蒸发冷却技术在高电荷态ECR离子源磁体上的应用——LECR4

高电荷态ECR离子源磁体的功率密度高、发热量大,磁体线圈的高效冷却是制约性能进一步提升的关键技术之一,是离子源磁体技术研究的重要内容。本文介绍了基于蒸发冷却技术的近代物理研究所第四代高电荷态ECR离子源(LECR4)的研制工作。该离子源磁体线圈采用饼式单元结构,利用线饼单元间的窄隙作为冷却工质的流动通道,液态蒸发冷却工质在通道内吸收线圈热量并汽化,气态的工质向上流动进入冷凝器而冷凝。基于冷却工质的相变过程,建立自循环蒸发冷却热力循环,实现对磁体线圈热量的传输。设计制作完成的LECR4离子源进行了系统试验,试验结果表明,采用自循环蒸发冷却方式的离子源磁体线圈长期稳定运行在60℃左右,各项磁场指标均达到设计要求。     

电动汽车用高功率密度电机关键技术

首先介绍了高功率密度电机的运行特点,并结合电动汽车用笼型异步电机和永磁同步电机两种高功率密度电机,分别从电磁设计、机械工艺和冷却方式三方面进行了分析和设计。最后结合电机试验,对提出的改进措施进行了验证。文中提出的设计工艺可为电机设计者提供很好的参考价值。     

蒸发冷却技术在高频大功率变压器中的应用研究

电力系统电力电子设备能耗日益提升,对电力电子变换器的高频大功率变压器功率密度提出更高要求,对大功率变压器的散热提出了更大挑战.以电力电子变压器产品为例,建立170 kVA高频大功率变压器模型,明确了常规风冷散热方式下变压器温升过高的关键问题,设计U型蒸发器为换热元件,利用常温自循环蒸发冷却实现变压器的良好散热,分析了变压器系统的传热过程.根据U型蒸发器的散热功率,仿真验证了引入U型蒸发器后,变压器磁芯的散热问题得到解决.整个蒸发器内部温度分布较为均匀,验证了蒸发冷却中相变过程的均温性.最后,给出了电力电子变压器样机实验结果,验证了蒸发冷却变压器散热效果.     

电厂空冷风机变频器蒸发冷却技术改造

针对电厂空冷风机用变频器在夏日满负荷运行情况下,功率器件频频出现过热,导致设备跳闸现象,提出了一种以蒸发冷却为主的变频器新型冷却方式.冷却系统由风机、蒸发箱体、出汽管、回液管及冷凝器构成.以电厂用110 kW变频器为改造对象进行了单台样机带负载运行,同时在实验室完成7台变频器整体改造方案的1∶1原理试验.运行结果表明.采用新型冷却技术可以解决变频器的冷却问题,同时可以去掉变频室内为降低环境温度而设置的大功率空调设备,达到更加节能的目的.     

蒸发冷却式空调器及其性能

本文介绍了蒸发冷却在实际使用中的各种特点。通过对直接蒸发冷却样机的测试，以及针对特定工况的试验，进一步地了解蒸发冷却技术在实际工程中的应用前景。     

50MW蒸发冷却汽轮发电机运行状况

介绍了由我国开发、研制成功的50MW蒸发冷却汽轮发电机并网投入作调相机的运行情况和10年多的运行过程中所取得的运行、维护经验.结果表明,电机定子冷却采用全浸式蒸发冷却技术,具有冷却效果好、效率高、运行可靠和维修简便等优点.     

飞机模型带动力风洞实验高功率密度电机研制

针对飞机模型带动力风洞实验要求驱动电机功率大、尺寸小和转速高的特点，结合某型号飞机实验用16kW电机的研制，提出了根据电机功率密度要求，通过类比法获得长时工作制电机的发热时间常数，计算获得短时工作制条件下电机的初步额定功率，进行电磁及结构优化设计和发热校核，最后进行电机轴的强度和刚度校核设计，同时介绍了地面空载和负载实验方法。     

80kW风洞带动力试验用高速高功率密度永磁交流伺服电动机研制

针对某型号飞机模型带动力风洞试验的要求,该文设计了大功率、小尺寸、高转速及高稳速精度的80 kW永磁交流伺服电动机。通过合理的电磁、结构及循环油冷却设计,成功的解决了小尺寸大功率永磁交流伺服电机的设计及制造问题。试验结果表明,使用该方法设计的电机满足设计要求,具有较高的工程应用价值。     

大型发电机蒸发冷却技术中新型冷却介质的实验研究

本文介绍了一种新型冷却介质HCFC－C，并就其物理化学性能以及传热冷却性能与CFC－113进行了实验比较。实验结果表明，HCFC－C作为新型环境介质完全能够替代蒸发冷却系统当中使用的CFC－113，从而确保蒸发冷却技术的推广应用和持续发展。     

低场核磁共振系统的脉冲功率激励源

本文提出了一种实用可靠、经济简单的低场核磁共振系统的脉冲功率激励源设计方案.通过理论和实验结果验证了开关功率放大的互补输出电路可以满足低场核磁共振系统中功率激励源的特殊要求.给出了功率MOSFET在开关频率2MHz以下的驱动电路设计.该方案已应用在低场核磁共振系统中的脉冲激励源上,具有输出效率高、频率范围宽、调谐方便,有利于核磁共振实验时谐振点搜寻等优点.     

大型蒸发冷却汽轮发电机定子绕组温度计算

在介绍了利用汽化潜热进行热交换实现电机定子绕组蒸发冷却的工作原理基础上,说明了电机定子铁心采用全浸式与绕组强迫内冷结合的新型蒸发冷却技术,不仅其绕组温升低,而且冷却介质单一,可以为电机的运行提供安全、可靠和高效的绝缘环境及冷却效果.并以300MW汽轮发电机设计数据为依据,根据空心股线内部介质两相流动特性,对空心股线内介质两相流动阻力、蒸发点位置等参数进行计算,分析了定子绕组温度沿轴向温度分布情况以及负荷变化对温度的影响,将试验值进行对比分析,验证了蒸发冷却技术在汽轮发电机上应用的可行性,同时为进一步应用于大型发电机提供理论依据.     

电力系统应急通信电源装置的研制

为提高通信设备应急保电工作的效率,保障各变电站及各县、市供电局通信设备后备电源供电可靠性,针对通信保电工作模式存在的问题,研制了电力系统应急通信电源装置。并对装置进行了性能测试。应用结果表明：该装置有效地解决了应急通信设备保电工作中设备接线速度慢,可靠性、稳定性差的问题,简化了应急保电工作步骤,便于应急保电工作人员操作。     

新介质VxF4310在300MW蒸发冷却汽轮发电机中的工作特性模拟分析

为了寻找R113的适当替代介质,对许多介质进行了物性和工作特性等研究分析.VxF4310作为一种新介质,其物性与R113接近.本文对VxF4310在300Mw汽轮发电机中的工作特性和冷却效果进行了模拟分析,详细讨论了不同工况下的压降、温度等的变化趋势,并对其不稳定性进行了讨论.通过分析和讨论,可得出VxF4310应用于蒸发冷却电机在理论上是可行的,基本上可满足冷却需要.本文的研究结果为VxF4310的实际应用提供了理论基础.     

不同变电站高漏抗式消弧线圈并列运行的研究

文章首先阐述了消弧线圈站站并列存在的技术问题,然后通过理论计算和软件仿真对站站并列问题进行了分析,并提出了基于过程分析的高漏抗式消弧线圈解决站站并列的技术方案,并通过试验室的试验验证了该方案的可行性。     

一种功率型锂离子电池的研制

采用叠片式软包装电池的形式制备了两种15 Ah的高功率电池。对电池的倍率性能、功率性能以及安全性进行测试,结果显示电池比能量达到了170 Wh/kg,比功率达到了3 000 W/kg,具有良好的功率特性。     

Development of a 400 kJ Nb3Sn superconducting magnet for an SMES system

An Nb₃Sn superconducting magnet to store 400 kJ was developed as a unit magnet for a 2.4-MJ SMES system used for stabilization studies of electrical power systems. The superconducting magnet consists of a cryostat and an Nb₃Sn coil. The dimensions of the coil are: 340 mm inner diameter, 700 mm outer diameter and 177 mm axial length. The pool-cooled coil is a stack of 20 Nb₃Sn double pancakes, and the cooling channels are aligned between pancake coils. To reduce Joule loss in electrical power converters, the maximum operating current of the coil is designed to be 350 A, which is one order of magnitude less than the operating currents of similar scale coils for pulse use. The conductor is an Nb₃Sn monolithic conductor with cross section 1.50 × 2.38 mm. For good superconducting stability and high dielectric strength of the coil, the Nb₃Sn double pancakes were wound by the react-and-wind technique. Operation of dc current to 105% (367.5 A) of the design operating current was achieved without quench. After the whole of the coil was exposed out of liquid helium, the coil did not quench under 120 A current operation for more than 2 hours. It was verified that the coil was stable for the SMES system. © 1998 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 121(3): 44–52, 1997     

高功率圆柱形锂离子动力蓄电池的研制

成功研制了混合电动汽车(HEV)用高功率圆柱形锂离子动力蓄电池。蓄电池采用尖晶石锰酸锂作为正极材料,中间相碳微球(MCMB)作为负极材料。重点研究了蓄电池的功率特性、循环性能、安全性及其他电化学性能。结果表明,蓄电池10C放电时持续放电功率达到640W·kg-1,而脉冲功率达到1048W·kg-1,蓄电池1C充放电循环350周的容量保持率大于90%,在-20℃与55℃下1C放电容量分别为常温25℃下的86%和95%,蓄电池在过充、短路的情况下,不爆炸,不起火,具有较好的安全特性。