变电所直接雷击下的LEMP计算

给出了使用电路法进行数值模拟雷击电流暂态分布的原理,采用电路方法和数值计算方法并且结合试验验证,对于金属构架在雷击情况下的建筑物内部电磁场分布进行仿真和分析,讨论雷电流在金属框架内的分布和暂态电磁场分布,定量地计算建筑物内部某定点的电磁场数值,分析建筑物内部存在其他金属构架对在暂态电磁场分布的影响,并且根据实验对计算结果进行了验证.     

使用EMTP计算建筑物金属框架上的暂态电流分布

提出了一种利用电磁暂态程序（EMTP）来计算雷击发生时建筑物内部金属框架上雷电电流分布的方法。该方法的有效性通过实验得到了验证。最后计算了一个尺寸为10m×10m×10m的金属框架内部的雷电磁场分布。结果显示,该方法可用于优化建筑物内部灵敏电子设备的摆放位置,降低雷电电磁脉冲的危害。     

建筑物防雷数值计算软件设计

为了计算雷击建筑物时雷电流在建筑物的金属构架中的分布及内部空间电磁场的分布情况,分析现代建筑的防雷保护系统对建筑物内电子系统的雷电防护效果,依据现代建筑物所采用的"法拉第笼"式暗装避雷网,利用Visual Basic 6.0设计、编写了相应的防雷计算软件.利用这一软件可计算建筑物遭受雷击时金属构架中的电流分布和室内磁场的分布情况.并可直观地显示防雷系统的防护效果,为实际工程的设计、施工和检测提供有力的依据.     

建筑物防雷系统瞬态电流分布的快速算法

随着敏感设备的广泛应用,雷击建筑物引起的电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题越来越受到广泛关注。建筑物防雷系统暂态电流计算是雷击建筑物内部暂态电磁场计算的基础。为此研究雷击建筑物时防雷系统上暂态电流分布的快速计算方法。采用传输线模型对防雷系统进行等效,并使用快速傅立叶正-逆变换(FFT-IF-FT)在频域内对模型进行求解,在求解过程中,使用矢量矩阵束方法对暂态电流的频域响应进行外推,只需求解有限频率点上的计算即可求解整个频域内的电流瞬态响应。通过实例计算验证,采用频域外推与无外推两种情况下的暂态电流波形差别不大,而采用频域外推方法显著提高了计算效率。     

基于有限元的金属构架结构建筑物雷击效应仿真分析

金属构架结构建筑物遭受雷击时电流传输及电磁分布特性受建筑物本体材料、结构和接地电阻等因素综合影响,往往较难对其进行准确的雷击效应定性及定量分析,而基于时域有限差分法仿真雷击瞬间金属构架结构建筑物电流传输特性和附近及内部空间电磁变化特性,可实现动态显示及定性分析雷电流在金属构架上的瞬态变化特征,同时利用探针和选取参考截面可定量分析空间不同位置电磁场变化特性,进而提出针对雷击金属构架结构建筑物的具体保护措施。     

雷击变电站建筑物时室内暂态磁场环境分析

为了分析内部地网的设置对雷击建筑物时室内弱电设备的影响规律,优化弱电设备的布置,介绍了利用电力系统电磁分析软件CDEGS建立浙江某110 kV变电站的仿真模型,分析了变电站建筑物内磁场强度的空间分布规律。计算结果表明,发生雷击时,添加二次地网前后建筑物内电磁场分布均成U形,靠近建筑物室内四周的磁场强度最大,且当建筑物存在内部地网时,空间电磁场对弱电设备信号线影响将随埋设深度发生变化。     

建筑物雷电保护系统内部最大磁场强度的计算

雷击建筑物引起的电磁干扰和电磁兼容问题是建筑物雷电防护的重要研究课题。为此,研究了雷击建筑物时防雷系统暂态电流分布以及内部磁场分布的计算。采用传输线模型对防雷系统进行等效,采用时频变换技术对该模型进行求解,并根据电流分布的计算结果采用解析方法对建筑物内部磁场分布情况进行了求解。然后根据计算结果,从参数变化的角度对IEC标准给出的磁场近似计算公式的合理性和适用性进行了分析和验证。结果表明,IEC标准中的近似公式所忽略的"空间位置"和"接地电阻"两个因素对建筑物雷电保护系统内部最大磁场强度的计算精确度影响较大,而其他因素的影响较小。     

建筑物防雷系统R-L-C参数闭式解析算法

敏感电子设备的广泛应用使得雷击建筑物产生的电磁兼容和电磁干扰(EMC/EMI)问题备受关注。雷击建筑物防雷系统暂态过程的分析是研究雷击过程对建筑物产生影响的基础,其中电路方法是雷击建筑物暂态问题最为常用的分析方法,防雷系统电气参数计算是电路方法的重要环节。为此研究了防雷系统电气参数的快速计算方法,将电气参数计算公式中积分部分推导成含有电位格林函数双重线积分的形式,并给出了其解析计算方式。这种方法避免了耗时的数值积分运算,计算速度显著提高。选取具体实例采用上述两种方法进行了计算和比较,验证了该方法的计算速度和计算效果。对于选取的实例,采用所提出的方法速度可提高100倍以上。对于大型防雷系统,该方法也能使计算速度大为提高,便于开发出大型建筑物防雷计算软件。     

基于CDEGS的金属构架雷击电磁分析

为研究金属构架遭雷击时的电磁特点及其影响因素,并应用于实际建构筑物的工程计算分析,提出将CDEGS软件应用于于这种计算,并利用电路法、有限元法和实验数据的对比验证了其可行性。文中还对金属构架内雷击电磁特点和部分影响因素进行了分析,得到离雷击点越远的垂直导体分流系数越小、各导体之间区域的磁场强度远小于导体附近等结论,并给出了雷击建构筑物时室内电子设备电磁防护的一些注意点。最后对一通信塔进行了实例分析。综上,CDEGS可应用于雷击室内电磁环境评估,具有一定的科研和业务应用价值。     

基于FEM的雷击室内电磁场计算

采用有限元分析方法计算了建筑物框架遭受雷击时室内电磁场的分布。对于相同的建筑物框架,比较了有限元分析法与成熟的电路法的计算结果,得出有限元法的优势是可以考虑地中散流的情况。研究结果表明,采用有限元方法能够运用于雷击对室内建筑物电磁环境的评估。     

变电站接地网暂态建模方法

为提高接地网暂态模型计算效率及建模灵活性,保证其计算精度,基于场路结合思想推导了接地网暂态建模及数值计算方法。该方法有效计及了接地导体间电磁互耦作用,可准确计算接地网不同频率电流及冲击电流作用时的暂态响应。采用该方法对接地网不同频率电流作用下的接地阻抗进行了仿真计算,并对接地网雷电流作用下暂态电位分布进行了计算,绘制了三维电位分布图。经与电磁场模型计算结果及接地网现场暂态电位分布试验结果对比,验证了模型的正确性。     

利用数值仿真方法确定三相变压器深度饱和等效电路模型参数

精确的变压器深度饱和模型是分析电网过电压暂态过程的基础。而目前端口试验的方法只能得到额定运行时等效电路模型的参数,却无法得到过电压下深度饱和区的参数。该文提出利用数值仿真的方法确定三相变压器深度饱和等效电路模型参数,数值仿真的方法分为两种,包括基于端口数值试验的方法和基于电磁场分布计算磁阻方法。前者通过磁场和电路耦合的方法在变压器的端口设置开路或短路状态以确定等效电路参数,后者利用变压器各部分的磁通和能量的积分结果计算磁阻,再转换得到等效电路参数。计算磁阻的方法更适用于分析拓扑复杂、深度饱和的变压器等效电路模型参数。     

大型变压器线圈短路电磁力的数值计算

本文将有限元方法用于大型电力变压器突发短路时瞬态电磁场计算,推导了了轴对称非线性瞬态涡流场的有限元计算公式。针对一台２４０００ＫＶＡ电力变压器线圈短路电磁力进行了计算分析,得出了电磁力的分布曲线和瞬变规律。     

三绕组变压器低压绕组幅向短路力的计算方法

阐述了低-中-高结构的三绕组电力变压器低压绕组幅向短路力的计算方法,即从磁势平衡原理出发,导出了求解该变压器最严重短路情况下低压绕组幅向力的计算模型,利用“场-路耦合”有限元方法计算了该模型的二维瞬态漏磁场,获得了低压绕组线饼的受力分布和瞬变曲线,并对受力最大的线饼进行了抗幅向失稳能力校核.该计算方法简化了传统计算电磁...     

外部汇流母排对压接型IGBT器件内部多芯片并联均流特性的影响

压接型IGBT器件内部芯片之间的动态均流特性直接影响着IGBT器件的坚固性与可靠性。考虑到并联均流实验的困难,现有的压接型IGBT芯片级并联均流研究通常都是通过提取器件内部封装结构的寄生参数,并结合IGBT芯片的等效电路模型,在电路仿真环境中开展的,不考虑器件外部电磁条件对器件内部电流分布的影响。然而,该文通过9枚压接型IGBT芯片的并联均流实验发现,各个通流支路之间存在显著的动态电流不均衡,而且电流的分布特性不仅与内部并联芯片的相对位置有关,还与连接器件的外部汇流母排存在明显的关联。为了揭示器件内部电流分布特性与外部汇流母排之间的耦合关系,该文对被测器件与外部汇流母排进行三维有限元建模,从频域和时域2个方面,计算IGBT器件内部的电磁场分布特性。频域计算表明,由于外部汇流母排与内部并联芯片存在磁场耦合(即电感耦合),当频率超过一定数值后,外部汇流母排会对各个通流支路的电流产生显著影响。时域计算进一步再现了并联均流实验中外部汇流母排对各个通流支路上动态电流分布的影响规律。结果表明,在压接型IGBT器件的设计和应用中,不仅需要关注器件内部芯片间的相对位置对动态均流特性的影响,同时也要关注外部汇流母排引入的电磁不对称性。最后提出一种对称化的母排设计方案,并通过三维有限元计算,证实对称化母排设计可明显改善器件内部的动态均流特性。     

多场耦合的电机暂态温度场计算

针对稳定负载下电机暂态温度场的计算问题,以小型封闭式结构的异步机为对象,建立电机热源计算的有限元电磁场模型,并依据散热结构特点建立相应的温度场模型,通过多场耦合的途径实现电磁场与温度场的联合,并附于电磁场、温度场相关的模型参数及联合计算参数,经电磁场适时地耦合温度场的联合计算,实现稳定负载下的温度场各暂态计算。通过搭建实验系统及测试,对电机额定负载下全域温度场实验结果和仿真对比得出,电机稳定负载下,多场耦合的联合计算能较好地计算电机全域暂态过程温度场。     

电磁阀铁心涡流损耗的解析解

为使磁路法计算电磁阀时能考虑磁路中磁场的不均匀分布及涡流问题，该文研究了电磁阀中磁场与涡流的分布规律。根据电磁阀的结构特点，将磁芯和磁轭分别按平行平面场和轴对称场近似处理。列出二阶偏微分方程，采用一维方法求解得到了磁场、涡流的解析表达式。将推导结果与均匀分布的磁场进行比较，给出了考虑磁场不均匀分布影响的修正系数。用这一方法对某一电磁阀进行了计算，结果显示其心铁中的磁场不均匀分布比轭铁中严重。     

多相永磁电动机定子绕组短路故障动态分析

定子绕组短路故障对多相永磁同步电动机的运行有非常严重的影响,因此有必要对其进行仿真分析以便为进一步研究其对永磁体工作点的影响奠定理论基础,同时也为电机结构设计提供一定的理论依据。本文利用场路耦合时步有限元法,建立了多相永磁同步电动机的数学模型;然后通过对电机定子绕组等效电路方程和电磁场方程联立求解,计算得到了单相对地短路、两相间短路以及三相短路三种突然短路状态下的定子相绕组暂态电流、端电压以及电磁转矩波形;最后将仿真波形与实验波形相对比,证明了该数学模型和计算方法的正确性,并得到了三种短路状态下,相绕组电流和电磁转矩随时间变化规律的一些结论。     

谐波对电力电缆损耗的影响分析与计算方法

文章分析电缆运行时,电磁场与损耗关联的机理。从电磁场理论出发,结合屏蔽层感应电流的计算,基于bessel函数,推导出电缆在谐波下的电流密度分布。该过程,考虑临近效应、集肤效应对电流密度分布的影响,并推导出了相应的解析表达式。首先对两相电缆回路分析,再通过解析式的最终结构引入修正因子,将推导扩展到多相电缆情形下。其次分析缆芯损耗、金属屏蔽层损耗、绝缘损耗,并且通过多相电缆修正因子推导出电缆敷设修正因子。最终通过MATLAB软件仿真分析,将计算方法与IEC、IEEE标准进行对比,对谐波影响电缆损耗进行定性的分析,验证所提方案的正确性。     

径向磁场与环向电流作用的电磁发射模式

常规线圈型电磁发射器的径向应力远大于轴向加速力,因此构建了径向磁场与环向电流作用的多极矩场电磁发射模式;介绍了多极矩场电磁发射器的系统设计,分析了弹射部分和多级加速部分电磁力的产生,基于抛体电流丝法建立了发射系统的机电方程;采用电磁场有限元与瞬态电路耦合法,仿真分析了单级8极矩场电磁发射的瞬态过程;搭建原理性缩比实验,验证了多极矩场电磁发射模式的可行性。