电磁冲击加载平板线圈的有限元分析

电磁冲击加载中,成形线圈是电能转化为磁场能的载体,使毛坯产生塑性变形的关键部件。介绍了平板线圈电磁驱动基本原理,通过ANSYS多物理场模拟平板线圈的简化模型,系统研究了线圈几何参数对轴向电磁力的影响;探讨了线圈驱动下驱动片上所受轴向电磁力分布规律及线圈参数对成形设备能量利用率的影响。仿真结果显示:随线圈匝数增加电磁力呈指数增加,随匝间距的增加呈指数减少,随起点距呈近似指数减小;轴向电磁力在线圈距中心轴2/3区域达到最大值;减小电感值有利于提高成形效率。     

多级管状线圈加载装置的线圈优化及电参数影响

高能率粉末压制时加载速度不够大,会导致无法获得更高致密度粉末制品。通过电磁炮原理结合高能率粉末压制技术提出一种多级管状线圈冲击加载装置,利用演变法获得了不同线圈截面形状。采用有限元软件建立加载装置的仿真模型,分析计算了线圈截面形状和线圈级数以及电参数对铁芯电磁力的影响规律。结果表明:当线圈的截面形状为正方形时,产生的磁感应强度值,磁场梯度,铁芯的加载速度最大。相同高度下,线圈级数为三级能够产生较大的电磁力。增大电压或电流和减小线圈的阻值,可以获得更大的电磁力和加载速度,当产生电磁饱和时,进一步增大电压或电流和减小线圈的阻值是无意义的。为加载装置的设计优化提供了参考。     

TC4钛合金焊接管件端口电磁胀形校圆线圈的分析

校形线圈的结构参数是影响管件校形精度的重要因素,针对直径23mm,壁厚1mm的TC4钛合金焊接管件端口进行电磁校圆,通过改变线圈截面形状、层数以及线圈与管件的相对位置,采用数值模拟方法研究胀形时管件受到的电磁力和不同结构参数下校形线圈的电感和电阻,得到了成形瞬间的放电电流波形。将模拟结果与实际情况进行比较,结果表明:放电回路电感一定时,矩形线圈自身电阻较小,产生的电磁力较大;校形能量低时可以采用增加校形线圈层数来提高管件校形精度,过多增加校形线圈层数后校形精度提升不明显;合理选择校形深度可以改变电磁力的分布,提高管件端口圆度。     

管状线圈轴向冲击加载装置的结构参数优化

金属粉末冲击压制过程中获得高密度金属粉末制品的关键参数是冲击力和压制速度,采用更高效的加载装置是一个必须解决的难题。提出一种基于管状线圈的电磁冲击压制成形装置,建立了管状线圈轴向加载装置的数值模型,采用ANSYS有限元软件开展了结构参数对电磁冲击力的影响规律研究,获得了相关的位移—电磁力特性曲线,运用MATLAB进行加载速度的分析。仿真结果表明断磁环的相对位置、长度和厚度与轴向电磁力的大小有直接关系;线圈最佳高径比为2.12时,加载装置冲芯加载速度最大;铁芯线圈差值比为-0.27时,产生的轴向电磁冲击力最大,且铁芯质量相对较小。为金属粉末冲击压制装置设计提供了一种新的思路。     

CD型铁芯电感量的一种测量方法

提出CD型铁芯电感量的一种测量方法,对电感外加缠绕线圈,在缠绕线圈两端加上电压,通过改变线圈两端电压来控制流经铁芯电感中间的电流,准确测量电压与电流,获取两者的幅值与相位差,通过计算获得被测铁芯电感量,并通过与电桥测量结果和出厂技术参数相比较,验证该方法的可行性和实用性。     

基于压电材料的薄膜型声学超材料隔声性能研究

本文利用COMSOL软件研究了一种基于压电材料的薄膜型声学超材料的隔声性能,分析了压电块外接电路的电阻和电感对其隔声性能的影响,并探讨了其在汽车顶板上应用的可行性。研究表明,加入压电块的薄膜型声学超材料隔声性能明显提高;外接电路的电感和电阻仅在传声损失峰值所对应的频率处对材料的传声损失有影响,传声损失峰值随电阻或电感的增大而减小,峰值位置基本不随电阻或电感而改变;外接电路中电阻对传声损失峰值的影响明显弱于电感;复合了压电薄膜型声学超材料的汽车顶板相比于单一钢板压制的汽车顶板具有更好的隔声能力。     

雷电冲击试验冲击电压发生器调波电阻的确定

在进行雷电冲击试验时,需对冲击电压发生器的调波电阻(波前电阻Rf、半峰值电阻Rt)进行调节,使冲击波形符合标准IEC60060-1的要求:波前时间tf为1.2μs(±30%),半峰值时间tt为50μs(±20%)。针对快速确定冲击电压发生器调波电阻的问题,对冲击电压发生器放电等值回路进行了数学分析,建立了关于Rf、Rt的非线性方程组,并采用混合遗传算法进行了求解。得到Rf、Rt的数值计算解后,在Matlab环境下对雷电冲击放电回路进行了仿真分析。最终,在高压试验大厅进行了现场试验加以验证。研究结果表明,所采用的调波电阻确定方法能够保证冲击波形符合标准要求,缩短设备调试时间,可为现场试验人员提供理论指导。     

矿用电机车高效率充电技术研究

针对矿用电机车充电装置充电效率低的问题,提出了一种基于改进型Buck电路的矿用电机车充电装置,其可以实现电感电流连续导通,进而实现输出电压与输入电压成正比,以及IGBT软开关。最后,进行了仿真与实验验证本文结论的正确性。     

进电方式对高阻半导体硅放电加工影响研究

进行了高阻半导体硅的放电铣削加工实验,通过检测脉冲放电电压和电流波形,对固定、旋转、随动三种进电方式下的加工情况进行了对比。结果表明：固定进电方式下,由于进电点会逐步生成不导电的钝化膜,接触电阻不断增大,回路中的总电阻不断增大,放电峰值电流逐步减小,最终导致无法加工;旋转进电方式下,由于进电电极与加工区域距离增大,导致放电回路中的体电阻不断增大,放电峰值电流也会逐步减小;随动进电方式下,放电回路中进电电极会不断刮除产生的钝化膜且极间距离维持不变,因此接触电阻和体电阻能保持始终稳定,放电加工稳定性较好。
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电磁炉的加热性能仿真研究

家用电磁炉的效率和功率因数主要由加热线圈的等效电阻产生的有用功率、加热线圈的电感产生的无功功率和感应电流在锅底产生的实际加热功率三部分决定.文章用有限元软件对电磁炉的线圈、聚磁条和锅等结构进行了精确的三维建模,并分析了电流在有效值为20 A,工作频率分别为25 kHz、30 kHz、40 kHz的情况下效率和功率因数的变化情况.     

四极杆并联振荡电子学系统和反馈控制

四极杆质谱的电场是由随时间变化的射频交变电压(RF)及直流电压(DC)分别加在两对极杆上产生的。通常射频交流电压由电感电容谐振振荡电路产生,根据电感电容的连接方式不同分为并联振荡电路和串联振荡电路。本综述主要解读并联振荡电子学系统及其反馈控制的核心技术原理。并联谐振的优势在于对射频振荡源的内阻要求不高,容许高内阻的振荡源,使电路的设计与研制更加简单;其缺点是需要采用双调谐振荡回路,在阻抗匹配方面有较高的要求。另外,并联振荡回路的升压主要依靠次级线圈与初级线圈的匝数比,因此仅适合于升压较小,即所需RF输出电压较低的场合。     

Tape-wound Rogowski coil for measuring large-magnitude pulsed currents

This paper presents design, calibration and testing of a new tape-wound Rogowski coil for measuring large-magnitude pulsed currents. The performance of the coil is tested by different impulse current waveforms up to 9 kA peak value. The coil is calibrated versus two commercial impulse-current transformers with different impulse current waveforms. The coil design is optimized to work in the differentiating mode and achieve useful bandwidth and sensitivity up to 1 MHz and 102 mV/kA, respectively. Waveform distortion of the coil output voltage is examined by using the lumped-element model to optimize the parameters of the external passive integrator. It is desired to optimize the integrator parameters and achieve the desired bandwidth without having droop and backswing. To do so, the coil frequency response is investigated by making fast Fourier transform (FFT) of the impulse current waveforms and PSPICE simulation of the lumped parameter equivalent circuit of Rogowski coil and the external integrator. Finally, it is found that the PSPICE calculated sensitivity for the optimized integrator parameters deviates from the corresponding measured one by a percentage relative error of–0.05%.     

New Side-Looking Rogowski Coil Sensor for Measuring Large-Magnitude Fast Impulse Currents

This paper presents a new design of a side-looking “flat spiral” self-integrating Rogowski coil that is wound by twin coaxial cable with individual sheath. The coil is tested with different impulse current waveforms up to 7 kA peak value to improve its performance. The coil design is optimized to achieve bandwidth and sensitivity up to 7.854 MHz and 3.623 V/kA, respectively. The coil is calibrated versus two commercial impulse-current measurement devices at different coil-to-wire separations, coil inclination angles, and impulse current waveforms. Distortion of the coil output voltage waveform is examined by using the lumped-element model to optimize the connections of the four cable winding sheaths and the coil termination resistance. Finally, the coil frequency response is investigated to optimize the coil design parameters and achieve the desired bandwidth (large low-frequency time constant), high rate of rise, no overshoot, very small droop, high rate of fall, and no backswing.     

一种基于微流体制备的电阻-电感式磨粒传感器

为了实现油液金属磨粒的高精度测量,基于微流体制备了一种可检测电阻-电感参数的磨粒传感器。通过仿真获得了金属颗粒在时谐磁场中的磁化和涡流效应特征,并通过实验研究了电阻-电感检测的电压特性和频率特性。高频激励可以增强金属颗粒内部的涡流效应,而激励电压对传感器检测结果的影响不大。研究表明电感参数对铁磁性金属的检测能力强,电阻参数对非铁磁性金属的检测能力强。采用2.0 V、2.0 MHz的激励,通过比较分析电阻和电感检测结果,该传感器可有效识别直径60μm的铜颗粒和直径16μm的铁颗粒。这种基于线圈电阻参数检测非铁磁性金属磨粒的方法为增强磨粒传感器的综合测量性能提供了新思路。     

三阶段活塞式磁流变液减振器磁路的试验研究

磁流变液减振器是新型的智能化减振装置，在汽车、机械以及土木工程减振领域具有广泛的应用前景，磁路设计是决定此类减振器性能的关键技术之一。研究了三阶段活塞式磁流变液减振器的两励磁线圈在不同情况下的励磁特性。研究表明，放置在空气中的两线圈产生的磁场强度在各阶段具有矢量叠加性，两线圈电流方向的异同对其在各阶段产生的磁场强度的总和没有影响。     

杂散电容对交流法微电容测量电路噪声特性影响的分析

对电容成像交流法微电容测量电路由杂散电容导致的测量噪声进行了研究.利用运算放大器的噪声模型,对运算放大器输入电压噪声、输人电流噪声以及周边电阻元件的热噪声通过杂散电容作用于交流法微电容测量电路输出的影响进行了理论分析,给出了测量电路输出中噪声峰峰值的理论计算公式并进行了实验验证.理论分析及实验结果表明:交流法微电容测量电路前级运算放大器输入电压噪声通过测量端与地之间的杂散电容形成的噪声是该微电容测量电路输出噪声的主要来源.最后给出了电容成像系统前级运算放大器选型的指导原则.     

Application of an impedance matching transformer to a plasma focus

A plasma focus was constructed using an impedance matching transformer to improve power transfer between the pulse power and the dynamic plasma load. The system relied on two switches and twelve transformer cores to produce a 100 kA pulse in short circuit on the secondary at 27 kV on the primary with 110 J stored. With the two transformer systems in parallel, the Thevenin equivalent circuit parameters on the secondary side of the driver are: C = 10.9 μF, V(0) = 4.5 kV, L = 17 nH, and R = 5 mΩ. An equivalent direct drive circuit would require a large number of switches in parallel, to achieve the same Thevenin equivalent. The benefits of this approach are replacement of consumable switches with non-consumable transformer cores, reduction of the driver inductance and resistance as viewed by the dynamic load, and reduction of the stored energy to produce a given peak current. The system is designed to operate at 100 Hz, so minimizing the stored energy results in less load on the thermal management system. When operated at 1 Hz, the neutron yield from the transformer matched plasma focus was similar to the neutron yield from a conventional (directly driven) plasma focus at the same peak current.     

单相并联型有源电力滤波器主电路参数耦合关系研究

单相并联型有源电力滤波器(SAPF)主电路参数之间存在一定的耦合关系,这对各参数值的合理选择有较大的影响。通过分析现有单/三相SAPF主电路交流侧电感以及直流侧电压、电容值等参数的计算方法,得到了具体的单相SAPF电路参数解析表达式。针对所得表达式各变量之间的耦合关系,在MATLAB中进行建模优化分析,得出一套完整的参数设计方案。保证在特定负载下补偿后谐波含量低于2%的综合优化目标。仿真和实验过程验证了所选参数的正确性。     

自感式磁浮轴承位置传感器

根据电磁轴承的工作原理及结构特点,提出利用磁轴承线圈的差动电感替代电磁轴承系统中的涡电流位置传感器,简化了系统结构。推导了该自感型传感器的传输关系．通过实验得到了它的线性度．同时,可排除电磁场对涡电流位置传感器的影响．论证了该自感型传感器在电磁轴承系统中的可行性,提高了系统性能。