Rogowski线圈的结构与电磁参数的研究

电流互感器是电力系统中的重要设备,对电力系统的正常运行和精确计量起着十分重要的作用。随着国民经济的发展,各种供电电压等级不断出现,对电力系统的测量和保护准确度要求不断提高。Rogowski线圈主要用在测量交流大电流、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、线性度良好等特点。分析了3种不同截面形状(矩形、圆形和跑道形)的Rogowski线圈,针对不同截面形状的线圈建立了不同的数学模型,研究了Rogowski线圈结构参数(如线圈宽度、厚度和中心半径)和电磁参数(如线圈自感、互感和内阻)之间的关系。通过MATLAB软件对Rogowski线圈进行的仿真研究证明:从结构上来看,圆形截面的Rogowski线圈最优,跑道形次之,矩形最差。     

Rogowski线圈电磁参数对其动态特性的影响研究

在简单分析Rogowski线圈电流测量的基本原理基础上。给出了微分式Rogowski线圈的传递函数。根据传递函数，利用MATLAB仿真软件得到当电磁参数取值不同时线圈的阶跃响应以及幅频特性和相频特性曲线；详细分析了分布电容、取样电阻、线圈内阻和积分器时间常数对罗氏线圈动态特性的影响，并给出了改善其动态特性的一般方法和步骤，对于设计具有良好动态特性的罗氏线圈具有一定的参考意义。     

分布电容对Rogowski线圈动态特性影响研究

在简单分析测量脉冲电流的微分式Rogowski线圈的工作原理基础上,详细论述了Rogowski线圈分布电容的计算方法、测量原理以及分布电容对线圈动态特性(即时域和频域)影响机理.为确保传感器具有良好的动态特性,必须串接最佳阻尼电阻,给出了最佳阻尼电阻的计算方法.仿真和现场测试结果表明,本文提出的方法,对于设计具有合理电磁参数Rogowski线圈,确保传感器具有较好的动态特性,起到理论指导作用.     

自积分式Rogowski线圈的电磁参数对其频带影响的研究

对测量高频脉冲电流的自积分式Rogowski线圈的频带宽度特性进行研究,可以为在实际应用中优化线圈设计,提高测量精度提供参考.本文通过建立的Rogowski线圈等效集中参数模型,利用Matlab仿真软件定性地分析了内阻、自感、分布电容以及取样电阻等电磁参数对自积分式Rogowski线圈频带宽度的影响.结果表明,在满足自积分式条件下,线圈的内阻、自感系数、分布电容以及取样电阻应尽可能的小,以防止高频极点下降从而降低自积分式Rogowski线圈的频带宽度.根据仿真及分析结果选择一个自积分式Rogowski线圈的典型参数,并利用仿真验证了其测量脉冲电流的性能,从而验证了本文仿真结果的正确性.     

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。     

Rogowski线圈仿真的分裂算法

为了解罗氏线圈的动态特性,基于分布参数模型研究了一种Rogowski线圈仿真的分裂算法。该法将Ro-gowski线圈等分成若干段,提出每段Rogowski线圈离散时间的等效动态电源模型和Rogowski线圈的离散时间电路模型。该模型在任意长时间内与Rogowski线圈等效,而非在一个积分步长内,这降低了仿真的计算量;描述此模型的参数具有明确的物理含义,不仅可以通过计算求得,也可以通过测量确定,且具有最简单的电路结构和数学描述,可方便地应用于电流互感器装置的仿真之中。提出的方法适用于对均匀和非均匀绕包的罗氏线圈进行高精度的仿真,且方法简单、计算量少,易于实现编程,为罗式线圈电流互感器的研制提供了有效的仿真手段。     

一种用于测量脉冲大电流的新型盘形Rogowski线圈的研究

设计了一种用于测量脉冲大电流的新型空心盘形Rogowski线圈。由于其盘形绕组结构,该线圈自感较大,自阻较小,在自积分方式下具有较好的低频响应特性。介绍了这种盘形Rogowski线圈的设计方法和工作原理,分析了电磁屏蔽的机理,推导了自阻、自感、互感、杂散电容等参数的近似计算方法,并简单分析了频率响应特性。脉冲大电流试验说明,所设计的双层盘形Rogowski线圈具有良好的线性度、稳定的灵敏度和优异的频率响应特性。这种新型空心盘形Rogowski线圈在常规及特殊的环境中具有广阔的应用前景。     

Rogowski电流互感器中测量线圈的互换性研究

测量线圈具有互换性是Rogowski电流互感器进入工业化生产的要求。介绍了测量线圈互换性的概念,回顾了测量线圈的基本原理,利用线圈轮廓上磁感应强度分布和线圈等效电路,详细分析了Rogowski线圈的结构和电磁参数对其互换性的影响;在理论分析的基础上提出了提高线圈互换性的思路和方法。     

双面对称布线印制电路板型Rogowski线圈

印制电路板(PCB)型Rogowski线圈广泛用作复杂电磁环境下的电流测量传感头,其性能决定着电流测量的灵敏性和精确度。针对传统直连结构PCB型Rogowski线圈的不足,设计了一种双面对称布线PCB型Ro-gowski线圈,在PCB板双面均匀密布沿半径方向且两端带导孔的直连铜箔,通过外径导孔处小段圆弧连接布线铜箔呈对称结构,使得线圈结构对称且单匝线圈垂直于PCB板面并指向轴心;在输出端设置与绕线方向相反的回线以抵消垂直PCB平面的杂散磁场干扰。计算了线圈的电磁参数,研究了被测载流导线偏离线圈轴线及线圈外存在干扰电流时线圈与被测载流导体间的互感特性并测试了其互感值。实验测试结果与理论计算值相符,表明该PCB型Rogowski线圈一致性好,抗干扰性能强,适合于用作外界杂散磁场复杂情况下的电流测量传感头。     

基于自积分Rogowski线圈的脉冲电流传感器的建模研究

自积分式Rogowski线圈的体积小、频率响应高,是测量脉冲大电流信号的理想手段。本文分析了Rogowski线圈测量脉冲电流的原理,建立了自积分式Rogowski线圈分布式参数模型,分析了影响线圈频率特性的主要因素,采用电磁场数值分析方法建立了线圈三维电磁场模型,提取了线圈的电感、电容参数。利用求取的参数及等效电路,对其开环特性、闭环转移阻抗及相关影响因素进行仿真,仿真与实验结果对比表明了所建立电路模型的合理性,同时验证了参数的准确性。     

有源屏蔽的超导核磁共振成象磁体的设计

本文提出了一种具有有源屏蔽的核磁共振成象(MRI)超导磁体的设计方法。主线圈和屏蔽线圈几何参数的配合应使磁场中的所有12次以下谐波完全消除,以满足MRI装置对磁场均匀度的要求。屏蔽线圈和主线圈的磁矩正好相互抵消,使离磁体较远处的杂散磁场基本消除,以满足对杂散磁场进行屏蔽的要求。屏蔽线圈径向和轴向尺寸的确定综合考虑了屏蔽效果、超导线用量、屏蔽线圈和主线圈间电磁作用力以及低温容器结构尺寸的影响。文章给出了一个设计实例。     

加固底座参数对平板线圈电磁发射装置发射性能影响研究

为了研究底座参数对平板线圈电磁发射装置发射性能的影响,采用Maxwell 2D软件建立了二维电磁发射装置仿真模型并分析了底座材料、底座厚度、底座与平板线圈距离对电磁发射装置发射性能的影响。仿真结果表明:用合成纤维底座代替钢制底座,可大幅提高发射装置的发射性能;当采用钢制底座对线圈加固时,在保证机械强度的前提下,降低钢制底座的厚度,同时增加其与平板线圈的轴向和径向距离可有效提高发射装置的发射性能。在对仿真结果分析后,提出了底座的工程设计方法。仿真结果和设计方法对电磁发射装置加固底座的工程设计具有一定的指导意义。     

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.     

音圈电机的电磁场计算与分析

介绍了音圈电机的结构;以电磁场计算为基础,分析了磁路和电路参数对电机性能的影响;根据计算结果设计了一台样机,并进行了实验研究.仿真和实验结果验证了利用数值计算进行音圈电机设计的有效性.     

双管件电磁约束成形的电磁分布与均匀性变形研究

管件电磁胀形因其在轻质工领域具有成形极限高、回弹小等优点而得到广泛研究.然而传统电磁胀形过程中,存在轴向变形非均匀的问合金加题,制约了这一金属加工技术的发展.为此文中在驱动线圈和成形工件引入一约束管件来改善电磁力的分布特性,构建了基于双管件电磁约束成形方法.仿真结果表明,通过调节约束管的高度和电导率可以使成形工件取得比较高的轴向变形均匀度.此外,电磁力和成形速率的对比分析进一步表明采用基于双管件电磁约束成形方法时轴向均匀变形长度为36.3 mm,该值是传统电磁胀形方法下的2倍.显然,通过合理的引入一约束管件亦可以调节电磁力的分布规律,该研究为改善电磁力分布方式的创新提供了新的研究思路.     

Rogowski线圈结构参数仿真研究

Rogowski线圈作为一种电流传感头,适当选取其电气参数,有利于提高测量的可靠性和精确度.分析了罗氏线圈结构尺寸与电气参数的关系,建立了线圈的数学模型.对基于Matlab环境下所作的不同结构参数下的仿真结果(时域和频域特性)进行比较,总结出结构尺寸对线圈特性的影响规律,提出优选方法.     

利用SABER软件包辅助设计一种可连续调节消弧线圈

闸流式消弧线圈是一种快速、可连续调节的消弧线圈,由于这种消弧线圈结构特殊,同时又必须满足系统较高的要求,因此设计出能满足要求的闸流式消弧线圈比较困难。为此,采用了一种新型的仿真设计方法。首先,建立消弧线圈的铁心模型、线圈模型;然后,根据消弧线圈的实际结构将建立的铁心和线圈模型组合构成消弧线圈的模型,这种模型不仅反映了消弧线圈的基本电磁特性,还反映了消弧线圈的空间结构,其模型的电磁参数根据其空间结构参数计算;最后,建立消弧线圈系统的测试模型。利用SABER仿真软件对设计消弧线圈的特性进行了较全面的估算,通过实验和仿真结果的比较可以看出,文中提出的仿真模型具有较高的精度,其仿真结果比较准确地反映了消弧线圈的特性;利用该设计方法提供的参数制成的消弧线圈产品达到了设计要求。     

并联双线圈式直流接触器电磁机构合闸动作特性研究

直流接触器是新能源系统以及电动汽车中配置最为广泛的开关电器之一。而直流接触器的动态特性是衡量直流接触器性能的重要指标之一。本文以并联双线圈式直流接触器为研究对象，建立了直流接触器电磁机构的动力学模型，利用基于Adams与Maxwell的联合仿真研究方法对直流接触器的电磁机构进行合闸过程的仿真分析，研究结果表明，机构合闸动作的仿真合闸时间与试验合闸时间相吻合，验证了该仿真方法的正确性；同时研究了弹簧参数和线圈参数等因素对机构合闸运动特性的影响，研究发现在一定范围内弹簧预压力变化对合闸时间影响不大，线圈安匝数增大会导致合闸时间变小，线圈内阻增大会导致合闸时间变大且动触头弹跳更剧烈。本文的仿真方法与结果能为直流接触器电磁机构的改进设计与优化提供一定参考。