六氟化硫旋弧灭弧室残余磁场与介质恢复特性

在 SF_6旋弧灭弧室中,电弧熄灭后还存在着衰减的残余磁场,它与恢复电压产生的电场共同作用在游离的间隙上.本文分析了残余磁场及其影响,并采用合成回路技术测量了旋弧模型灭弧室的弧后介质恢复强度,得出了磁场与电场一起作用下恢复的结果.     

电弧二维数学模型及其在SF6／N2混合气体开断特性分析中的应用

按非边界层流动来处理断路器灭弧室内的吹弧气流,建立了新型的喷口电弧二维数学模型.并应用其进行了SF_6/N_2混合气体开断特性分析.电弧数学模型的数值分析结果和试验结果能够较好地吻合.     

低压断路器中电弧运动磁流体动力学模型的仿真研究

根据低压断路器开断时电弧起弧的物理过程,建立了以磁流体动力学（ ＭＨＤ） 为基础的电弧模型．根据气流场,结合热场、磁场与电流分布,对低压断路器的电弧运动过程进行了数值模拟研究,经对磁场在电弧初始运动阶段对电弧运动的影响进行数值分析,结果表明：电弧在磁场中运动得更快,并且可以更有效地被冷却．     

利用开断模型分析引弧板对低压断路器电弧运动的影响

为了描述电弧在跑弧道上运动的动态过程,得出引弧板对低压断路器灭弧性能的影响规律,提出了一种基于开断模型的描述电弧在跑弧道(含引弧板)上运动全过程的分析方法。首先建立了一种基于多场耦合的对低压断路器开断过程进行仿真的方法,该方法通过对多体动力学仿真软件ADAMS进行二次开发,实现了开断过程中电路、电弧、气吹、电动斥力、复杂机械运动等多场域的相互耦合;然后以某带引弧板的低压断路器为分析对象,利用所提出的仿真方法,对电弧从起燃、运动、转移到熄灭的全过程进行了计算仿真,分析了不同引弧板形状对低压断路器开断性能的影响,并通过实验验证。计算与实验结果表明,钩状引弧板的弧形轮廓在迎着电弧运动方向上具有更大的接触面积,且弧角朝栅片方向弯曲符合电弧的整体运动趋势,有利于电弧在弧根转移后进一步进入灭弧栅片,从而减少触头的烧蚀和提升电弧进入栅片的效果。     

利用傅里叶级数理论的电弧混沌特性分析及实验研究

以高压SF6断路器开断过程中具有短路电弧的气流场数学模型建立为基础,以涡量变量、温度变量为特征量,利用二维傅里叶级数展开,得到高压SF6断路器描述电弧及气体运动的混沌特性方程。通过时间历程图、相图、Lyapunov指数图,证明高压SF6断路器电弧及气体运动系统中存在混沌特性。利用可拆卸灭弧室实验平台,采集电弧开断过程中的电流、电弧电压等数据,运用C-C算法进行数据处理,实验数据表明,当断路器额定电流、吹弧速度达到一定值后,电弧及气体运动系统出现混沌现象,并且随着额定电流、吹弧速度的增加,系统最大Lyapunov指数也增大。     

超高压自能式灭弧室吹弧性能优化

为研究超高压自能式灭弧室的结构参数对其吹弧性能的影响,增强断路器开断过程中的吹弧效果,提升断路器的可靠性,首先,建立考虑多物理场耦合的超高压自能式灭弧室仿真模型,计算开断时灭弧室的压力和温度变化,同时,利用压力测量实验验证仿真模型的有效性;然后,通过仿真模型和控制变量法研究喷口喉部直径、喷口喉部长度和膨胀室体积对自能式灭弧室吹弧性能的影响,并以上述3个结构参数作为可控因素,以过零时刻电弧轴线平均温度为噪声因子,采用田口法与方差分析优化吹弧性能。研究结果表明:随着喷口喉部直径增大,电弧轴线整体温度升高;随着喷口喉部长度增加,电弧轴线整体温度升高;随着膨胀室体积增大,电弧轴线整体温度呈现先升高后降低的趋势;喉部直径、喉部长度和膨胀室内径对过零时刻电弧轴线平均温度的显著性分别为0.07,0.01和0.07,优化后喉部直径、喉部长度和膨胀室内径分别为29,75和55 mm;优化后过零时刻电弧轴线平均温度降低9.15%;喷口喉部直径、喷口喉部长度和膨胀室内径对吹弧性能有显著影响,其中喉部长度的影响程度最大。适当选择膨胀室体积、减小喉部直径和喉部长度能有效提高自能式灭弧室的吹弧性能,降低喷口的烧蚀程度。     

160KVA可控硅等离子弧电源

可控硅技术用于等离子电弧这样一类负载上,有一个很重要的问题:在等离子电弧起动时出现冲击电流过大,如不设法解决,将会影响等离子发生器的正常工作。为此,需要采取一定的措施来限制它。本文主要分析:1.可控硅装置用于等离子电弧供电时冲击电流产生的原因、改善的方法和试验结果;2.陡降特性的获得。另外,简要介绍了高频引弧装置。     

双尖角磁场再压缩等离子弧切割

通过对于双尖角磁场再压缩等离子弧的电弧形态、电特性、热特性、力学特性及电弧稳定性的测定与分析,说明采用双尖角磁场再压缩等离子弧沿电弧截面长径方向进行切割是提高切口质量、工艺稳定性和切割生产率的有效途径。本文介绍了采用此方法对16～20mmlCr18Ni9Ti钢板切割的试验结果,并就双尖角磁场的磁头结构、再压缩等离子弧的物理特征及工艺特性、切割规范选择的特点以及切口质量进行了探讨。     

160KVA可控硅等离子弧电源

可控硅技术用于等离子电弧这样一类负载上，有一个很重要的问题：在等离子电弧起动时出 现冲击电流过大，如不设法解决，将会影响等离子发生器的正常工作。为此，需要采取一定的措 施来限制它。本文主要分析：１．可控硅装置用于等离子电弧供电时冲击电流产生的原因、改善的 方法和试验结果；２．陡降特性的获得。另外，简要介绍了高频引弧装置。     

基于Matlab的消弧模型仿真研究

本文对电弧的产生机理进行了分析,提出了一种采用MOSFET开关器件的消弧装置。该装置通过在每一方的开关触点连接一个二极管桥的中点,启动电流脉冲通过并联二极管的桥为短路开关提供一个短暂的接近于零的电压,防止电弧电压发生突变,达到抑制电弧的目的。利用Matlab/Simulink工具,构建智能开关设备的仿真模型并进行了消弧仿真验证。结果表明,本文提出消弧装置具有较好的抑制电弧的能力。     

圆电流和亥姆霍兹线圈磁场的研究

根据毕奥-萨伐尔定律,导出了圆电流磁场分布的级数解表达式.应用磁场叠加原理,得到亥姆霍兹线圈的磁场分布的普遍表达式.由此讨论了亥姆霍兹线圈之间近轴和轴线上磁场的分布情况.并给出亥姆霍兹线圈产生均匀磁场区的条件.     

圆柱形推拉式电磁铁的电磁力数值算法

电磁力是推拉式电磁铁非常重要的参数，但由于磁场的非线性变化，解析计算困难。针对这一问题，本文研究利用柱状坐标系下的磁矢量势理论求解圆柱形推拉式电磁铁的电磁力。将整个螺线管磁场划分为多个子域并明确边界条件得到可求数值解的子域磁矢量方程组，再通过MATLAB软件编程实现磁矢量势、电感和电磁力等电磁特性数据的计算。对比有限元中铁芯磁导率分别为恒定值10000和电工软铁的B-H曲线两种情况，说明了该数值算法的计算准确度及误差变化趋势，并分析了误差形成的原因。随着电流的加大铁芯会发生磁饱和，当磁饱和问题不严重时，数值算法的计算结果具有高准确度；随着电流的增加，铁芯发生磁饱和后误差迅速增加。实验中给圆柱形推拉式电磁铁施加不同大小的励磁电流，得到的输出推力结果与理论分析相符。     

一种新型的磁化曲线仿真模型

详细分析了铁芯的磁化过程，并提出了一种新型的能够精确计算所有磁化过程的磁化曲线模型。对电流互感器的暂态特性以及电力变压器的励磁涌流进行了仿真计算，并与录波图对照，得到了满意的结果。     

基于双稳态永磁操作机构的智能低压真空断路器设计

分析了低压真空断路器的双稳态永磁操动机构的基础上微处理器为控制单元,研究了断路器电流三段保护的工作原理。以全波傅里叶算法为测量算法滤除复杂环境下的高次谐波干扰及恒定直流分量,得到的基波幅值与微处理器的设定值比较后发出指令控制晶闸管基极触发信号利用晶闸管来控制分合闸线圈中电流的通断。样机测试了三段电流保护性能并利用仿真工具MATLAB对测试数据进行了分析。实验表明,配电系统发生故障时,所设计的控制器能够在误差允许范围内对断路器实现有效分合闸从而提高了断路器控制的可靠性增强了配电系统的稳定性。     

有限长螺线管磁场的边缘效应及应用

本文用安培力公式和场方程导出了对称放置在有限长载流螺线端面附近非均匀磁场中的载流圆环所受到的磁场力的表达式，给出了该效应的实际应用。     

线圈布置方式对旋弧负荷开关开断能力的影响

为了提高旋弧灭弧室开断电流的能力,采用Comsol对负荷开关灭弧室的核心部件旋弧线圈的磁场进行仿真分析;以掌握磁场的分布特性及线圈参数对磁场分布的影响规律。在此基础上选取理论上优化、设计上可行的线圈布局;并建立二维模型在实际开断条件下对磁场进行仿真;最后对样机进行试验对比,得出开断容量与设计参数之间的关联。研究结果表明:压缩线圈高度;并且适当调整线圈布置方向可以有效增加线圈产生的磁通量强度,从而可以提高灭弧室开断电流水平,对旋弧灭弧室的设计具有一定的指导意义。     

稳恒电流磁场与库仑电场的关系研究

用电磁学方法证明了电流元产生元磁场的3个方程的等价性;由稳恒电流元的磁场表达式导出了元磁场与载流电荷元产生的库仑电场的关系。讨论了该表达式的物理意义,指出,该表达式明确指出稳恒磁场是由电荷的定向运动产生的;稳恒磁场是以光速传播的,为否定＂超距作用＂的观点提供了新的依据。认为v×dE/c2表示了库仑电场力的无功功率,由此可知,稳恒电流的磁场可以由载流电荷库仑力的无功功率表示。这样的结果有利于初学电磁学的人正确理解磁场的产生、来源和传播。讨论了运用新的表达式求解磁场的方法,指出,运用电荷密度与载流子定向运动速度的乘积等于电流密度和点电荷的库仑场表达式的方法求解磁场甚为方便,如此做法可以省去传统的求解磁场必须掌握的复杂计算方法。并由此推断超导载流子的平均定向运动速度远远大于正常导体内载流子的定向运动速度,否则,超导电流不可能产生几十个特斯拉的磁场。     

SF6断路器灭弧室下游结构对气流流场影响的有限元分析

本文提出了用有限元法研究灭弧室内气流流场结构的计算方法,并用此方法研究了法国FA灭弧室的流场情况,着重分析了下游结构对气流场的影响。分析结果表明,下游触头的存在对下游区影响很大,从而对电弧熄灭过程产生影响,表明了在分析这一状态下电弧熄灭过程时,必须对下游触头的存在予以充分的考虑,而不能象一维分析中那样忽略它的存在的影响。     

A deep dynamo generating Mercury's magnetic field

Mercury has a global magnetic field of internal origin and it is thought that a dynamo operating in the fluid part of Mercury's large iron core is the most probable cause. However, the low intensity of Mercury's magnetic field--about 1% the strength of the Earth's field--cannot be reconciled with an Earth-like dynamo. With the common assumption that Coriolis and Lorentz forces balance in planetary dynamos, a field thirty times stronger is expected. Here I present a numerical model of a dynamo driven by thermo-compositional convection associated with inner core solidification. The thermal gradient at the core-mantle boundary is subadiabatic, and hence the outer region of the liquid core is stably stratified with the dynamo operating only at depth, where a strong field is generated. Because of the planet's slow rotation the resulting magnetic field is dominated by small-scale components that fluctuate rapidly with time. The dynamo field diffuses through the stable conducting region, where rapidly varying parts are strongly attenuated by the skin effect, while the slowly varying dipole and quadrupole components pass to some degree. The model explains the observed structure and strength of Mercury's surface magnetic field and makes predictions that are testable with space missions both presently flying and planned.