考虑漏磁效应的新型磁控可调电抗器的磁路建模和特性

为了扩大磁控可调电抗器(Saturable-Core Controllable Reactor,SCCR)的电抗调节范围并保持良好的线性控制特性,设计和研究一种基于磁放大原理的新型磁控可调电抗器结构,该电抗器铁心磁路中设置有气隙。论文分析了该可调电抗器的磁化机理和控制特性,利用三维有限元方法(FEM)计算了新型磁控可调电抗器的磁场分布,建立了考虑漏磁效应的磁控可调电抗器的等效磁路模型。研究结果表明,新型磁控可调电抗器的电抗控制特性线性调节范围宽,对直流偏磁电源容量要求小。通过将仿真计算与样机测试结果比较,验证了所建立等效磁路模型的正确性和有效性,对新型磁控可调电抗器的设计和应用具有参考价值。     

基于电容测试的磁流变弹性体磁控电学特性研究

磁流变弹性体(MRE)主要是由橡胶基体与软磁颗粒组成的复合材料,其最大的特点就是在外磁场作用下拥有良好的磁控特性。以MRE作为电介质设计试验电容器,建立外加磁场可调的电容试验测试系统,通过在磁场作用下对电容的测试研究MRE的磁控电学特性。研究结果表明,以MRE为电介质的电容器具有优良的磁控电容特性,电容的变化与磁场的变化成正比,即体现了MRE的介电常数与外磁场大小存在正比关系。另外,MRE中软磁颗粒含量、增塑剂的含量及粘度、制备条件的不同对MRE电容器的磁控电容特性也有显著的影响。     

不拆卸灭弧室测量真空度的技术研究

为了使用磁控放电法开展真空开关真空度的不拆卸测量 ,研制了一种新型的“两半组合式”磁场线圈 ,不用拆卸灭弧室 ,就可以使用磁控放电法测量灭弧室真空度。由于这种新型的磁场线圈产生的轴向磁场与螺线管相近 ,提高了真空开关真空度的不拆卸测量精度。给出新型磁场线圈的磁控放电的原理、真空度测试仪电路及真空度标定实验曲线。     

考虑ΔE效应的磁控电抗器振动特性分析

在磁控电抗器气隙填充负超磁致伸缩材料能够减振。但是超磁致伸缩材料的杨氏模量E在磁场中会发生变化,即具有ΔE效应。本文针对这一特点,基于有限元法建立了考虑垫块ΔE效应的磁控电抗器电磁-机械耦合模型,对磁控电抗器的振动特性进行了分析,最后对定制的磁控电抗器样机的振动加速度进行了实验测量,仿真和实验结果验证了所建立数学模型的正确性,为电工装备减振降噪提供了理论依据。     

磁控开关的研究与应用

目前水位检测在产品上的多为干簧管类,应用成熟但需要有导线引入到开关上;磁控类开关通过磁场感应导线不与水接触,安全可靠性高,但产品应用不成熟,大多靠测试定义产品性能,由于磁控可有效利用距离小,容易出现问题。鉴于磁控开关在水位检测上突出的优势,本文根据磁控开关的工作原理,建立浮子永磁体模型,通过仿真得到永磁体磁场空间分布,结合霍尔电气性能,匹配合适的磁控开关有效控制距离;再通过磁控开关实际应用测试,定义开关的有效行程,从而实现磁控开关的有效应用。该研究为此类磁控开关的应用有指导意义。     

磁控超导限流器直流绕组结构改进方法仿真研究

通过改变直流绕组结构,可以改变磁控超导限流器(饱和铁心型)磁场分布,有利于减小励磁成本。提出了一种具有新型直流绕组结构的磁控超导限流器,按照设计要求对铁心与线圈的主要参数进行了详细设计。针对超导绕组的电磁特性提出了改变直流绕组的结构及采取不均匀绕制方法,用以减小超导绕组分布的磁场强度,增大其通流能力的方法。通过ANSOFT有限元分析软件分析了限流器不同结构下的磁场强度分布及最后的限流效果。仿真结果表明,改变限流器直流绕组结构,能有效增大交流侧磁饱和程度,减小直流超导绕组磁场分布,增大其通流能力,磁控超导限流器限流能力满足预期要求。     

一种永磁装置中磁场的有限元分析

本文研究了非线性磁场的数值计算方法，通过对磁控阴极溅靶磁场进行了计算和分析，给出了一种实用方案，使得装置性能得到明显改善。     

磁控形状记忆合金蠕动型直线电机研究

磁控形状记忆合金(MSM)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料，不仅变形率大，易于控制，动态响应速度高，而且功率密度大和机电能量转换效率高，特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。该文首先介绍MSM材料在磁场作用下的变形机理与磁控特性，然后分析利用仿生学蠕动原理将MSM小步距的位移累加形成直线电机所需要的大行程的工作原理，而后论述蠕动型MSM直线电机的设计与控制方法，最后给出样机的试验结果。     

短间隙磁控放电离子电流特性及影响因素研究

传统Penning磁控放电理论测量真空间隙要求真空间距大于10mm,无法测量现有短间距1~7mm触发真空开关内部真空度。因此,本文实验研究了在短间隙1~7mm条件下,磁控管放电离子电流特性及其影响因素。实验结果表明,Penning磁控放电下随着气压由10-4Pa向10-1Pa增加时,离子电流波形由三角波逐渐向方波转变,并非呈一方波不变。在电场和磁场满足Penning磁控放电着火条件下,离子电流峰值只受电场影响,与磁场无关;离子电流脉冲宽度只受磁场的影响,与电场无关。离子电流峰值与电荷随气压的变化呈幂函数变化。     

磁控形状记忆合金旋转执行器研究

基于磁控形状记忆合金(magnetically controlled shape memory alloy, MSMA)在磁场作用下变形并具有形状记忆功能的特性,提出一种通过超越离合器将MSMA元件产生的直线运动变为旋转运动的执行器结构,在永磁体偏置磁场基础上,通过改变控制磁场励磁电流的大小和频率可实现转速控制。采用有限元法进行MSMA执行器的磁场分析与控制特性仿真,分析旋转机构的机械特性,推导了位移与转速表达式。设计并研制MSMA旋转执行器试验样机,将试验结果与理论计算值进行对比,并分析二者存在差异的原因。样机试验结果表明MSMA旋转执行器机理和设计方法可行。     

大开距纵磁结构触头磁场特性的数值分析

通过分析几种用于中压真空灭弧室中的触头结构,探讨了将它们应用在高压真空灭弧室中的可能性。并用有限元的方法对单极线圈式和杯状纵向磁场触 头结构在大开距条件下的磁场特性进行了仿真计算。采用改变部分触头结构参数的方法来优化磁场分布,在分析计算结果的基础上探讨了将它们应用于高压真空灭弧室中的可行性。结果表明,在大开距条件下即使经过优化,1/3匝线圈式纵磁触头结构和杯状纵磁触头结构所产生的磁场也不足以控制真空电弧,而1/2匝线圈式纵磁触头有较强的纵向磁场,适合于大电流的开断。     

纵向磁场真空灭弧室结构分析

纵向磁埸真空灭弧室在结构上具有很多优点,目前世界各国都已得到广泛的应用。本文通过下列六个方面进行了分析。 (1) 纵向磁埸强度大小与电弧电压的关系。以及对分断能力、触头开距、触头直径影响的分析; (2) 涡流纵向磁埸大小和时间滞后关系的实测,减小触头表面涡流的几种措施及其效果; (3) 平面整体对接触头和镶嵌对接触头结构的分析及其发展趋势; (4) 双边线圈,单边线圈和屏蔽罩线圈三种不同结构纵向磁场分布的分析和应用范围; (5) 加强触头部分机械强度引起纵向磁场线圈电流分流的分析及计算和实测; (6) 纵向磁场触头材料的选择。 最后总结了上述的分析,并提出纵向真空灭弧室结构的合理设计的途径。     

两种新型的纵磁结构真空灭弧室的研究比较

提出了两种新型的双极和四极纵向磁场的真空灭弧室电极结构 ,并对它们进行了纵向磁场的计算比较 ,结果表明双极纵磁结构较四极纵磁结构产生的纵向磁场大 ,极限开断电流也要大 ,实验结果也证明了这一点     

纵向磁场作用下触头间隙间的真空电弧形态变化的分析

正确的利用纵向磁场可大大改善真空灭弧室的分断能力，文中介绍了利用外加磁场的方式及在触头背面设置线圈产生纵向磁场的方式所做的各种真空电弧电流下的性能，分析了两种方式下的试验结果，研究了纵向磁场和真空电弧间的相互作用。     

纵磁结构真空灭弧室的三维磁场数值分析

根据单积分法原理编制了一套三维磁场计算软件,对杯状纵磁、1/2匝线圈纵磁、四极纵磁三种结构的真空灭弧室自生纵向磁场进行了三维数值分析,给出磁场的总体分布以及几个主要参数对磁场分布的影响,并且对其中两种结构的磁场进行实际测量,验证了该软件计算的准确性.     

基于正交设计的杯状纵磁真空灭弧室磁场特性分析

采用正交设计方法对杯状纵磁触头的杯厚、杯指数等7个触头设计参数进行实验设计，用三维有限元方法对实验方案进行磁场特性分析，其中磁场特性包括纵向磁感应强度、纵向磁场滞后时间以及导体电阻值。通过对实验结果进行方差分析，得出了触头设计参数对磁场特性影响程度的定量关系，由此找出影响杯状纵磁触头磁场特性的显著因素与非显著因素。对显著因素和实验结果进行回归分析，得出杯状纵磁触头磁场特性与显著因素关系的回归方程。采用正交设计方法，大大减少计算次数，提高计算质量。得到的结果可以为真空灭弧室的研究和设计提供参考。     

新型真空灭弧室1/3匝线圈纵磁触头三维磁场仿真

设计了一种新型真空灭弧室线圈式纵向磁场触头结构,这种不对称式结构中,静触头具有两层以串联方式相连接的线圈,而动触头侧无任何线圈,使动触头结构大为简化,机械强度得以加强,而动触头质量的减轻将有利于触头开断速度的提高。利用有限元方法建立三维结构模型并仿真,在电流分别处于峰值和电流过零时,得出静触头表面、触头间隙中心平面和动触头表面上的纵向磁场分布以及纵向磁场的滞后时间。仿真结果表明,该不对称式触头结构具有较强的纵向磁场,电流过零后的剩余磁场小、滞后时间短,且导电回路电阻较小。     

一种高开断能力两级纵向磁场电极结构的真空灭弧室

设计了一种两级纵向磁场电机结构的真空灭弧室，对其三维磁场颁地计算分析，并将这种电极结构进行了装管试验，试验表明这种电极结构在燃烧弧期间的电弧电压降低，它的开断能力与其他结构相比有大幅度提高。     

改善真空灭弧室纵向磁场分布的研究

本文对真空灭弧室触头纵磁场进行了研究,并提出了一种触头结构,以期增强纵磁场效应。由于这种改进结构,使触头的烧蚀减少,并已被实验证明。本文也给出了相应的数学模型和计算机程序。     

非均匀分布纵磁控制真空电弧分布的初步研究

与传统的纵向磁场与真空电弧作用的认识不同,提出了在真空灭弧室的触头间加入非均匀分布纵向磁场来抑制真空电弧在大电流下的收缩,从而提高其开断能力这一思路.设计了一种相应的电极结构,并通过计算和实验分析了它的纵向磁场分布及参数的影响.