位移控制中存在的迟滞非线性问题,提出将超磁致伸缩材料(GMM)的磁感应强度作为反馈量构成闭环控制系统的方法.通过谐振电路测量探测线圈动态阻抗的方式,使得探测线圈阻抗的变化反映GMM内部变化的磁导率,从而计算获得GMM的磁感应强度.实验结果表明,当交变电流或直流电流通入励磁线圈时,通过谐振电路测量探测线圈动态阻抗获得GMM的磁感应强度,其平方值与GMM微位移变形始终保持良好的线性关系.     

微笔-激光直写组合加工制备多电极阵列系统

针对传统的硅基微加工技术因依赖掩模光刻技术而柔性化程度低的不足,以石英玻璃为基底、金为微电极材料体系,利用微笔-激光直写组合加工技术制作了带有微区温控特性的多电极阵列系统.实验结果表明:金电极导体线宽44μm,膜厚12μm,平均电阻率1.2×10-6Ω.cm,电极阻抗随频率的升高而降低,在低频时表现为容抗特性,具有较好的阻抗重复精度;用于微区温控的环形加热电阻在15～28V,通电电压对微区加热温度的关系具有较好的线性控制能力,环形热敏电阻在15.0～80.0℃范围内的电阻温度系数值为2 805×10-6/℃,温度响应性能满足应用要求.     

大功率半导体激光器实用化微通道热沉

根据大功率半导体器无氧铜微通道热沉的实用化制备工艺特点,利用商用CFD软件FLUENT对微通道热沉内部微通道散热区层间折转通道宽度和热沉前端面壁厚度进行优化设计,并采用化学腐蚀结合扩散焊技术制备无氧铜微通道热沉,微通道尺寸为27 mm×11 mm×1.5 mm.利用低电光转换效率大功率半导体激光阵列器件对所制备热沉进行散热能力测试,激光阵列宽1 cm,腔长1 000μm,条宽200μm,填充因子为50%,微通道热沉热阻0.34 K/W,能满足半导体激光阵列器件高功率集成输出的散热需求.     

混合磁路多边耦合电机的转矩提升功能

为对混合磁路多边耦合电机在提升电磁转矩方面的作用做一分析,通过理论分析和实验研究对比这种电机和同体积的混合式步进电机的电磁转矩,说明该结构的电机在提升电磁转矩方面的作用.运用等值磁网络模型的方法解析得到混合磁路多边耦合电机的电磁转矩,指出电磁转矩中含有永磁体转矩、磁阻转矩和轴向线圈转矩3种成分,其中轴向线圈转矩的存在是混合磁路多边耦合电机转矩较混合式步进电机转矩增加的原因.实验结果说明了轴向线圈在提高电机电磁转矩,提高电机铁心利用率方面的作用.     

基于新型正八边形励磁线圈的高精度电磁流量测量技术研究

受外界扰动和流速分布的影响,电磁流量计在进行流量测量过程中仍然存在测量精度不高的问题,改进电磁流量计励磁线圈结构是提高精度的重要手段之一.本文基于新型正八边形励磁线圈实现了电磁流量测量精度的提高,首先在研究权重函数优化原理的基础上,通过分析了正八边形线圈的磁场理论模型得出了基于均匀磁场理论的电磁流量计优化思路;其次,基于有限元分析软件建立了正八边形励磁线圈电磁流量计的仿真模型,确定了正八边形励磁线圈磁场分布最优的结构参数,并通过对比圆形和方形线圈同等条件下的权重函数分布,证明了正八边形线圈权重函数分布均匀性优势;最后搭建实验平台,进行磁场测试实验和流体测试实验进行验证.磁场测试结果表明,正八边形线圈电磁流量计磁感应强度在管道中心区域能够维持在2.063mT左右,总体磁感应强度波动范围在0.11mT以内,说明正八边形线圈磁场具有良好的均匀性;流体测试结果表明,当流量在0.743m/s-2.582m/s时,单点相对示值误差最大仅为0.950%,系统重复性误差在1.034%以下,经过优化后的系统提升了测量精度,对后续电磁流量测量计的励磁线圈设计具有指导意义.     

高速电磁阀开启特性的光学测量

针对接触式传感器改变阀芯动态特性的问题,提出基于励磁线圈电流-电感特征的阀芯位移无传感器多项式模型,通过光学试验获取位移-电感耦合参数. 建立电磁开关阀磁路与电路的电磁耦合模型,得到励磁线圈时变电感与阀芯位移的函数关系. 搭建电磁阀光学测量试验系统,采用非接触式单束激光测量方法,在空气环境下捕捉阀芯位移. 建立阀芯电感-位移拟合算法,在25~29 V驱动电压、空气及油液环境下,对比电感求解与光学测量的阀芯位移. 结果表明,空气与油液环境下电磁阀电流-电感阀芯位移估计模型的平均估计误差分别为7.0%和9.2%,模型对驱动电压变化的敏感性小. 利用该模型可以较好地估计阀芯开启过程的位移变化.     

一种慢性植入式微丝电极性能的改进

电极是电生理实验中昂贵的易耗品,价格低廉的自制微丝电极得到了广泛应用,但其植入性能还不尽如人意.为制备成本低且具有较好性能的微丝电极,首先分析了影响长期记录性能的关键因素,然后从电极制备和尖端表面修饰两个方面对现有制备工艺进行了改进,建立了修饰电极的阻抗模型,并对其属性、信号采集能力和生物相容性进行系统地评价.结果表明,改进后电极尖端表面光滑,阻抗平均降低了56.1%;修饰电极的阻抗模型有效;记录信噪比更高,记录寿命达到45 d;生物相容性良好,可以满足一般电生理实验要求.     

CdZnTe探测器γ射线响应及稳定性研究

基于自制的CdZnTe(CZT)平面探测器(10 mm×10 mm×2.5 mm),研究其对未经准直241Am(59.5 keV)γ射线连续10 h的光谱响应变化规律,未发现极化现象,并验证了其具有较好的长期稳定性。制备CZT弗里希电容栅格探测器(10 mm×5 mm×10 mm),测试发现,其对未经准直能量为662 keV137Csγ射线的能量分辨率约为3.65%。     

基于线圈电流的高压断路器操作机构性能研究

本文对基于高压断路器操作机构分合闸线圈电流波形的机构性能进行了研究,建立了操作机构电磁系统数学模型,仿真研究了影响机构线圈电流波形的因素。并进行了126kV弹簧操作机构和550kV液压操作机构带模拟负载的试验,仿真及试验结果表明分合闸线圈电流波形能反映机构电磁系统及开关本体的运行状况,电磁系统参数将影响线圈电流波形变化趋势。     

超磁致伸缩换能器磁路设计及优化

为优化超磁致伸缩换能器的电磁性能,研究了线圈的几何尺寸和磁路元件的选择对换能器磁场特性和输出位移的影响,并进行了磁路损耗和气隙磁导分析.给出了合理的线圈结构参数,提出了在超磁致伸缩材料(GMM)棒两端安装高磁导率的软磁体和减少GMM棒涡流损耗的设计方案,并忽略了气隙的影响.采用有限元方法仿真了不同磁路设计方案对换能器性能的影响,并进行了试验分析.结果表明,在GMM棒两端安装电工软铁能够提高工作磁场强度,减少磁通泄漏,增加换能器输出位移并降低驱动电流,改善换能器的发热情况,从而整体改善超磁致伸缩换能器的性能     

电磁超声相控阵大功率高频激励源设计开发

为实现电磁超声相控阵在埋地钢质管道内超声波能量聚焦,增强管壁缺陷检测精确度,基于射频理论及DE类功率放大器技术,提出了一种电磁超声相控阵多通道大功率高频激励源设计方法.通过现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)数字延迟方式对采样时钟进行精确控制,以实现激励源多通道脉冲序列时序和相位的延迟.采用光纤隔离脉冲信号以及电源隔离转换参考电位,有效解决了激励源高频"浮栅"驱动问题.研究了DE类功率放大器开关管和放大电路的工作特性,并基于Pspice软件建立了DE类功率放大器仿真模型,实现了对放大电路元件参数的优化和性能指标的验证.实验结果表明:设计开发的激励源能够实现1 ns延时精度的脉冲序列,当工作频率为1.1 MHz以及工作电压为300 V时,电磁超声阵元输出的交变电流峰峰值为20 A,输出功率为1.5 kW,从而满足电磁超声相控阵检测技术的要求.     

干式空心并联电抗器投入瞬态电动力研究

为探究干式空心并联电抗器投入瞬态电动力对绝缘的破坏性,以一台BKDK-20000/35大型电抗器为例,利用ANSYS场-路耦合有限元分析方法,对该电抗器的投入瞬态电动力进行了数值解析,对瞬态电动力破坏绝缘的可能性进行了讨论.研究结果表明,投入瞬态过电流会产生强瞬态电动力,瞬态电动力的分布极不均匀.轴向电动力关于中心高度对称,距中心高度处越远,轴向电动力越大;辐向电动力指向磁力线圆心所在线圈,距该线圈越远,辐向电动力越大.轴向瞬态电动力对绝缘破坏性小,幅向瞬态电动力对绝缘有一定的破坏性.线圈与包封绝缘间脱层是瞬态电动力造成绝缘开裂的原因.     

一机四锭低频电磁铸造铝合金理论研究

通过ANSYS有限元对四锭低频电磁铸造铝合金时,结晶器外套材料对铸锭内部磁感应强度的影响以及4个线圈之间磁场相互影响进行了数值模拟,结果表明,当结晶器外套为导磁材料A3钢时,可以增大铸锭内部的感应强度;对多流低频电磁铸造来说,推荐线圈之间的最佳距离为:相邻线圈电流方向相同,线圈之间的距离应大于30 mm.     

磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈设计与优化分析

针对现有的电动汽车充电桩充电效率低、充电不方便等缺点,提出了磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈的设计和优化方案.通过分析空间载流线圈的磁场分布,为抵消线圈自感的影响,建立了串联谐振充电和并联谐振充电两种电路模型,并对其进行了理论与仿真分析.基于串联电容谐振充电方式,提出了采用中继线圈的方法进一步提高线圈充电的效率和传输距离.仿真结果表明,采用中继线圈方式的充电效率可达95%.     

Study of Magnetic Force Distribution for Electromagnetic V-shape Bending Forming of Small Size Flat Sheet

Electromagnetic V-shape bending of small size sheet blank is investigated numerically and experimentally. Three-dimensional electromagnetic field models are established to calculate the magnetic force distribution on the sheet by software ANSYS/EMAG. Series of electromagnetic V-shape bending forming experiments are presented, in which small size uniform pressure coil and big size round flat spiral coil are used. The results show that small size uniform pressure coil is not suitable for electromagnetic forming of small size flat sheet, and the coil is susceptible to failure such as bulging, ablation and cracking. When the plane dimension of round flat spiral coil is bigger than sheet blank sizes, the induced current crowding effect will be resulted which seriously influence the magnetic force distribution on the sheet. In this case, magnetic force distribution can be adjusted through the change of the relative position between coil and sheet, the desired deformation can be obtained finally. Therefore, big size round flat spiral coil can be well applied to electromagnetic V-shape bendin~ formin~ of small size flat sheet_     

电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路

为了进一步提高电磁超声相控阵激励源的工作效率,基于半桥拓扑放大结构提出了一种电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路的设计方法.根据金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)的简化模型,分析了MOSFET在开通和关断过程中的开关损耗,从而给出了高频隔离驱动电路所必须满足的条件.通过采用光纤器件隔离脉冲信号和DC-DC隔离电源对参考电位进行转换,有效解决了驱动电路的高频"浮栅"问题,并利用RC微分电路和施密特反相器设计了驱动信号死区时间可调电路.实验结果表明:设计的驱动电路能够输出频率为1.1 MHz、死区时间为0.32μs、驱动电压为18.8 V、占空比为26%的互补驱动信号,并且在驱动MOSFET栅极的实际应用中,有效降低了功率开关管的功率损耗.     

The foundation and analysis of polarized magnetic system’s unified mathematical model in aerospace electromagnetic relay

Polarized magnetic system has a series of features, such as small volume, light weight, low power consumption, high sensitivity, quick movement and so on, widely used in the products of the military aerospace electromagnetic relay. The typical polarized magnetic system has mainly four structures and its simplified equivalent magnetic circuits model is the base of the design of the electromagnetic relay with permanent magnet. In the past, the analysis method that people used was difficult to build the unified mathematical models, which divided the work gap magnetic flux into "permanent magnet flux" and "electromagnetic flux". Based on the analysis method of the work gap magnetic voltage, this paper founds the unified mathematical model of the polarized magnetic system and divides the attractive torque into permanent magnet torque, polarized torque and electromagnetic torque through the energy balance formula. It analyses the influence of permanent magnet sizes on permanent magnet torque, polarized torque and electromagnetic torque through the energy balance formula and the conclusions can direct the design of aerospace electromagnetic relay with permanent magnet.     

磁保持继电器在智能配电装置JXD-240中的应用

以智能配电装置JXD-240为基础,阐述单线圈磁保持继电器独立式驱动控制电路和多回路群控优化驱动控制电路的原理,解决了驱动电源容量大以及控制线繁多的问题,给出了实际控制电路及其相应的软件控制流程。