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。     

有限长圆柱磁屏同轴线圈电感计算方法

对放置于有限长圆柱磁屏中的同轴载流圆环,借助其磁标势在复平面上的积分表达式,以围道变形和留数定理得到了一种收敛速度很快的屏蔽圆环互感级数表达式,该表达式比传统公式的运算速度快至少两个数量级。随后引入对磁标势的一种拟设,并借助磁标势在圆环所围区域上的跳跃性质求出屏蔽圆环磁标势的另一种级数表达式,其本征值依赖于零阶Bessel函数的正零点。在这种表达式基础上,求得放置于有限长圆柱磁屏中的同轴矩形截面圆柱线圈的自感和互感表达式,并将它们在数值计算中与有限元模拟的结果进行了对比,其结果显示所提出的表达式与有限元模拟结果具有很好的一致性。     

圆盘线圈自、互感的闭式解及其自感最优值

圆盘线圈是近年来兴起的无线能量传输系统中能量耦合的核心元件。通过引入广义超几何函数_pF_q将圆盘线圈的自感积分表达式化为闭式。类似地,通过建立完全椭圆积分与广义超几何函数之间的联系将同轴共面圆盘线圈的互感化为闭式。这些闭式解使上述电感计算问题不再需要数值积分。进一步,基于所得闭式解,分析了圆盘线圈的GPW（given piece of wire）优化问题,得到了给定导线所能绕制的圆盘线圈自感最大值,且达到最大值的圆盘线圈外半径与内半径之比是一个与导线几何参数无关的常数。数值计算表明所得公式与已有方法所得结果一致性较好。     

厚金属板与任意方位圆柱线圈间的电磁力计算

针对一个交流电激励的圆柱线圈倾斜放置于金属板上方时,它们之间的电磁作用力无法以传统方法进行解析计算的问题,引入高阶矢量势求解该问题,并采用矢量分析和Struve函数化简,可得到适用于任意方位圆柱线圈的二重积分表达式。所得结果表明任意方位圆柱线圈至多受到两个方向力的作用。在线圈轴垂直或平行于导电板的特殊情形,表达式可进一步简化为单重积分,而线圈将只受垂直力的作用。随后以数值算例对给出公式的有效性进行验证。数值结果表明,对于线圈轴的某个倾角,垂直力分量周期均值可以为零,而水平力分量周期均值将在某个倾角处达到最大值。当线圈通以直流电时,仅当金属板的磁导率与空气磁导率一致时线圈才不受电磁力的作用。     

平行轴圆柱线圈互感计算的新方法

运用倒数距离在圆柱坐标中的一种解耦展开公式,提出了以变形Bessel函数和变形Struve函数表示的平行轴圆柱线圈互感的新表达式。随后进一步对所得表达式进行了渐近展开以利于数值计算。数值计算表明,变形Bessel函数和变形Struve函数的单调性有利于提高平行轴圆柱线圈的互感计算效率,尤其对于径向较厚的扁线圈或圆盘线圈。相对于同样准确度的计算结果,提出的方法较已有的方法快1~2个数量级,而这些已有方法采用的是振荡的Bessel和Struve函数。最后,对于共面圆环提出了一种以Gauss超几何函数表达的闭式解,该解的正确性亦由数值计算确认。     

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。     

罗果夫斯基线圈互感系数的计算与测试

本文给出了罗果夫斯基(Rogowski)线圈截面上磁场强度不均匀时计算互感系数M值的公式,讨论了线圈截面是圆形和矩形时的结果。此结果适用于一般环形线圈。对于毫微亨量级的M值在振荡回路中进行了测试,理论值与实测值很好地符合。     

索末菲积分公式在圆柱坐标系和直角坐标系间的转换

索末菲积分公式可用于分析电偶极子在分层媒质中产生的电磁场问题。为了研究不同坐标系下的索末菲积分公式对电磁场表达式的影响,通过坐标系的平移和旋转得到了无限大空间中电偶极子磁矢位在不同圆柱坐标系下的表达式,利用贝塞尔函数和指数函数的积分公式将磁矢位的表达式从圆柱坐标系转化到直角坐标系,在这两种坐标系中讨论了坐标系的旋转角度与磁矢位表达式的关系。通过数值算例对理论分析进行了验证。     

线圈自感参数的计算

对线圈自感参数的计算提出了一个统一的计算方法。计算的关键在于确定式(4)中积分核函数M_(12)(z,z(?)),文中给出了两个实例。     

干式空心电抗器设计和计算方法

通过在绕组上方作无限长辅助圆柱面的方法 ,可以准确地计算出多层并联电抗器的自感和互感电势。介绍了选择导线、初定匝数和计算温升的方法 ,给出了空心电抗器设计的总体程序框图和计算实例。该方法准确性高 ,计算速度快     

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.     

Rogo wski线圈热膨胀效应产生测量误差的计算

热膨胀使Rogowski线圈尺寸变化进而改变线圈互感是电子电流互感器出现测量误差的原因之一。为定量分析计算热膨胀对Rogowski线圈的影响,采用理论分析与推导的方法得出常见类型Rogowski线圈骨架热系数和绕组热系数的计算公式。计算表明,圆形、矩形和跑道型截面Rogowski线圈骨架的热系数等同其材料热膨胀系数;线圈绕组的热系数近似2倍于其材料热膨胀系数。这种基于线圈热系数概念建立的热膨胀误差计算模型可用于设计高精度Rogowski线圈。     

干式空芯电抗器线圈径向厚度对自感几何系数及支路电流分布影响研究

深入开展35 kV干式空芯电抗器线圈径向厚度对自感几何系数及支路电流分布的影响研究,对提高35 kV干式空芯电抗器设计水平、工艺控制和电抗器的安全、可靠运行,具有重要意义。为此,文中通过有限元方法,研究了35 kV干式空芯电抗器线圈径向厚度对自感几何系数及支路电流分布的影响,研究结果表明:线圈径向厚度通过影响线圈的自感几何系数进而影响电抗器支路电流的分布、电抗器的总损耗,线圈径向厚度偏差加剧了包封温升。当第一支路匝数偏差1.5%时,可使支路二电流增大139.4%,总的功率损耗增大21.4%。     

PCB空心线圈位置误差分析与控制

PCB空心线圈采用CAD方法设计和先进的PCB加工工艺制造,具有很好的测量精度和参数一致性,但是,线匝密度较小,而且截面上磁感应强度梯度较大,从而影响了线匝沿圆周均匀分布的连续性,使其具有了离散分布特征。该文基于线匝的离散分布特性建立了PCB空心线圈位置误差的数学模型,并进行了详细分析。结果表明,线圈结构参数(匝数和环径比)和位置参数(偏心距和倾斜度)是影响PCB空心线圈位置误差的主要因素。由此提出了位置误差的控制措施,为PCB空心线圈的优化设计和应用提供了理论基础。     

任意空间位置线圈的互感计算方法

磁耦合谐振式无线电能传输技术通过空间分离线圈之间的电磁耦合实现电能的无线传递,耦合线圈尺寸的不同和相对位置的变化会引起线圈间的互感变化,继而影响无线电能传输系统的特性。以常见的矩形截面空心线圈为分析对象,对任意空间位置线圈间互感的计算方法进行研究,通过纽曼公式和细分求和法推导了互感的理论计算公式,为静态和动态无线电能传输系统的设计提供支持。在耦合线圈具有不同轴向距离、径向偏距及旋转角度等空间位置情况下,公式编程计算和实验测量结果都具有一致性,证明了计算方法的正确性。     

螺线管空心线圈电流传感器的研究

提出了一种用于测量小电流、带补偿线圈的新型螺线管空心线圈电流传感器,阐述了螺线管空心线圈的基本结构,分析了其结构参数对电磁参数的影响,给出了相关参数的计算公式.螺线管空心线圈输出电压较小且与被测电流相位相差90°,需增加积分电路,以放大输出电压信号并保证相位的一致.利用Matlab对线圈动态特性随参数的变化情况进行了仿真,给出了相应的幅频、相频特性.制作了实验模型,并进行了相关的实验,给出了实验数据,验证了理论分析和实验结果的一致性.实验数据表明该新型带补偿线圈的螺线管空心线圈精度高,线性度较好,抗电磁干扰能力强.     

The Prediction of Current Distribution in Induction Heating Installations

This paper describes a coupled equivalent circuit approach for predicting the current distribution in three-dimensional geometries having axial symmetry. Specimens of arbitrary cross section can be handled by this numerical method so long as they have circular symmetry about the coil axis. Several self-inductance and mutual inductance formulas are investigated, and the merits of these formulas for calculating the parameters for the equivalent circuit are compared. Experimental and theoretical results are compared for a variety of geometries. Current density probes were used to obtain the experimental results.     

新型PCB空心线圈电流互感器的设计与研究

为了进一步提高传统空心线圈的互感系数及其稳定性,以获得高精度的测量结果,提出一种新型PCB板空心线圈电流互感器。它具有全新的物理结构,通过其自身采取的抗干扰措施能够有效的抵抗外界的电磁干扰;并且,经过简单的组合即能有效地提高其互感系数。分析了新型PCB板空心线圈电流互感器的传感原理及抗干扰机理,给出了在不同电流级别下PCB空心线圈的结构以及一次导线的摆放特点,并针对其中一种设计结构制作了实际模型,进行了线性度与抗干扰能力测试,结果表明:额定电流为100A时,其测量准确度达到了0.2级,且具有较强的抵抗外界电磁场干扰的能力。