针对H型线圈的电磁脉冲焊接仿真及线圈截面结构影响分析

电磁脉冲焊接是一种环保、便捷的固态焊接技术,在异种金属焊接中具有广阔的应用前景.作为主要部件的焊接线圈,其结构是影响焊接质量的关键因素之一.该文针对常用的H型焊接线圈,建立了铜板-铝板电磁脉冲焊接的有限元仿真分析模型,该模型耦合了电路模块、磁场模块及固体力学模块,计算焊接过程中放电回路的电流、磁场的分布情况、工件上的涡流及所受洛伦兹力、工件变形的速度和位移,同时结合焊接窗口理论对采用三种典型截面结构H型线圈(5-5H,2.5-5H,7.5-5H)进行电磁脉冲焊接时工件的碰撞过程和焊接效果进行对比分析.结果表明,线圈截面结构不同,会引起铜板、铝板的位移和形变区域的改变,从而使碰撞角度、碰撞速度、碰撞前端点移动速度及其变化产生差异.相同焊接能量下,2.5-5H、5-5H、7.5-5H型线圈的碰撞角度和碰撞前端点移动速度在焊接窗口范围内的时间长度分别为0.5μs,0.5μs和0.65μs,对应的焊缝长度分别为1.0150mm,1.2026mm和1.4407mm.由此可见,对于H型线圈,在一定范围内,铜板侧线圈较铝板侧越宽,越有利于实现焊接.该文研究可为H型焊接线圈的设计提供参考.     

铁磁元件铁心损耗的低频测量方法

变压器出厂实验需要测量其空载励磁特性、空载损耗和负载损耗。空载损耗主要是铁损耗,测量空载损耗时往往要施加一个容量较大的工频电源。为了减小实验电源容量,使测量设备便携化,提出一种采用低频电源代替工频电源测量铁磁元件铁心损耗的低频测量法。该方法通过施加几个频率的低频电压,测量低频下的铁损耗PFe,得到不同频率的E/f(电动势/频率)-PFe曲线,再通过样条插值法计算频率不同、E/f相等时的铁损耗,根据最小二乘原理计算折算至工频下的铁损耗。并在单相变压器和电流互感器中开展实验,采用15,20,25 Hz的折算结果与工频50 Hz实测结果的相对误差ε5%,相对误差标准差σε0.9。结果表明,该方法折算准确度高、稳定性好,并减小了实验电源容量。     

皮秒脉冲细胞实验装置的设计与仿真优化

为在相同ps脉冲源输出电压下获得更高的电场强度以进行细胞实验,基于已有研究成果,设计了ps脉冲细胞实验装置,给出了信号不失真传输措施;并采用有限元法和CST建立了细胞实验装置的3维模型,综合考虑ps脉冲信号不失真传输、电场强度足够大以及电场均匀度良好3个重要指标后,对托针和电极池的相关参数进行了仿真优化。结果表明:采用所设计的实验装置传输电磁波时,其反射波幅值较小,并能产生强度较大的电场;托针直径对电极池中的电场分布具有影响,宽托针产生的电场更加均匀、反射波幅值更小;电极池中电场均匀度随极板厚度的减小先增大后减小。根据仿真结果,当托针直径取5 mm、极板厚度在0.66~0.70 mm之间时,电极池中的电场强度足够大且均匀度较好。     

基于非平衡Blumlein型多层微带传输线的高压纳秒脉冲发生器

为制作生物医学用小型化、紧凑型ns脉冲发生器,结合非平衡Blumlein型多层微带传输线和固态开关技术,研制了一台基于非平衡Blumlein型传输线的全固态高压纳秒脉冲发生器。通过波传播过程分析非平衡Blumlein型多层微带传输线方波形成原理;介绍了相关固态开关的控制时序及其"截波"策略,以此实现50~100 ns的方波脉冲脉宽可调;阐释了非平衡Blumlein型多层微带传输线系统的负载阻抗可变的相关原理;并研制了一台小型纳秒脉冲发生器以进行相关性能测试。最终,在50Ω负载下的纳秒脉冲电压参数:幅值0~2 k V可调、脉宽50~100 ns可调、重复频率0~1 k Hz可调,上升时间约20 ns;此外,测试了500Ω负载下输出的纳秒脉冲电压幅值约为充电电压的2倍。     

直流陡脉冲复合电场对脏污变压器油介损的影响

变压器油是油浸电力变压器内部重要的绝缘介质,其性能优劣对变压器的电气性能和运行寿命有直接影响。传统的物理化学方法对脏污变压器油的净化效果有限,且难以满足现场在线净化的需求。直流陡脉冲复合电场在线净化变压器油能够很好地解决上述净油方法的一些不足。本文以小龙坎变电站运行17年的110kV电力变压器油为研究对象,基于正交实验方案设计了直流陡脉冲复合电场的9组不同参数组合进行脏污变压器油的净化实验,分析得出了复合电场参数主次顺序以及一组最优参数组合。接着本文在上述得出的最优参数组合基础上分别采用单一变量法对脉宽因素和脉冲电压因素进行了研究,并对处理后的变压器油的工频介质损耗因数进行测定,得出以上因素对直流陡脉冲复合电场净化变压器油效果的影响。     

基于非接触式雷电流测量装置的新型线路分布式雷击故障定位方法

输电线路延绵数千里,传统人工巡线方式查找雷击故障点费时费力。因此基于非接触式雷电流测量装置,结合行波测距和小波包理论,提出了一种新型分布式雷击故障定位方法。根据三相电流行波极性差异,提出了绕击、雷击避雷线和杆塔的雷击类型识别方法;针对绕击情况,进行了雷击是否闪络的判断、雷击区间范围和闪络侧的确定,推导了不同监测区间段内线路雷击点和闪络点定位公式;利用小波包变换提取行波波前到达时间进行定位计算。经EMTP-ATP软件仿真验证,该方法能准确地进行输电线路雷击故障定位,雷击点和闪络点定位误差均0.4%,具有重要的应用价值。     

不可逆电穿孔微创消融肿瘤技术的研究进展

肿瘤愈发成为人类健康的主要威胁。传统的手术切除、化学治疗存在一定的禁忌症,且易对患者身心造成巨大的伤害,物理消融治疗就是在这种背景下提出的。为此,在简要介绍目前临床应用较广的几种物理消融技术的基础上,由电穿孔现象及其应用出发,着重介绍了率先由我国研究人员提出的不可逆电穿孔消融肿瘤技术的发展历程及研究进展。尽管不可逆电穿孔治疗肿瘤技术的机理尚未完全探明,但该技术由于具有治疗时间短、病人术后恢复快、对正常组织损伤小等优势,且可避免热消融损伤的缺憾,所以已展现出广阔的应用前景。然而,相对于国外的成果迅速转化的优势以及临床快速推进,国内的临床推进相对缓慢,但不可逆电穿孔消融肿瘤方法逐渐为我国工程专家和临床医生所接受,目前亟需汇集技术、临床及资金等各方面力量,将该技术尽快实现成果转化进而推广到临床以造福患者。     

架空输电塔-线体系导线风振对脱冰的影响

目前,有关导线脱冰和风振同时出现的输电线路脱冰研究成果较少,输电塔-线体系导线风振对脱冰的影响更是鲜有报道。为此,采用有限元瞬态动力学分析方法,搭建某500 kV实际运行线路的塔-线体系有限元模型;通过动态仿真分析了当导线均匀覆冰10 mm时,不同风速下导线脱冰的动力学响应特性,并分别从导线位移、导线应力和杆塔两侧导线的不平衡张力3个方面探讨了导线风振对脱冰的影响。结果表明,导线水平振幅随着风速的增大而迅速增大;导线竖直振幅、导线最大拉应力以及杆塔两侧导线的不平衡张力随风速的增大而略有减少。因此,在实际工程应用中,若计及水平位移对输电线路的影响,则需要考虑导线风振对脱冰的影响。     

用于电气设备局部放电超高频信号监测的0.4~1GHz分形天线

为检测电气设备局部放电的超高频(UHF)信号,设计了一种新型超宽带分形天线。该天线融合了分形技术与共面波导技术,从而具有超宽带的特性。对天线的几何参数进行了优化仿真,结果表明:该天线的电压驻波比(VSWR)2的频带范围为0.4~1 GHz,在频带内方向性良好,能够实现全向辐射;天线具有较高增益,在0.4~1 GHz频带内平均增益约为1.5 dB;天线尺寸较小,厚度仅为1 mm。搭建了相应的试验平台,对天线的实际应用效果进行了测试,结果表明:所设计的天线具有高增益、高信噪比,可以有效地检测到0.4~1 GHz频带内的超高频信号。因此这种天线在电气设备局部放电在线监测领域具有一定的应用前景。     

基于行波理论的输电线路雷击定位方法研究与应用

为研究输电线路雷击定位,结合工程实际需求,在非接触式雷电流在线监测系统基础上建立了基于行波理论的新型输电线路雷击定位方法。该方法在传统单端法、双端法的基础上进行改进,以不受波速影响。首先根据首波前到达时间和极性确定雷击范围;再通过分析反射波前极性,确定不同波前到达监测点的依次顺序;最后利用小波变换提取相应波前到达时间进行定位计算。经EMTP-ATP软件仿真验证,相比较传统测距法而言,该研究提出的新型雷击定位方法精确度更高,误差均0.5%;同时改进型双端法定位计算误差均0.3%,比改进型单端法误差更小,更适用于实际应用。根据非接触式输电线路雷电流监测系统获得的实测数据,进行了初步雷击定位,进一步验证了该方法的实用性。