HEMP和LEMP的实验室产生方法

分析了高空核电磁脉冲(HEMP)和雷电电磁脉冲(LEMP)的特性,介绍了实验室产生强电磁脉冲的方法.设计了一种电磁脉冲模拟装置,该装置由Marx发生器和吉赫横电磁波(GTEM)室组成.为了获得前沿小于10ns的电磁脉冲,该装置采用了前沿陡化技术.初步实验研究表明,采用这种装置能够产生波形参数满足要求的高空核电磁脉冲和雷电电磁脉冲.     

基于固态开关RSD的电磁脉冲焊接装置设计

电磁脉冲焊接是利用脉冲大电流发生装置通过磁场驱动线圈在微秒量级的洛伦兹力作用下将金属管件箍缩变形,实现金属管件与材料高速连接的新兴技术.该技术不仅能应用于同种金属焊接,还能实现异种金属、金属与非金属的焊接,且施工过程不存在污染物的排放,工业应用潜力巨大.高效长寿命的电磁脉冲焊接装置是工业化应用的前提.为提高装置寿命,提出采用固态反向开关晶体管(RSD)器件取代现有的气体开关方案,解决了使用气体开关存在电极烧蚀的问题;此外,该方案使用集磁器和多匝线圈结合的磁场驱动技术提升了装置的能量利用率.基于所提方案设计原理样机,可在储能1.08 kJ、电流峰值120 kA的条件下实现70 mm2配电电缆的可靠焊接,为电磁脉冲焊接装置的研制提供了新思路.     

75kW高频淬火机的维护

高频表面淬火是感应加热表面淬火的一种,常用频率为60～70kHz及200～300kHz,功率为30～100kW,是电子管式高频发生装置。钢件硬化层深度一般为1～2mm,加热速度可达1000℃/s。冷却方式为水冷或油冷。 其工作原理为:感应线圈通过交变电流时,产生交变磁场,使位于磁场内的工件产生同一频率的感应电势,从而在工件中产生涡流,达到很大值,并且聚集在小范围内,引起热效应,将工件加热到临界点以     

地下工程内部设备控制系统电磁脉冲防护的研究

为保证地下工程内部设备控制系统及其电子设备不被电磁脉冲干扰和破坏,必须研究其电磁脉冲的防护问题。通过对核电磁脉冲的产生机理及其进入工程内部的途径、电磁脉冲的基本防护技术的分析,在电磁脉冲对工程内部设备控制系统干扰测试的基础上,找出控制系统的薄弱环节,给出其电磁脉冲防护的基本方法。这对电磁脉冲防护问题的解决具有一定的参考价值。     

强电磁脉冲模拟技术

为了对核电磁和雷电电磁脉冲等进行模拟研究,研发了由Marx发生器和GHz横电磁波室组成的电磁脉冲模拟装置。介绍了该装置的组成及工作原理、产生的高空核电磁和雷电电磁脉冲后分析了电路参数对核电磁脉冲波形的影响并用光纤场测量仪GC-202-1测出了用该装置产生的电磁脉冲波形。初步实验研究表明,用这种装置能够实现对强电磁脉冲的实验室模拟。     

核电磁脉冲模拟装置

在分析核电磁脉冲特性的基础上 ,讨论了由 Marx发生器和 GTEM室组成的核电磁脉冲模拟装置。介绍了该装置的组成、工作原理 ,并通过仿真计算得到核电磁脉冲波形。实验表明这种装置能实现对核电磁脉冲的实验室模拟。     

基于传输线充电技术的高功率电磁脉冲源

为研究高功率电磁脉冲的产生,本文以高阻抗输出的Tesla变压器型高功率脉冲驱动源为充电装置,应用传输线充电技术实现高功率亚ns电磁脉冲的调节,阻抗渐变传输线和同轴波导转换双脊喇叭天线实现亚ns电磁脉冲的有效辐射.研制完成的辐射试验装置能够输出重复频率100 Hz,最大场强距离积294 KV,频谱分布在0.4～1.0 GHz的高功率电磁脉冲.     

电磁脉冲模拟器仿真与实验研究

为了获得电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布情况并用时域有限差分法对自建的电磁脉冲模拟器进行了建模和数值仿真,并用三维瞬态电场测量系统和瞬态磁场测量系统实际测量了模拟器工作区间内的瞬态电磁场。仿真和测量结果表明,该电磁脉冲模拟器可产生上升沿为20~30ns的强电磁脉冲,且二者吻合较好。基于建立的模型得到了有界波电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布规律:电磁脉冲强度由工作区间中心向两侧逐渐减小,随高度的增加,电磁脉冲强度逐渐增大。基于上述模型通过数值仿真可检验电磁干扰和电磁防护实验结果的准确性。     

等离子弧淬火单片机控制系统的研究

等离子弧淬火热源装置热效率高,成本低,有巨大的发展潜力.等离子弧淬火单片机控制系统通过双反馈环节(高速反馈控制环节和低速总体趋势控制环节)实现淬火过程中对淬火电流的稳定控制,使系统在特殊干扰下或失控时工件得到快速保护而不被烧蚀.设计的等离子弧淬火单片机控制系统的控制过程具有智能调节功能,可提高工件淬火稳定性从而提高淬火...     

针对H型线圈的电磁脉冲焊接仿真及线圈截面结构影响分析

电磁脉冲焊接是一种环保、便捷的固态焊接技术,在异种金属焊接中具有广阔的应用前景.作为主要部件的焊接线圈,其结构是影响焊接质量的关键因素之一.该文针对常用的H型焊接线圈,建立了铜板-铝板电磁脉冲焊接的有限元仿真分析模型,该模型耦合了电路模块、磁场模块及固体力学模块,计算焊接过程中放电回路的电流、磁场的分布情况、工件上的涡流及所受洛伦兹力、工件变形的速度和位移,同时结合焊接窗口理论对采用三种典型截面结构H型线圈(5-5H,2.5-5H,7.5-5H)进行电磁脉冲焊接时工件的碰撞过程和焊接效果进行对比分析.结果表明,线圈截面结构不同,会引起铜板、铝板的位移和形变区域的改变,从而使碰撞角度、碰撞速度、碰撞前端点移动速度及其变化产生差异.相同焊接能量下,2.5-5H、5-5H、7.5-5H型线圈的碰撞角度和碰撞前端点移动速度在焊接窗口范围内的时间长度分别为0.5μs,0.5μs和0.65μs,对应的焊缝长度分别为1.0150mm,1.2026mm和1.4407mm.由此可见,对于H型线圈,在一定范围内,铜板侧线圈较铝板侧越宽,越有利于实现焊接.该文研究可为H型焊接线圈的设计提供参考.     

电磁场对大功率直流电源pn结排布的影响

在大功率整流电源的制作设计中,一个很重要的问题是如何解决输电线上交变电流对pn结的电磁影响。交变电流会在空间产生交变电磁场,交变电磁场的分布直接影响着整流电源中pn结的排列设计。各输电线上的交流电流都会在空间产生电磁场,其中输入输出交流电的两输电线对空间电磁场的分布起着举足轻重的作用。从麦克斯韦方程组出发,以有限长的平行直导线为模型研究了载有交流电的两输电线周围的电磁场分布,可以直接用于指导整流电源的设计。     

Design of a coil geometry for generating magnetic field to evaluate biological effects at 85 kHz

In recent years, the use of induction‐heating systems has increased and wireless power transmission (WPT) systems have been discussed. These applications are installed close to a human body. Therefore, it is important to discuss the effects of alternating magnetic fields and to evaluate electromagnetic interference. This paper discusses the design procedure of a magnetic field generator to evaluate the electromagnetic interference at 85 kHz that is being studied in WPT systems for EV and HEV. The magnetic field generator presented in this paper consists of a single‐phase inverter circuit that uses SiC‐MOSFETs and an air–core inductor that is used as the coil for generating a magnetic field. In particular, this paper shows that the coil used for generating magnetic field needs to reduce the winding voltage to generate higher magnetic flux. In addition, this paper presents the design procedure of the proposed coil structure that can satisfy some limited conditions. The experimental results of the proposed system rated at 82 kHz and 100 A are presented.     

三相交流螺旋通道磁流体推进器

本文提出一种新型交流磁流体推进器结构一三相交流螺旋通道磁流体推进器.在给定磁场边界条件的情况下,分析了螺旋通道区域的磁场的分布.在此基础上,推导了推进器的电磁力、电磁功率、电磁效率与各参量的关系式.最后论述了这种结构的推进器与已经提出的交流磁流体推进器相比所具有的优点.     

瞬态弱磁场测量系统的研究

为评估变电站内瞬态电磁干扰对保护和控制设备的影响及所用防护措施对干扰抑制的效果,须测试分析瞬态干扰,故而开发了一套频率范围0.1～100MHz,幅值范围0.005～50A/m的瞬态弱磁场测量系统,并在电磁脉冲模拟器下进行了初步标定。实验结果表明该测量系统满足瞬态弱磁场测量的要求。     

基于垂直中继的U型高压线路无线供电系统设计

为解决110 kV输电线路杆塔侧在线监测设备的供电问题,文中创新提出一种基于垂直中继的U型高压线路无线供电系统。首先结合互感耦合理论与有限元仿真,提出U型无线供电系统的整体设计方案,实现杆塔侧在线监测设备长距离、大功率、高效率、宽频带的无线供电。在此基础上建立系统级仿真模型,对U型无线供电系统的距离特性、频率特性、负载特性及电磁分布特性进行分析,验证了设计方案的可行性和电磁兼容性。最后搭建实验平台,在600 kHz的工作频率和1.2 m的传输距离下,系统输出功率达到73.58 W,能够满足杆塔侧在线监测设备的实际功率需求,为无线电能传输技术在高压设备供电领域的应用提供了参考依据。     

基于多目标粒子群算法的变电站5G天线布点

为了减轻5G基站天线引入变电站后对站内敏感设备带来的电磁干扰，并对站内各监测设备处的5G信号进行优化，提出了一种基于多目标粒子群算法的变电站5G基站天线布点方法，即以变电站敏感设备处的射频场强不能超过规定的电磁兼容抗扰度限值为约束条件，以站内监测设备接受信号的Pareto最优解作为目标函数，采用多目标粒子群算法在变电站相关布点区域内寻找出最合适的基站天线布点。以500 kV官渡变电站为例，按照其内部实际的空间布局，利用本文算法得到4种天线布点安装方案，都能使得站内所有敏感设备处的射频场强低于10 V/m抗扰度限值，同时还能使得站内各监测设备处的平均信号分别提升3.77、6.37、4.34、4.58 dB,监测设备信号的方差分别减少了15.07%,12.64%,14.62%,14.78%,说明了本文算法即可以在一定程度上提升监测设备处的信号强度，还能使得站内各监测设备处信号的离散程度减小，使得信号在监测设备处覆盖更稳定，能为实际工程中变电站内5G基站天线的布点提供一定的参考。     

考虑硅钢片二维矢量磁特性的复数E&S模型

电工材料电磁特性的精细模拟是决定电工装备电磁场分析与损耗计算正确与否的关键因素之一。提出了一种能够描述硅钢片二维矢量磁特性的复数E&S模型,该模型既能够考虑交变磁化,又能够考虑旋转磁化的影响。基于硅钢片二维磁特性测量实验,提出了利用1个周期内磁能密度平均值计算模型中有效磁阻系数,利用磁滞损耗密度计算有效磁滞系数的方法。推导了结合复数E&S模型的磁场有限元分析公式,并以环形铁心模型为例,将复数E&S模型与传统E&S模型的计算结果进行了对比研究,指出复数E&S模型与有限元结合时既能够节省计算时间又能够保证材料特性模拟的准确性,是一种更适用于工程应用的矢量磁特性模型。     

带导磁体的轨道式电磁发射电枢的电磁仿真

为了增强轨道式电磁发射电枢的获得的电磁力,将导磁体安装到电枢上以增强电枢获得的磁感应强度。利用相关电磁仿真软件的稳恒磁场求解器分析电枢及导磁体上磁感应强度分布,验证了导磁体的增强效果。利用其涡流场求解器,在发射系统加载50kHz交流电,分析发射初始时电枢上电流密度的分布情况。结果发现导磁体的存在对电流密度分布没有明显的影响。     

数字正交基模磁通门传感器电路

正交基模磁通门相比传统平行激磁二次谐波磁通门具有宽频带、低噪声、小体积的优势。为满足地磁导航、电磁跟踪等领域的应用要求,进一步增大响应带宽,建立了数字正交基模磁通门传感器仿真模型,搭建了由高速ADC、FPGA、高精度DAC组成的硬件电路,采用了磁通门信号数字处理的方案,开发了相关FPGA程序,验证了数字解调方案的正确性和可行性。经测试,数字正交基模磁通门传感器带宽达到15 kHz,具有明显优势,同时在正交补偿、增益校准等智能化方面展现了良好的前景。     

高速铁路弓网离线电弧电磁辐射特性的试验研究

高速铁路系统电磁环境十分复杂,其中弓网离线电弧产生的电磁辐射是高速铁路系统最重要的电磁干扰源之一。利用高速弓网关系试验台开展了大电流、高速条件下的弓网离线放电模拟试验,测量了不同牵引电流及不同行车速度下放电辐射场的时域波形,经快速傅里叶变换后得到了离线放电电磁辐射的主要分布频段、分布疏密程度、典型频率值等特征,探讨了放电辐射特性随牵引电流和行车速度的变化规律及原因。研究表明：在大电流、高速条件下,弓网放电电磁辐射能量主要分布于0~100 MHz的频率范围,其中分布最密集频段为45~55 MHz,起弧电磁辐射强度大于熄弧电磁辐射强度;在100~700 A的牵引电流区间内,放电辐射场的幅值随电流增大而增大;相同牵引电流下,频域峰值对应的频率值随车速增大而逐渐变小。该研究结果为弓网电弧电磁辐射干扰的机理研究以及防护提供了试验数据和参考依据。