行波磁场中高温超导电动悬浮磁体的热性能研究EI北大核心CSCD

地面线圈的交变磁场会在超导电动悬浮磁体中感应出涡流,产生涡流损耗,导致磁体温度上升。该文研究地面推进线圈产生的行波磁场对车载高温超导磁体热性能的影响,首先介绍高温超导磁体和推进线圈结构,分析行波磁场空间分布特征;搭建高温超导磁体热性能测试平台,测量行波磁场激扰下超导磁体内关键组件的温度分布,揭示各组件温度耦合关系;最后探究行波磁场频率和峰值对磁体温升的影响规律。结果表明,行波磁场激扰下,超导线圈的温升可忽略不计,但辐射屏温升显著,进一步使超导电流引线温度升高,增大电流引线失超风险,为此提出2种方法来限制电流引线温升。该研究成果可为高温超导悬浮磁体低温结构和电流引线的设计提供参考。     

变压器雷电冲击试验空间磁场对智能组件影响的计算分析

变压器智能组件在雷电冲击试验考核时,其电源模块、通讯模块等频繁发生故障,迫切需要掌握雷电冲击试验过程的空间磁场特性,以有效指导电磁干扰防护。通过试验测量获得了雷电冲击试验回路的电流波形,然后基于电磁场的三维有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)算法进行空间磁场计算,最后由电磁兼容抗扰度试验标准评估雷电冲击试验时智能组件的受干扰程度。计算得到100%全波试验时,在距变压器1~6m典型智能组件位置处的磁场幅值均小于100A/m;而100%截波试验时可达160A/m。通过比较磁场变化率,可以发现,由5级脉冲磁场和5级阻尼振荡磁场抗扰度试验来考核智能组件承受雷电全波试验骚扰的能力是严格的,但考核雷电截波试验骚扰则不够严格。     

非均绕等安匝法试验下电流互感器铁心磁场的研究

为更好揭示以非均绕等安匝法测试电流互感器误差的原理,用有限元法计算分析了电流互感器的三维非工作磁场、铁心中合成磁场的分布及其随一次绕组在铁心上缠绕角度改变的变化特征.研究表明,电流互感器铁心中因外部电流、短路故障等环境影响产生的杂散磁场,完全可能通过改变一次绕组在铁心圆周上缠绕角度得到的相应磁场加以模拟.     

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...     

集磁环式光学电流互感器的结构优化

集磁环式光学电流互感器(OCT)利用磁光材料的法拉第磁光效应进行电流测量.根据安培环路定律,集磁环式OCT将磁场集聚在光学材料附近,通过对光学材料的磁场测量能近似反映整个闭合回路的磁场情况,进而反映电网的电流信息.因此,集磁环结构的设计对传感头的测量效果起关键作用.通过建立集磁环式OCT磁路的数学模型,阐述其工作原理和...     

工频磁场干扰识别及母线保护防误技术

分析工频磁场干扰对母线差动保护的影响,将各条支路上工频磁场干扰电流幅值和相位相似的特征与母线保护装置备用支路多的特点进行结合,通过母线保护装置的备用间隔的电流采样值特征识别工频磁场干扰并得到干扰值.计算补偿干扰电流后的差动电流,并在母线差动保护判据中增加补偿后差动电流相关的判据,有效防止发生工频磁场干扰时母线差动保护误动,提高了保护可靠性.仿真结果表明,所提算法能够准确有效地补偿工频磁场干扰,防止工频磁场干扰下母线差动保护误动,且不会影响区内故障下母线差动保护的性能.     

永磁同步电动机定转子磁场正交控制研究

提出一种H桥结构的三相电流合成磁场定向控制的电机控制策略,以避免矢量控制的复杂算法和降低电机参数变化对电机控制性能的影响。依据转子磁场位置确定三相电流的大小和相位以实现三相合成磁场的方向与转子磁场正交;各电流相位决定合成磁场方向;电流的幅值决定转矩的大小。根据H桥结构和永磁同步电动机的数学模型建立了包括电流环和速度环的控制系统仿真模型研究定转子磁场正交控制原理,分析负载转矩波动时和转速给定变化时定转子磁场的正交和速度响应的控制算法。通过仿真分析了定子电流合成磁场定位的准确性和控制过程的实时性,从而为进一步的工程应用研究奠定基础。     

自励源电子式电流互感器研发中的关键技术

简要分析了向有源电子式电流互感器高压侧信号采样变送电路提供电源的困难,根据电磁场储能原理,采用微晶磁性材料作为环形磁导体以及特殊的限流组件,解决了磁场取能作为自励源供电的技术难题,使之满足唤醒电流、唤醒时间和饱和大电流这3项重要指标要求。     

架空线路小电流接地故障电流信息获取新方法

提出一种利用空间磁场感应获取小电流接地故障暂态及稳态电流信息的新方法。详细分析了架空线路周围故障磁场的特征,阐述了线路下方零模电流的最佳检测点的计算方法,提出通过感应该点处的水平磁场可以获取零模电流信号。在偏离该点的线路正下方附近,通过感应水平磁场可以获取以零模分量为主导的故障电流信息,感应垂直磁场可以获取以线模分量为主导的故障电流信息,并提出利用圆柱形线圈感应空间磁场获取故障电流信息的方法。最后通过实例仿真及试验验证了该方法的可行性。     

磁场测量讲座：第四讲 霍尔效应法

一、概述把载有电流的半导体放在磁场中时,半导体会发生横向磁场电现象,即在垂直于磁场和电流的方向产生电动势;称这种现象为霍尔效应.霍尔效应法最简单,可以用经典的电磁理论来解释.通常,霍尔电势U_H可以表示成     

间接矢量控制系统中磁场电流的优化选择

对感应电机弱磁过程中磁场电流的选择进行了优化,同时考虑高速区铁耗的影响,对其进行线性化补偿.磁场电流大小的选择在间接矢量控制系统中具有非常重要的意义,尤其在弱磁过程中,磁场电流的不合理选择会降低电流的利用率,使系统输出转矩减小,带载能力减弱,在弱磁区的恒功率运行范围缩短,对升速的快速性也有影响.根据电流、电压利用最大化的原则,对磁场电流进行优化选择,同时,对铁耗在高速区的影响进行了分析,并且提出了线性化的补偿方法.最后,通过基于DSP的全数字主轴驱动器进行了物理试验,试验证明磁场电流的优化和对铁耗的补偿是可行的,而且对主轴驱动系统性能的提高是非常显著的.     

永磁电磁混合Halbach阵列空间磁场三维解析计算及参数分析

针对永磁电动悬浮系统Halbach阵列产生的空间磁场不可控,导致系统受到外界干扰时容易发生振荡而不能快速稳定悬浮,研究一种永磁电磁混合Halbach阵列.通过在永磁体表面缠绕有源常导线圈实现对Halbach阵列空间磁场的调节控制.分别利用解析法和有限元法对永磁电磁混合Halbach阵列空间三维磁场进行计算,并对其线圈参数对空间磁场的影响进行分析.结果显示:随着线圈所占宽度的减小或线圈电流从-6 A/mm2增大到6 A/mm2时,永磁电磁混合Halbach阵列空间磁场幅值均近似线性增大,且越接近于永磁Halbach阵列空间磁场幅值;当通入±6 A/mm2的线圈电流时,在线圈所占宽度为阵列模块宽度的20％及30％情况下,与电流为0时磁场相比,可分别使空间磁场幅值达到±9％和±13％的调节范围.     

基于蚁群算法的开关电弧电流分布重构

基于电弧电流与磁场分布的对应关系,提出了一种通过蚁群算法来反演电弧电流分布的有效方案。将电弧磁场定义为电流线磁场的叠加,依据磁场分布和电流线与磁场的关系,利用求解线性方程组得到电流线分布初值;最后,利用改进的蚁群算法,对电流线与磁场之间对应关系进行精确拟合,反演二维情形下的电弧面电流密度分布。     

采用观测气隙的电磁吸力悬浮系统研究

传统电磁吸力悬浮采用气隙反馈实现闭环控制,而气隙传感器具有体积大、造价高、安装复杂等缺点。提出了一种通过磁场与电流观测气隙,使用观测气隙进行闭环反馈的电磁吸力悬浮方法。通过理论分析和仿真研究了气隙与磁场和电流间的函数关系;设计分析了磁场测量点的位置;利用函数关系进行气隙观测。实测数据表明：通过磁场与电流观测气隙,所得结果与实测气隙吻合,该方法可以用于闭环反馈。从理论上分析了观测拟合系数对闭环系统稳定性的影响。最后通过试验实现了7 mm处的稳定悬浮。     

基于面电流法的Halbach阵列音圈电机磁场求解

为了对音圈电机的性能进行提升,需要对其磁场分布进行准确的计算。本文首先根据安培分子环流假说,对于均匀磁化的永磁体,用平行于磁化方向的面电流产生的磁场等效替代永磁体所产生的磁场,推导了等效面电流的磁场分布;之后用镜像法替代磁轭,简化计算量;计算了Halbach阵列音圈电机的气隙磁场分布。最后通过使用Ansoft有限元软件对该音圈电机进行仿真,并且将数值仿真解和面电流解析解相比较,两者结果吻合良好。     

比较式光学电流互感器的信号解调

长期稳定性是光学电流互感器(OCT)实用化的关键问题之一.比较式OCT在传统OCT的基础上,引入永磁体产生的恒定磁场作为参考磁场,通过将被测电流磁场与参考磁场相比较得到最终的电流测量结果,实现了对光学传感头的Verdet常数和线性双折射的同时补偿,使OCT的实用成为可能.针对新的传感头结构,设计了全新的双光源双输出信号解调方式以及基于此原理的信号解调系统.初步的线性度试验结果验证了该解调方式的正确性,同时也表明所设计的比较式OCT满足IEC标准规定的0.2级电子式电流互感器的精度要求.     

基于定子电流矫正的异步电机间接定子磁场定向控制

提出一种基于定子电流误差的间接定子磁场定向矫正控制方法。分析了定子dq轴电流以及定子磁链的关系,推算出q轴电流对定子磁场的去磁分量,在负载变化时加大d轴电流补偿该分量,实现定子电流dq轴分量的分解。采用了磁链开环的矢量控制,避免了传统磁场定向矢量控制在低速时磁场观测的复杂性和不准确性。然而为保证磁场定向的准确性,提出了基于定子电流误差的磁场定向矫正方法,通过分析磁场定向的超前和滞后时dq轴给定电流和反馈电流的关系,补偿到q轴电流,进而改变转差来弥补磁场定向不准带来的误差。最后,搭建了异步电机Matlab仿真模型和实验平台,结果表明,磁场定向在稳态运行和电机参数变化时有良好的矫正效果,保证控制系统的静、动态性能。     

万能式断路器中电动斥力的三维有限元非线性分析

触头系统上电动斥力的计算对万能式断路器(ACB)的设计有重要意义.基于电流-磁场-电动斥力方程,应用ANSYS进行三维有限元非线性分析,计算了万能式式断路器通过恒定电流时的电流磁场分布,以及各个动触头片上电动斥力的大小.     

中频条件下真空灭弧室的纵向磁场仿真

该文研究了中频400～800Hz条件下纵磁真空灭弧室内的磁场特性,利用Ansys Maxwell求解了三维瞬态纵向磁场分布.由计算结果可知:在电流变化的过程中,中心区域纵向磁场的变化明显滞后于其他区域.电流峰值时在触头片开槽交错放置的位置有磁场峰值区域,电流过零时中心区域有明显剩磁.当频率增加时,涡流效应更明显,使纵向磁场的磁感应强度值减弱.对中心点,频率提高导致过零时剩磁增加,磁场滞后相位更明显,影响电弧扩散.增加触头片开槽数可以减弱涡流效应,而增加触头杯座槽旋转角,触头中间平面磁感应强度的最大值近似线性增加.文中通过分析电弧形态和电压等实验结果验证了磁场滞后对真空灭弧室的开断能力的影响.     

配电架空线路非接触式故障电流测量方法

提出一种适用于配电架空线路接地和短路故障的非接触式故障电流检测新方法。系统分析了小电流接地故障产生磁场的特征,推导出不同方向磁场与故障电流的函数关系,并从检测位置、信号强度等方面比较了水平和垂直磁场的不同特征,提出水平磁场更适宜检测接地故障。分析了短路故障产生磁场的特征,并推出垂直磁场与短路电流的函数关系,提出通过感应线路下方垂直磁场可以获取短路故障电流。从准确性、实用性、经济性以及安全性等方面阐述了非接触式故障检测方法的特点,最后通过实例仿真和试验验证了所提出分析方法的正确性。