电磁脉冲板件焊接设备研制及镁/铝合金板焊接实验研究

镁合金、铝合金作为轻质材料,因具有优异性能可替代传统钢材而广泛应用于轻量化设备制造中.然而,由于镁合金与铝合金物理、化学性能存在差异,使得传统工艺难以实现两者之间的良好焊接.电磁脉冲焊接(EMPW)借助电磁力实现金属材料的冶金结合,有望解决镁合金、铝合金的焊接难题.为探究电磁脉冲焊接镁合金-铝合金的可行性及影响因素,该文从电磁脉冲焊接原理着手,研制出一套28kJ的电磁脉冲焊接设备原型机,并在此基础上研究镁合金板(基板)、铝合金板(飞板)电磁脉冲焊接所需外部条件(放电电压和焊接间隙)以及镁合金自身力学特征对焊接条件的影响.结果显示:电磁脉冲焊接技术能够实现镁合金、铝合金板件的可靠焊接;在一定范围内,放电电压的升高能够提高接头的机械性能;焊接间隙的增加使接头的机械性能先提高后降低.此外,镁合金板件自身特殊结构导致的力学各向异性也将影响接头的机械性能,相同条件下,与轧制方向成0°时,焊接所得接头拉伸强度最佳;与轧制方向成90°时,接头拉伸强度最低.该文可为电磁脉冲焊接镁合金-铝合金板件提供技术支撑和理论参考.     

不可逆电穿孔时组织电导率变化对电场和温度的影响

为了研究不可逆电穿孔过程中组织电导率对组织内电场分布及温度的影响,采用有限元分析软件COMSOL建立了小鼠肝脏的球形肿瘤及椭球形肿瘤的数值模型;通过改变组织的电导率,得到肿瘤及正常组织内不可逆电穿孔电场、温度的分布情况。结果表明:组织电导率随着穿孔过程的发展逐渐增大。组织电导率变化前后,2种肿瘤模型中的各项数据如下:1)不可逆电穿孔电场消融的肿瘤体积与肿瘤总体积之比分别从0.867 7升至0.927 0(球形肿瘤)以及从0.451 1升至0.772 1(椭球形肿瘤);2)不可逆电穿孔电场造成正常组织损伤的体积与肿瘤总体积之比分别从0.745 9降至0.678 2(球形肿瘤)以及从0.816 4降至0.603 6(椭球形肿瘤);3)温升1℃的正常组织的最大体积只有肿瘤体积的1.16%,说明正常组织的温升对组织整体温度变化的影响较小。因此,组织不可逆电穿孔过程中,增大电导率能在促进电脉冲对肿瘤的消融效果的同时减小其对正常组织的损伤,且脉冲作用造成的组织温升不会造成组织的热损伤。     

变压器空载电流谐波低频测量方法

变压器空载电流谐波的幅值及成分可以检查铁心的饱和程度,并判断是否有匝间故障。变压器出厂试验时通常采用容量较大的工频电源进行空载电流谐波测量。为了减小试验电源容量,提出一种采用低频电源代替工频电源进行变压器空载电流谐波测量的低频测量法。该方法通过施加两个低频率的电压测量低频下的涡流电流和空载电流谐波幅值,再根据对涡流电流的补偿计算折算至工频下的空载电流各次谐波含量和总谐波含量。并对单相变压器进行仿真和试验验证,采用15Hz的折算结果与工频50H实测的空载电流各次谐波含量K(k)及总谐波含量THDi误差均小于1%。结果表明,所提方法折算准确度高,而且能成倍减小试验电源容量。     

现代功率谱估计在绝缘子污秽诊断中的应用

针对现有绝缘子在线监测系统基于泄漏电流时域特征分析的诊断和预警很难分析其表面的污秽放电状况的问题。提出了绝缘子泄漏电流信号的功率谱分析法。它采用现代功率谱估计中的AR参数模型在MATLAB中运用Burg算法估计不同污秽状况下的绝缘子泄漏电流数据,并结合泄漏电流时域特征进行了联合分析。结果表明,不同污秽状况下绝缘子泄漏电流的功率谱特性有显著区别,将现代功率谱估计与时域特征分析相结合综合分析可以更好地掌握绝缘子表面污秽放电状况并做出较准确的预警。     

采用LED光纤传感器的绝缘子串泄漏电流测量方法

测量绝缘子串的泄漏电流是目前监测输电线路绝缘子串表面污秽状态的主要手段之一,然而由于输电线路环境的复杂性,常常会伴生出大量的电磁干扰,会在泄漏电流的采集源头产生噪声从而导致采集失真。为提高传感器测量绝缘子泄漏电流的抗干扰能力和准确度,采用廉价稳定的光学器件—发光二极管(light emitting diode,LED)设计并制作了1套光纤传感器装置,利用光电转换和光信号的稳定性,以3片XP-160绝缘子串为试验对象,取盐密为0.05～0.2mg/cm2,在同一相对湿度(85%)下,采用逐渐加压法监测绝缘子串的泄漏电流。经试验验证,该光纤电流传感器可以实现选择性测量泄漏电流的正半周波或者负半周波,经过改进使用差分电路后可以实现测量全波泄漏电流,其零休时间<1ms,波形响应时间<0.1ms,测量电流的灵敏度达到40V/A,线性拟合度均>99.94%,频率响应在1～10kHz范围内,可以满足对泄漏电流测量的基本要求。     

基于现场可编程门阵列的全固态高压ns脉冲发生器

为研究ns脉冲电场诱导肿瘤细胞的凋亡效应,结合Marx发生器原理和全固态开关技术,研制了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的多参数可调全固态高压ns脉冲发生器。该发生器主要包括高压直流电源、Marx电路、FPGA控制电路和负载4部分。Marx电路采用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为控制开关代替传统的火花间隙开关,用二极管代替电阻。FPGA产生多路同步触发脉冲信号,通过光纤进行隔离后可作为MOSFET的原始控制信号,同步驱动多个MOSFET。FPGA控制电路控制充电电压和输出脉冲的宽度、频率,并具有保护功能。实验结果表明,该脉冲发生器可产生幅值(0～8kV)连续可调、脉宽(200～1 000ns)灵活可变、频率(1～1 000Hz)独立可控,前沿35ns的高压ns脉冲,为进一步探索ns脉冲电场生物医学效应奠定了基础。     

直流陡脉冲复合电场用于变压器油净化时其脉冲波形选择

为了探索电场净化变压器油的新方法,寻求一种净油效果更好的脉冲波形,首先对油中胶体杂质在电场作用下的受力情况进行了理论计算,然后采用超宽频时域介电与阻抗谱仪对现场不同老化程度变压器油的介电常数进行了实测,最后对方波脉冲和指数衰减脉冲等时变电场的频谱进行了理论分析。分析和实验发现,时变电场可以作用于溶油胶体使之和油分子更容易实现微观上的分离,并且只有宽频带的时变电场才可以广泛作用于不同胶体杂质而提高净油效果;指数衰减脉冲的幅频特性衰减缓慢,并且上升沿陡、脉宽较宽的指数衰减脉冲的低频、高频分量都很丰富,具有更宽的频带。通过以上理论分析和实测,确定了上升沿陡、脉宽较宽的双极性指数衰减脉冲是较理想的脉冲源波形,有望显著提高电场净化变压器油的效果。     

采用稳健统计与B样条函数处理频率扰动记录单元异常数据

北美电网监测系统(FNET)是在配网侧实时采集电网频率的广域测量系统。由于硬件故障或网络中断,频率扰动记录单元(FDRs)采集的数据不可避免地包含尖峰或缺失数据段等异常数据,在剔除尖峰同时常用的一维中值滤波,弱化频率波动的细节信息无法弥补缺失数据段。针对此一问题,提出了融合稳健统计和B样条函数的频率异常数据处理方法,它通过设定阈值辨识尖峰值,采用B样条基函数的线性组合重构原始频率序列,引入曲线粗糙度控制B样条基函数学习过程中存在的过拟合问题。该方法仅在局部范围内处理频率异常数据,能最大限度地保留频率波动信息,且计算简洁,能实现任意阶B样条函数的构造及学习,易于推广到其他时间序列的数据预处理。     

Low Li ion diffusion barrier on low-crystalline FeOOH nanosheets and high performance of energy storage

Nano Research - To obtain symmetric supercapacitors (SCs) with high energy density, it is critical to fabricate an electrode with wide potential window and excellent capacitive performance. Herein,...