增强型电磁轨道炮瞬态温升时空分布

轨道瞬态温升时空分布特性对于增强型电磁轨道炮发射效率具有极其重要的作用。该文从接触电阻瞬态特性、枢轨接触压力瞬态特性的角度,对轨道电阻焦耳热与摩擦热共同影响轨道瞬态时空温升的分布特性进行研究。通过发射试验得到的炮口电压、轨道电流、电枢位移等数据建立这几个物理量之间的数学模型,计算分析了增强型电磁轨道炮枢轨接触电阻瞬态特性,获得了轨道接触电阻焦耳热分布;应用瞬态接触压力计算方法模拟枢轨接触压力的瞬态特性,获得了轨道摩擦热分布。为研究轨道瞬态温升时空分布特性,通过电枢运动位移、速度与时间的关系,对轨道进行分段建立瞬态温度场计算模型并采用电-磁-热耦合的计算方法,得到了以电阻焦耳热与摩擦热为热载荷共同作用下的轨道温升时空分布特性。数值模拟结果表明:随着电枢高速运动,摩擦热随之逐渐上升,接触电阻热较小;发射过程中临近炮尾的轨道温升较大,表明了炮尾轨道为热管理的关键部位,为电磁轨道炮的热设计提供了理论依据。     

电磁发射弹丸膛口磁场分布特性分析

电磁发射弹丸出膛瞬间导轨电流从电枢转移到引弧器或消弧器,导致膛口磁场发生快速变化.该文针对电磁发射弹丸出膛时存在的特殊电弧现象,首先采用柯西电弧模型分析膛口电流转移过程,获得转移过程中引弧器上的电流.其次通过建立导轨回路和引弧回路三维瞬态磁场仿真模型,得到电流转移过程中的磁场仿真模型.最后再通过双目视觉原理测量弧根运动...     

电枢膛内位置及速度的直接接触式测量方法

目前电磁轨道发射装置中膛内电枢位置测量多采用B-dot磁探针。但在连续发射的模式下,电枢电流不连续,B-dot磁探针失效,需要新的测量方法检测电枢经过关键位置的时刻及运动速度。为此,根据轨道发射装置的结构特点,提出采用直接接触式测量方法。即在电枢配重中安装金属纤维,同时在绝缘隔板中沿电枢运动方向分布金属触头,金属触头与外接电源相连接;电枢运动时,其配重中的金属纤维与金属触头接触时,回路闭合,在取样电阻上获取高电平信号,该信号上升沿即为电枢位置信号。同时根据相邻电平上升沿的时间差以及所对应金属触头的间距,可以获得电枢在膛内的速度。在实际发射实验中,利用该方法准确测得发射过程中电枢的位置,及对应发射速度,且该测量有效地避免了发射过程中烟雾及弧光的影响。     

单级同步感应线圈炮电枢的磁场-温度场有限元分析

为了研究电枢在同步感应线圈炮发射过程中的温度分布规律以及影响电枢温度分布的因素,依据瞬态涡流场和计算传热学的相关理论建立单级同步感应线圈炮电枢磁场-温度场耦合分析的数学模型,利用APDL建立了电枢和驱动线圈的有限元模型,将线圈炮发射过程中电枢中感应的焦耳热损耗作为体积热源,通过顺序耦合的方法实现电枢的磁场一温度场有限元...     

电磁驱动器驱动线圈温度场数学模型研究

电磁驱动器是用脉冲或交变电流产生磁行波来驱动带有电枢弹丸的发射装置,利用驱动线圈和电枢间的磁耦合机制工作,本质上是一台直线电动机。热损耗影响电磁炮的效率和性能,驱动线圈内过高温升会降低线圈的机械强度和绝缘材料的绝缘性能影响其使用寿命,甚至会烧毁线圈,所以在提高线圈炮初速和射速时必须考虑温升的影响。分析了线圈炮结构原理及发射原理,在单级感应线圈炮机电模型基础上建立了单发瞬态温度场数学模型,根据传热学原理建立了驱动线圈多发稳态等效热路模型以计算线圈内部导热。     

潮湿环境下中压电缆接头早期故障的演变规律及特性

由于目前缺乏对电缆接头早期故障演变过程的研究,为此根据实际运行场景设计了潮湿环境下的电缆接头早期故障模拟试验,得到不同放电次数下的电缆接头早期故障电流变化规律、绝缘损伤、气隙内积水位移等特征,分析早期故障演变过程,并根据故障时的电极构成特征将早期故障分为第1、第2阶段,提出了早期故障2个阶段各自的特征。在此基础上建立了电弧位置固定时的早期故障仿真模型,仿真分析了电弧温度的变化、固体绝缘部分的高温区域形成以及电弧区域的热量散失等现象。综合试验与仿真结果认为,移动位置电弧与重燃电弧共同构成早期故障的第1阶段。当电弧位置临近接头接地点,早期故障将进入第2阶段。当闪络痕迹贯穿绝缘表面时,将形成永久性故障。该研究结果为早期故障特征识别与监测提供了理论支撑。     

电磁发射弹丸膛内磁场分布特性的三维数值分析

针对电磁轨道发射装置内膛的强磁场环境进行了分析,通过电磁扩散方程耦合运动场和电磁场,考虑速度趋肤效应对磁场分布特性的影响,得到导轨和电枢的电流分布计算模型,并基于毕奥-沙伐定律推导了弹丸内膛磁感应强度的计算公式,从而建立了弹丸内膛磁感应强度的三维数值计算模型。以平面导轨电磁发射装置为例,对其弹丸中轴线磁场分布特性进行三维数值仿真,并对弹丸静止和运动2种情况下的数值仿真结果进行了对比分析。结果表明:弹丸运动情况下的弹丸中轴线上的磁感应强度相比弹丸静止情况下的要小,峰值达到3 T,并沿弹丸长度方向迅速衰减,700 mm处的磁场基本降为0,为制导弹丸上的器件布局提供了有益参考。     

高压直流继电器电弧运动仿真分析与实验研究

电弧是影响高压直流继电器性能的重要因素,研究电弧运动特性及其灭弧措施对提高其电寿命和可靠性具有重要意义。该文基于磁流体动力学(MHD)建立了高压直流继电器电弧等离子体的三维数学模型,对不同外加磁场、不同银蒸气浓度和增设纵向绝缘栅片条件下的电弧运动进行了一系列的仿真计算,得到不同条件下的电弧电压;通过计算弧根的位置坐标对电弧运动进行表征,得到弧根运动曲线。利用高速摄像机拍摄燃弧过程,对仿真结果进行验证。结果表明,触头烧蚀产生的银蒸气不利于电弧的熄灭并阻碍电弧运动;外加磁场作用下触头断开后的一段时间内,电弧在较小范围内做随机运动,是造成烧蚀的主要阶段,增大外加磁场有利于缩短随机运动时间;增设纵向绝缘栅片将提高电弧电压,加快电弧的熄灭。     

模拟低压限流断路器开断特性的数值方法及其应用

本文提出一种用以模拟低压断路器开断特性的数值方法,它把开断过程分为快速机构动作、电弧停滞、电弧运动和熄弧等几个阶段。在机构动作过程中,采用了磁场、瞬态电路和机械运动方程相耦合的求解方法,计算中考虑了触头间的电动斥力和热脱扣器及其它元件的内阻,电弧数值模型基于实验,这些都导致开断过程计算结果和实测结果比较一致。文中还介绍了提出的模拟方法在预测断路器限流特性、选择最佳结构参数及开断波形数值分析方面的应用。     

关合电容器组高频涌流对真空灭弧室绝缘特性的影响研究

研究发现单断口或者常规串联双断口真空断路器，无法有效提高电容器组开断参数、降低重击穿概率的原因为无法避免高频涌流电弧对触头表面的烧蚀破坏，从而导致断口绝缘强度大为降低。研究获得了高频涌流电弧烧蚀对真空断口绝缘强度和串联断口分压特性的影响规律；高频涌流电弧烧蚀对单个真空灭弧室和串联双真空断口绝缘强度的影响规律及串联断口的分压规律。实验结果表明，真空灭弧室受到涌流电弧烧蚀后场致发射电流大大增加，触头表面破坏越严重场致发射电流越大。触头都受到烧蚀后的串联双断口各自分压约50%，而未受烧蚀灭弧室与受烧蚀灭弧室的串联双断口，前者分压大于70%。以上研究成果可为提高断口绝缘强度、提升断路器电容器组开断参数及降低重击穿概率提供理论参考。     

接闪阳极参数对雷电弧材料损伤数值分析的影响

接闪材料遭受雷电直击损伤的数值分析中尚不清楚阴极-放电电弧-阳极结构下材料参数对损伤分析的影响。为此,该文以飞机常用金属和复合蒙皮材料为研究对象,基于热等离子体电弧的磁流体动力学理论,建立雷电电弧的电-磁-热-力多场分析及其与材料的耦合模型,研究不同材料参数对雷电弧材料损伤数值分析的影响。结果表明,接闪阳极材料的电导率和热导率变化会改变电弧-材料界面的电流和能量分布及其耦合过程,影响各过程对材料致损的贡献。接闪材料表面的洛伦兹力、磁感应强度和电流密度随着电导率和热导率变化0.1～20倍时,其峰值最大可分别改变622.2%、172.5%和63.5%,峰值位置最大可分别变化-54.8%、59.4%和-53.1%。该文可为接闪材料的雷击损伤数值分析和耐受能力改进提供参考。     

ZN-28真空断路器触头弹跳的原因及处理

真空断路器是以真空为灭弧介质和绝缘介质的，在开断电路且交流电流过零时，只要在相反电极上不产生新的阴极辉点，电弧弧柱内的金属蒸气和带电粒子在极短的时间内扩散而被电极和屏蔽所捕捉，则电弧熄灭，空间的绝缘强度迅速恢复，因此，其灭弧速度和绝缘介质恢复速度都快。     

定子线圈压力注入树脂技术

本文介绍了山东济南发电设备厂引进瑞士ABB公司生产的空内冷发电机的定子线圈维修技术，通过压力注入树脂的方法填充定子线圈与铁心之间的间隙，避免由此产生的电晕对定子绝缘的损伤。     

SF6断路器灭弧室内短路电流开断过程仿真研究

SF₆断路器灭弧室为封闭式结构,难以直接观测到开断过程灭弧室内各物理场的变化情况,为此建立灭弧室内开断过程的电-热-流体多物理场耦合仿真模型,研究开断过程中各物理场的变化规律。研究发现：当电流在开距较小时过零易导致电弧重燃,电弧的熄灭必须具备足够的吹弧气流速度与介质恢复强度;在开断30 kA短路电流时,电弧最高温度约18 000 K,熄弧后弧隙温度迅速降低到3 000 K以下;压气缸内气体压力随触头运动逐渐增大,最大可达1.0 MPa;吹弧气体速度随喷口的打开逐渐增大,最大速度为253 m/s,冷态气体会带走大量电弧能量并不断压缩电弧半径,为电流过零创造有利的熄弧条件;弧隙最大电场强度随间隙距离与电压变化,一般出现在静弧触头端部与动弧触头弧角处。研究结果可为SF₆断路器短路开断过程与机理分析提供理论支撑。     

电流互感器试验(11)

10绝缘热稳定试验和机械强度试验10.1绝缘热稳定试验电流互感器一次绕组的绝缘在额定连续热电流和额定系统最高工作相电压的作用下,由于热效应使绝缘内的温度升高,同时在高电场作用下介质内产生的介质损耗使绝缘内温度在上述热效应的基础上进一步升高,温度的升高又使介质损耗加大,这一     

三维瞬态涡流-电路-运动系统耦合问题的新解法

提出一种分析瞬态三维电磁场-电路-运动系统耦合问题的新方法,该方法考虑了外部电路、材料非线性、涡流影响以及运动等因素,适用于工程计算。对于三维瞬态涡流场与电路耦合问题,应用Crank-Nicholson法进行求解;对于运动问题,应用一种非协调网格技术的插值运动边界法进行求解;三维电磁转矩的计算应用节点力法实现。为验证该方法的有效性,将其应用于Team Work问题10、 24以及24的运动模型的分析与计算,得到的结果误差均小于2 %且计算时间明显缩短,即该方法能较为高效准确地解决瞬态三维电磁场-电路-运动系统耦合的问题。     

基于气吹灭弧模型研究工频电弧发展及抑制机理

文中基于MHD理论,利用Comsol Mutiphysic仿真平台对110 kV输配网气吹灭弧装置所产生的高速气流与电弧耦合进行研究,发现装置气吹起始灭弧时间点控制在电弧暂态发展的早期,即雷电脉冲波峰过后至第一个工频周期的时间范围内为熄弧的最佳时机,期间电弧具有电导率处于低值状态、弧柱半径小及能量较孱弱的特点,所以设置在此阶段内吹弧能保证彻底熄灭电弧恢复绝缘.     

双流制牵引供电系统电分相“车-网”电气耦合研究

随着经济的快速发展与城市规模的不断扩张,不同供电制式的城市地铁与市域铁路的互通互联需求日益迫切。基于重庆江跳线双流制牵引供电系统实际参数,构建了双流制“车-网”耦合模型,分析了正常过分相工况的“车-网”电气暂态特性;基于动态“弓-网”电弧模型,研究了机车双流制切换失败工况下,“弓-网”弧光特性与“车-网”暂态耦合特征;充分考虑机车过分相极端故障工况,建立了分相绝缘器沿面放电模型,分析了分相绝缘损坏与双流制切换失败叠加工况下的“车-网”暂态耦合过程。基于仿真结论给出相应的运维建议,为过电压抑制、绝缘器件选型提供必要支撑。     

基于光学特性测量的XLPE劣化状况评估

对抢修现场的电缆绝缘层XLPE进行热、电、光学性能的快速测量,可为评估电缆绝缘状况提供数据参考。选取运行30年和未使用的备用110 kV XLPE电缆,取绝缘内层XLPE进行10～60 d的加速热老化,每10 d取样完成羰基吸收强度、交联度、热分解温度、透光强度、折射率、电导率和工频击穿强度参数测量,并对比热电性能与光学性能的变化关系。结果表明羰基吸收强度在老化开始阶段即增大,其他参数在老化进行40 d后出现明显变化,并且透光强度和折射率与其他参数呈现单调变化趋势。测量结果证明了热电性能与测量的光学参数变化关系,初步验证了基于折射率与透光强度测量的、用于电缆电缆绝缘劣化状况评估的方法的可行性。     

环保型高压电机用环氧浸渍树脂的性能与应用研究

本文对环保型ELAN 3232-300 HV1环氧浸渍树脂的常规性能、黏温特性、储存稳定性和耐热性能进行了检测与研究。制备了模拟高压电机绝缘结构的线棒和线圈试样，对线棒和线圈试样进行了电气性能检测，并对H级绝缘结构进行了热评定试验。结果表明：环保型ELAN 3232-300 HV1环氧浸渍树脂的固化挥发份低、贮存稳定性好，热重点斜法温度指数为211，耐温等级为H级；浸漆后的线棒和线圈试样具有优异的电气绝缘性能和耐热老化性能，H级绝缘结构的温度指数为182。该环保型ELAN 3232-300 HV1环氧浸渍树脂适用于F级、H级高压电机绝缘结构的VPI绝缘处理。