电力系统高压真空断路器分合闸线圈的烧毁原因及预防策略研究

在对电力系统高压断路器分合闸线圈烧毁的原因进行分析时,可以从投切故障等方面着手。通过研究断路器合闸线圈故障以及操作机构二次回路故障,对分合闸线圈烧毁的问题进行深入分析。本文通过分析影响分合闸线圈烧毁的各种因素,提出了有效维护分合闸线圈烧毁的各项举措。     

电磁流量传感器灵敏度研究

根据电磁流量计的测量原理以及磁路欧姆定律,分别对影响传感器灵敏度的线圈匝数、磁导率、线圈宽度和传感器长度等因素进行了分析、仿真和标定。试验结果表明,传感器灵敏度与线圈匝数和线圈宽度成正比;导磁材料硅钢片能有效增强磁感应强度。Maxwell仿真表明,增加了硅钢片之后磁感应强度沿电极连线增强约12%,沿管道内壁增强约20%,传感器增益标定值提高12.7%;对于6英寸传感器,采用标准线圈。当传感器长度为6.1~9.1英寸时,既有效利用了线圈产生的磁场,又实现了最经济设计。     

电磁感应式位置传感器研究

为了实现对各种行程与定位系统进行准确的位置测量,针对电磁感应式位置传感器的电磁感应系统展开研究,在了解电磁感应系统工作原理的基础上,利用毕奥-萨伐尔定律推导出了余弦形式的激励线圈在空间某一点处所产生的磁感应强度的计算公式,并进一步通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析软件建立了电磁感应式传感器的模型,并对其进行了仿真分析.结果表明:激励线圈周围产生的磁感应强度大小成对称分布,且在距离激励线圈平面±2 mm的范围内强度较大.同时,感应线圈中电流大小成正弦规律变化,且频率与激励源频率相等.由分析结果可知,实际设计中选取传感器移动转子与激励线圈之间的距离为2 mm较为合适.     

电感式磨粒传感器中非铁磁质磨粒的磁场特性

在电感式磨粒传感器中,非铁磁质磨粒主要通过涡流效应改变传感器线圈的磁场分布,进而改变线圈的等效电感。建立传感器线圈时谐电磁场与非铁磁质球磨粒耦合关系的有限元模型,模型计算结果表明:磨粒感应出的涡流场减小了磨粒内部的磁感应强度,同时改变了磨粒外部磁感应强度;磨粒引起传感器线圈电感变化率随线圈激励频率的增加而增大,并趋向于一极限值;线圈电感变化率随磨粒半径的减小而迅速衰减。实验研究的结果证明了模型计算的正确性。     

面向曳引钢带缺陷检测的径向磁化电磁传感器仿真研究

针对曳引钢带缺陷检测提出了一种径向磁化电磁传感器,实现曳引钢带缺陷的精准检测.基于电磁耦合和高导磁材料的聚磁特性,采用有限元分析方法建立起径向磁化电磁传感器的等效模型,分析了聚磁铁芯宽度和线圈安匝数对径向磁化电磁传感器测量处磁感应强度大小的影响规律.结果表明,宽度为1 mm的聚磁铁芯具有最佳的聚磁效果,测量处磁感应强度随着安匝数增加而增大并趋于饱和;接着,选取曳引钢带断丝和磨损两类典型缺陷,进一步仿真分析了其缺陷程度与测量点处磁感应强度的映射关系,结果表明,测量点处磁感应强度随着缺陷程度增加而减小;最后,对研制的径向磁化电磁传感器进行性能测试,并将其应用于曳引钢带缺陷检测实验中,测量值与仿真值的最大相对误差为7.8％.     

电磁定位系统中发射线圈半径优化设计

电磁定位系统中通常以多匝线圈来作为发射装置,以磁偶极子定位模型为基础来实现电磁定位技术.然而传统计算电磁定位的方式,只是将多匝线圈的半径简单归一化为一常数r,而忽视了线圈与线圈之间的差异性.对多匝发射线圈建立起多磁偶板子模型,并利用该模型来修正传统计算公式中多匝发射线圈的半径.仿真实验计算多匝线圈的磁感应强度表明,在环数一定的情况下,随着层数的增加,优化后的效果越明显,对计算接收线圈的感应电动势更为准确.     

无线电能传输系统谐振线圈优化设计

以磁耦合谐振式无线电能传输系统两线圈等效电路模型为例,详细分析了谐振线圈的线圈半径、导线半径和线圈匝数等参数对谐振线圈电感和空载时的品质因数的影响;在电源频率为13.56MHz时,得出谐振线圈的优化参数如下:电感值为2.634×10-5 H,分布电容值为5.229×10-6μF,线圈半径为50mm,导线半径为1.05mm,线圈匝数为10匝。该优化结果对磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究具有一定的参考价值。     

基于有限元分析的间隙检测线圈间距优化研究

针对中低速磁浮列车间隙传感器通过轨道缝隙时悬浮间隙值测量存在较大误差的问题,采用有限元分析的方法对间隙传感器内的检测线圈间距进行优化。利用ANSYS软件建立双线圈过40 mm轨道缝隙的三维仿真模型,对间隙传感器在不同线圈间距下进行垂向检测特性和额定悬浮间隙时横向过轨道缝隙的检测特性进行仿真。得到了不同线圈间距下的误差分布曲线,仿真结果表明:检测线圈间距为87 mm是满足误差要求的最小线圈间距,为最优的线圈间距。     

无线电能传输系统谐振线圈优化设计

以磁耦合谐振式无线电能传输系统两线圈等效电路模型为例,详细分析了谐振线圈的线圈半径、导线半径和线圈匝数等参数对谐振线圈电感和空载时的品质因数的影响;在电源频率为13.56MHz时,得出谐振线圈的优化参数如下:电感值为2.634×10-5 H,分布电容值为5.229×10-6μF,线圈半径为50mm,导线半径为1.05mm,线圈匝数为10匝。该优化结果对磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究具有一定的参考价值。     

图解铁磁交流稳压器

交流稳压器通常是利用铁磁非线性特性构成,属于铁磁稳压器,它是由铁磁饱和元件再加谐振电容构成的稳压器。1、铁磁饱和现象一个线圈通过电流时,线圈中便有磁场产生,描述这个磁场有两个物理量,一个是磁场强度,用H来表示,它与线圈的圈数和流过线圈的电流强度的乘积(又称安匝数)有关;另一个是磁感应强度(又称磁通密度),用B来表示,B的大少除与安匝数有关外,还与线圈中的介质有关。如果介质是空气,那么H和B数值相等,如果介质是铁磁材料时,同一线圈流过同样的电流     

低频振动能量收集装置的设计和数值模拟

针对低频振动条件,设计了一种高效的振动能量收集装置。该装置形成闭合磁路,大幅度提高了能量获取能力;同时利用多齿结构,提高装置中线圈磁场变化的频率,使其适应于低频振动环境。论文在介绍了装置的结构和工作原理后,借助Ansoft Maxwell软件进行了数值仿真。利用静态仿真对比了不同相对磁导率的导磁材料以及不同气隙宽度对线圈最大磁感应强度的影响;利用动态仿真给出感应电压和能量损耗。根据仿真数据计算了该振动能量收集装置在1 Hz低频振动下所能达到的最大平均功率,该功率远高于已见报道的同类装置的功率值,表明该装置能为无线传感器网络节点供电。     

基于Magnet-MATLAB的微型磁通门联合仿真研究

针对Magnet在微型磁通门仿真分析时时间过长的问题,提出了一种将Magnet与MATLAB联合进行仿真分析的方法.基于Magnet建立磁通门探头3D模型,经仿真计算,得到被测磁场对应的感应线圈磁通;联合MATLAB将得到的感应线圈磁通转换为等效的小电流,经与激励电流叠加后,通过软件Flux提供的公式分别计算出受被测磁场影响下感应线圈磁通的变化情况;总磁通对时间求导,获得感生电压.在微型跑道型铁芯磁通门条件下,通过对Magnet仿真与Magnet-MATLAB联合仿真的计算结果比较表明:当外磁场小于5 μT时,2种仿真磁通门输出信号最为接近;与对全模型采用Magnet仿真计算用时超过30 h相比,联合仿真计算时间大幅减小,不超过10 min.     

磨粒径向分布对电感式磨粒传感器测试结果的影响

根据电感平衡原理,设计了用于磨粒在线测量的电感式磨粒传感器.分析了传感器的测试原理和磨粒通过传感器线圈时径向分布对测试结果的影响.通过计算线圈内测试面的磁场分布,提出了提高线圈测试面磁场均匀性的设计准则.建立了磨粒位置偏离线圈中心时,磨粒磁化场的磁通求解模型.模型计算结果表明,磨粒径向位置的改变,使得线圈各横截面上磁化场的磁通发生了变化.当线圈达到一定长度后,磁化场的磁链变化很小.因此在保证传感器线圈测试面磁场均匀性和线圈长度的前提下,磨粒径向分布对测试结果的影响可忽略.研究结论为分析电感式磨粒传感器测试结果一致性和优化传感器的结构设计提供了理论依据.     

基于矩形线圈水平分量磁场分析的脉冲漏磁检测研究

针对铁磁性材料金属的缺陷检测,提出了一种基于矩形线圈水平分量磁场分析的检测方法.在涡流和漏磁理论基础上,建立了矩形激励线圈检测仿真模型.仿真表明:矩形线圈的下方水平磁场平整,当线圈轴线与缺陷方向垂直时,线圈底部水平分量的磁场与缺陷形成90°夹角.在铁磁性金属材料中,铁和空气介质处相对磁导率不一致导致磁场的偏转,产生了较强的漏磁场.在非铁磁性金属中,磁感线在缺陷处分布较为平滑,并不存在漏磁现象.搭建了检测平台,并分别在缺陷边缘和上部放置了Hall和GMR巨磁阻传感器进行检测.实验结果表明:在铁板表面,z分量磁场是涡流场和漏磁场的矢量叠加,磁场强,但与缺陷深度并没有线性关系;x分量磁场是单一的漏磁场,与缺陷深度存在线性关系,可以对缺陷进行定量分析.     

管道机器人无线发射装置磁场分布研究

针对管道机器人无线通信定位精度低和距离近的问题,提出一种管道机器人发射装置的并行多级线圈结构,提高空间中电磁线圈的磁场发射强度.利用ANSYS对不同匝数的单级线圈进行仿真,仿真结果表明在线圈激励电压一定的情况下,线圈产生的磁场的强度与线圈匝数无关;在符合技术等指标要求下,线圈的产生的场强大小与线圈的级数成正比关系.     

Analysis on background magnetic field to generate eddy current by pulsed gradient of permanent-magnet MRI

In this paper the analytical expressions for the magnetic field H and induction B in iron-pole plates generated by MRI gradient coil are given using line-current and the multilayer dielectric plate model with the mirror-image method.Eddy current emanates from the magnetic flux in the iron-pole plates.In order to fully suppress the eddy current,this magnetic flux should be fully eliminated.The research results indicate the magnetic permeability of the resist-eddy plate must be bigger than that of magnetic po...     

石英挠性加速度计中补偿环的优化设计

温度对石英挠性加速度计力矩器磁路的稳定性有着极大的影响,进而使标度因数发生变化。为了提高石英挠性加速度计的稳定性和测量精度,首先利用ANSYS有限元仿真分析磁路中气隙处的磁场分布,确定了力矩线圈最优工作位置,减少因摆片上下摆动引起的测量误差;然后对比了在-20℃~60℃时有无补偿环对工作气隙磁通密度的影响,验证了补偿环的温度补偿作用;最后结合实验数据,对温度在20℃~60℃范围内变化时补偿环的尺寸进行了优化。结果表明,在线圈最优工作位置以及补偿环适当尺寸下,工作气隙磁场的温度稳定性得到了很大提高。     

基于粒子群优化算法的线圈系统设计

采用磁变模拟法,模拟舰艇在海洋上航行进行旋转和摇摆,在地磁场的作用下产生的涡流磁场,来实现对舰艇涡流磁场的测量.为了更精确地模拟地球磁场,首先需要创造一个均匀度相对较高的磁场空间.基于此目标,采用粒子群优化算法,以线圈系统的均匀度为目标函数,通过迭代的方式,对线圈系统的位置参数和匝数参数进行优化计算找到最优解.依据最优解,结合实验场地的特点和实际线圈系统的搭建情况,对线圈系统产生的磁场的均匀度进行了模拟仿真,建立了一个在中心区域均匀度高于95％ 的相对均匀的磁场空间.     

高速自锐侵彻战斗部引信动力学响应与磁场特征研究

在当今军事技术的快速发展中,高速自锐侵彻战斗部在毁伤深埋高价值硬目标与多层建筑时,具有巨大的战略价值。本文通过建立动力学响应和磁场分析模型,深入研究自锐战斗部侵彻6m C40混凝土靶板和多层钢筋混凝土靶板时引信的力学与磁场响应特性,为提高侵彻自锐战斗部毁伤精度提供支撑。在引信动力学响应的研究中,战斗部侵彻混凝土靶板历程,侵蚀后的靶板呈现出漏斗形状,随着战斗部侵彻的深入,应力波的稀疏效应逐渐减弱,战斗部的速度线性衰减,并在最终进入稳定侵彻模式的过程中,速度下降约52%。由于应力波在战斗部内部的传递与叠加导致引信位置检测的过载信号较为震荡。在引信磁场分析的研究中,地磁倾角为90°、地磁偏角为0°（即地磁场垂直于靶板中心线）时,X、Y轴磁通密度幅值小、信号无规律、穿层特征不明显;Z轴磁通密度幅值大、信号规则、穿层特征明显。地磁场强度越大,钢筋半径越大,地磁倾角越大,侵彻靶板层信号特征越明显。而Z轴磁通密度不受地磁偏角影响。     

Multi-pole fine magnetic scale for high-resolution magnetic encoders evidenced by a simplified method

Magnetic encoders are widely used in linear and rotary positioning applications, specifically under harsh environments. The finer the magnetic pole-pitches of the magnetic scale in magnetic encoders the higher the resolution of the encoder. Conventional non-structured magnetic scales can be achieved with ease by dedicate magnetizing fixture at a pole pitch larger than 1 mm. It becomes extremely difficult to magnetize the poles with pitch much <1 mm, say, 0.1 mm. We propose a simple magnetic grating structure to alleviate this difficulty and verify its feasibility. The magnetic grating was first designed according to the demagnetization curve of a permanent magnet with proper dimensions to attain high magnetic flux density. Simulation results showed that periodical signal of sinusoidal nature can be obtained from such a magnetic grating being magnetized by merely a single magnetizing the grating as a whole. The periodicity conforms to the 1:1 ratio of pole-width and groove-width. Magnetic flux density in z direction increases enormously with decreasing detection gap. These results are significant for signal processing. Experimental results by using a simplified verification method confirm the simulated results. Instead of by magnetizing, the precision of such a magnetic encoder is governed solely by the precision of machining the pole-groove structure. The proposed method can thus be easily achieved by various high precision machining methods such as wire-EDM, laser-beam machining, or photo-lithography, and etc.