基于电磁感应能力的Rogowski线圈结构参数选取研究

以Rogowski线圈的电流测量原理为基础,建立了骨架截面为圆形和矩形时线圈结构参数影响其电磁感应能力的相关数学模型,并进行了仿真研究。结果表明,圆形线圈的互感系数相对误差较小,有利于获取更准确的电流值;增大线圈的骨架直径和中心直径,能使线圈的感应信号增强,但必须控制两者的比例值。最后,提出了线圈结构参数的选用方法,并结合实例对研究结果的有效性进行了验证,为快速、合理地选用Rogowski线圈提供有力的指导。     

用微分电流线圈测冲击大电流及其变化率

在测量变化极快(如微秒量级或更快)的冲击大电流时,电流测量线圈(Rogowski coil)以下简称电流线圈)是一种最常用的工具。本文介绍了用于测量周期为十几微秒、幅值为数百千安到几兆安的微分电流线圈,用理论计算和实验方法校对了此线圈的互感系数M,测定了其频率响应特性为8.5兆赫。并用此线圈在冲击大电流装置上进行了试验,测得了冲击电流对时间的变化率,同时由此计算出被测电流幅值,得到了满意的结果。     

电磁驱动线圈的力学特性及制作方法

为给线圈式电磁发射装置提供可耐高压的高强度电磁驱动线圈,对驱动线圈的实时电磁力、结构特性及制作方法进行了研究。首先采用ANSOFT软件对线圈绕组时变电磁力进行分析。结果表明,径向电磁力集中到线圈截面的中心右侧,轴向电磁力集中在线圈截面中心偏下部,线圈径向电磁力远大于轴向电磁力,因此litz线制作较带状线圈更适合制作高强度线圈。然后采用ANSYS软件对线圈的接触特性进行分析,结果表明,绕组受到径向电磁力往线圈外侧挤压,形变集中在绕组外侧;上下层绕组沿轴向方向向中间挤压;总电磁力的作用使线圈绕组向外部封装的中间处挤压。设计并制作了高强度驱动线圈,测试结果表明:该线圈满足耐高压、高强度的应用要求。研究结果可为高强度线圈的制备提供理论依据和指导。     

空心矩形截面圆柱线圈自感计算的新方法

对空心矩形截面圆柱线圈的自感的多重积分表达式进行了分析,指出了该积分难于处理的原因,并对此引入距离倒数的级数展开使被积函数变量去耦,使积分过程大为简化,并据此推出空心矩形截面圆柱线圈自感新的计算公式。特殊情形的单层线圈与盘式线圈的自感公式也一并给出。这些新公式包含Bessel函数、Struve函数、第一类和第二类完全椭圆积分。随后对本文提出的公式进行了数值计算并与已有文献中的结果进行了比较。数值结果表明,相较已有的公式而言,这些新的公式以足够简洁的形式给出高精度的计算结果,使空心矩形截面圆柱线圈以及单层圆柱线圈、圆盘线圈的自感计算效率与精度得以提高。     

低压电器的修理（二）

(接上期)图4示出了磁系统窗口面积充填系数K1—5窗口面积的关系曲线。鉴于充填系数与很多因素有关,故在一个很大的范围内变动。为此,对有骨架的线圈选较小值,而无骨架的线圈应选取较大值。充填系数KC1乘窗口面积即得线圈的铜线总截面面积。以匝数来确定铜导线的截面积或直...     

倾斜轴空心矩形截面圆柱线圈互感计算

运用等效圆环回路法与任意方位的两圆环之间的互感公式得到了倾斜轴空心矩形截面圆柱线圈的互感公式。由于任意方位圆环互感公式保持了简洁的单重积分形状,本文的公式亦具有简洁的单重积分形状。除了线圈间距很近的情况外,任意方位的矩形截面圆柱线圈的互感可以被足够精确地算出。本文公式在同轴与平行轴的情形与已有文献数据进行了比较以验证本文公式的精度;在线圈轴倾斜的情形与精确公式进行了比较以验证本文公式计算一般情形互感时的精度。比较结果表明这些公式具有足够高的精度,可以用于一般方位矩形截面圆柱线圈互感的计算。同时,两任意线圈的解耦位置也可以运用本文公式求得。     

感应电能传输中矩形螺线线圈互感耦合的解析建模与分析

线圈之间的互感是感应电能传输(IPT)系统设计的一个关键参数,准确地计算两个线圈之间的互感是优化IPT系统结构及提高传输效率的理论依据。该文利用二阶矢量位建立了两个矩形螺线线圈之间互感的解析模型。首先,将矩形螺线线圈简化为一系列矩形截面的同轴单矩形线圈,从而将矩形螺线线圈的磁场分布及其互感计算问题转为多个同轴单矩形线圈相应问题的叠加。然后,基于二阶矢量位公式,推导了矩形发射线圈的标势表达式,并在此基础上计算了穿过矩形接收线圈的磁通量。最后,推导了含有二重广义积分项的矩形螺线线圈互感的解析表达式,并以两个相同形状的矩形螺线线圈为例进行了模型验证,计算结果与实验测量值吻合良好。该方法可以为使用矩形螺线线圈作为耦合器件的IPT系统提供参数优化依据。     

双水内冷汽轮发电机转子线圈水量及温升研究

采用网络节点法对一台300 M W双水内冷汽轮发电机转子线圈水量进行求解,计算值与试验值平均误差小于5%,证明该方法用于工程研究具有较高的精度。将其应用于660 MW双水内冷汽轮发电机转子线圈水量和温升研究,结果表明转子线圈使用大线规、方形通水孔结构在温升方面有一定优势。     

绝缘小问答

问:自粘性硅橡胶三角带的截面为什么做成三角形的? 答:电机线圈或导体的绝缘层要求紧密无气隙,特别是在高电压下使用的绝缘层要求更高。以高压电机线圈为例,一般用云母带半叠包若干层。因为云母带的截面是矩形的,半叠包后容易留下空隙。见图(1)。所以云母带绝缘的线圈需浸渍或压型,以便填满空隙。采用自粘性硅橡胶带包扎线圈时,因为要求不浸渍,若硅橡胶带作成矩形截面,空隙就无法消除。把硅橡胶带的截面作成等腰三角形,半叠包后呈图(2)形式。故可消除空隙,提高绝缘层质量。     

合闸电缆选择的商榷

合闸网路中电缆的截面一般按合闸时所允许的电压降条件进行选择。“交流高压断路器的操作机构技术标准JB-519-64规定”当合闸线圈温度不超过 80℃、加于合闸线圈端子上的电压在80—110％的额定范围内时,操作机构均应保证断路器可靠合闸(包括关合最大电流)。合闸电缆的截面由下式决定     

一头弯插入式转子线圈的设计

在异步电动机插入式转子线圈生产时,转子线圈部弯曲整形通常采用手工工艺,若扁铜线截面较大,其端部整形难度很大甚至根本行不通。本文根据实际经验介绍了一头弯插入式转子绕组的结构及其计算过程。采用此方法可降低转子线圈手工操作的难度,解决了中型绕线转子电动机转子下线的关键问题。     

热膨胀对Rogowski线圈测量准确度的影响

Rogowski线圈主要用在测量交流电流、脉冲电流、电力系统中的暂态电流等方面.它具有输出功率低、结构简单、线性度良好等优点.当周围温度变化,热膨胀会改变线圈的截面面积.为了分析热膨胀对Rogowski线圈测量准确度的影响,引入了一个描述单位温度变化线圈感应电压的比率误差的参数,得出了计算热膨胀引起的电压比率误差的数学模型,分析了矩形截面线圈和圆形截面线圈以便于比较热膨胀对不同截面形状线圈测量准确度的影响.试验数据表明,电压的比率误差随温度的变化趋势与理论分析一致;由线圈的缠绕线和骨架引起的误差总和包括在测量误差之内.这对于设计高准确度的Rogowski线圈是非常有用的.     

半水冷水轮发电机定子线圈稳态温度场分析

本文利用有限体积法对一台460MW半水冷水轮发电机定子线圈稳态温度场进行了共轭传热计算研究,减少了经验性参数对计算结果的影响。计算结果表明:水温、铜温沿水流方向逐渐增加;线圈中各截面水、铜平均温度及铜最高温度与截面和水路入口的间距成近似线性关系,且三者沿水流方向变化程度相近。     

圆柱形永磁体截面磁通自动测试系统设计

针对永磁体理论研究及产品实际检测的需要,设计了一种自动化截面磁通测量系统,该系统中的PLC运动控制系统,机械装置及测磁线圈均经过专门设计;通过实际联机测试,并使用三维有限元仿真方法,提取磁通值,对比该系统的测量数据。结果表明,该测试系统可以测量电磁机构中常见的圆柱形永磁体截面磁通值,并可实现自动化编程测试,可达到较高的测量精度。     

高频电子电路用圆形截面环形磁心中电磁场的分布

为了研究当线圈缠绕于高频电子电路用圆形截面环形磁心某一段,考虑漏磁时磁心内部电磁场的分布,根据磁通连续性原理及镜像法,将绕有一个线圈的环形磁心内电磁场的分布问题,转化为绕有无穷多个线圈的无限长直磁心在其中一段磁心内的电磁场分布问题。基于麦克斯韦方程组和叠加原理,推导了环形磁心内电场强度和磁场强度的单重级数式解析计算公式。基于电场强度的计算公式,得到了涡流损耗的计算公式,与基于线圈自阻抗得到的涡流损耗计算公式进行对比,二者的计算结果吻合良好,证明了本文分析方法及所得公式的正确性。电场强度和磁场强度的计算结果分析表明,本文结论也同样适用于磁心磁导率很高或线圈均匀密绕于磁心表面,即漏磁通很小可以忽略的情况。     

丹江口水电厂6号水轮发电机的增容改造

为消除发电机在制造时留下并在运行中逐渐发展的绝缘缺陷,对其进行了改造。通过提高绝缘等级,增大线圈导流截面,定子线圈采用不完全换拉,转子线圈改用更合理的导线形状等措施,同时应用一些新工艺、新材料,在未作很大投资情况下消除了隐患,降低了温升、增大了容量,达到了很好的改造效果。     

阻尼电阻及元件非理想特性对外积分式罗氏线圈的影响

研究外积分式罗氏线圈测量冲击电流时,阻尼电阻及元件的非理想特性对其测量精度的影响。首先用MAT-LAB搭建仿真电路,采用双指数函数模拟8/20μs、1/20μs雷电流波形,观察改变阻尼电阻的参数对罗氏线圈测量结果的影响,然后分析了电阻、电感、电容的非理想性对罗氏线圈测量结果的影响,分析了对密绕线圈和对稀绕线圈的影响。从实验结果可以看出,阻尼电阻和元件的非理想特性对波形的真实度和波头的响应度都有很大的影响。因此,在制作高精度线圈时,应根据时间条件选择阻尼电阻,考虑元件的寄生电感电容值,并注意线圈绕线和线圈所选材料。     

线圈固有品质因数与LC回路空载品质因数的关系

根据品质因数的定义,得出了线圈内阻不能忽略时,LC回路的空载品质因数QP与线圈固有品质因数Q0的关系:QP=Q20-1(1+1/Q0),当Q0 1时,有QP=Q0。同时指出,用传统的串并联阻抗等效的方法计算出的QP的值是不准确的。从而为在低Q值下的计算提供了1个更为准确的结果,进一步明晰了品质因数的概念。     

电容器参数对感应线圈炮发射特性影响的分析

为提高感应线圈炮抛体加速力、出口速度和系统效率,在介绍了发射原理后建立了单级同步感应线圈炮的等效电路模型,将抛体电枢的电阻和电感通过互感反映到驱动线圈回路电路中以简化抛体电枢加速力的计算过程并采用电磁场有限元计算与嵌入式外电路耦合的方法,瞬态仿真分析了电容器不同电容值和不同电压值对感应线圈炮发射性能的影响。仿真结果表明:感应线圈炮发射时的放电脉冲电流波形与独立的LCR放电波形不同,驱动线圈与抛体之间的互感变化对放电时间常数有影响,抛体涡流引起的反感应电动势对驱动线圈的电流变化有阻碍作用,增大电容器的电容值或电压值都能够增强抛体的加速力,但是系统发射效率并不一定提高。最后指出,在高速感应线圈炮的设计中,应当减小脉冲电容器的电容值,同时提高电容器的充电电压值。     

方形截面Rogowski线圈的一致性分析

为分析Rogowski线圈大批量制造时的一致性特性,推导了方形截面Rogowski线圈的电气参数与结构参数的关系,并分析了主要电气参数对线圈输出特性的影响,基于成品线圈的端口参数测量,提出了一种基于端口参数的校正系数来提高大批量线圈一致性的方法。试验结果表明,采用该方法校正的Rogowski线圈具有较好的一致性,可与积分器随机匹配使用。此方法能有效提高大批量制造Rogowski线圈的一致性,降低了线圈加工过程中的精度要求,具有一定的应用价值。