矩形截面大电流母线电磁场边界值探讨

研究矩形截面大电流母线电磁场分布规律，传统上都应用麦克斯韦方程来解，而边界条件是求解的一个重要问题．本文对矩形截面大电流母线在不同边比ｂ／ａ的情况下电磁场的边界值进行定量研究，得出边比ｂ／ａ≥１３与边比ｂ／ａ＜１３二种情况下不同的简化计算方法，从而使边界值问题大为简化．     

大截面圆管导体间电磁感应的近似计算法—多级映射法—及其应用

本文阐述了应用逐次逼近法来解决缓变电磁埸中多导体系统电磁感应的计算规则.在此基础上提出大截面圆管导体系统邻近效应的近似算法——多级映射法。本文并介绍了工程上的两个应用实例:(1)三相封闭母线外壳涡流.(2)大功率三相电炉引入导线的电流分布.     

开关柜母线室外壁温升分析及计算

以传热学理论为基础，同时考虑铜排邻近效应和集肤效应影响，研究某型号开关柜母线室载流母排热效应在不同母排截面下，其母线室可触及外壁温升规律。给出试型号开关柜母线室在不同工作电流下的几种常用母排截面对应的外壁温度。最后给出了工厂试验室在进行母线室温升时应该设定的温度补偿系数。     

电炉用矩形母线排的短路校验

通过对平行和竖立布置的矩形母线排发生短路现象的分析,分别利用简化算式计算了短路时通过母线的冲击电流和母线间产生的电动力;根据矩形母线的不同布置形式,校验了影响母线稳定性的绝缘子跨距及所受的最大允许应力,指出了三相母线短路时中间相受力最大,三相母线在同一平面竖立布置比平行布置受力大12.5倍。经过实践证明该算法安全经济,对设计同功率机械工厂热加工车间电炉用矩形母线线路具有较好的借鉴作用。     

三相分相封闭母线的电磁计算

本文系对大电流分相封闭母线电磁分析研究的部分总结,第一部分为交流稳态,在文[5]的基础上阐述三相全连式封闭母线系统的外壳环流计算,不连式和全连式母线的外壳损耗计算,及壳外磁场的计算.第二部分为短路暂态,在文[2]的基础上阐述三相短路电流直流分量引起的三相全连式封闭母线外壳环流,穿入壳内的别相磁场,及别相磁场引起的母线电动力.所有计算结果都与实验值吻合. 所有推导出的公式都是通用的.代入不同的参数,可计算不连式、全连式、带有电抗器的全连式、以及单相系统等各种情况.     

用平面电磁波分析大电流矩形母线中电流密度的分布

本文是把从大电流矩形母线的四周往导体内传播的电磁波，近似地看成平面电磁波．其中一对 平面电磁波从母线的左右两侧往内传播，另一对平面电磁波，则由上下两侧面往内传播．两对平 面电磁波中的电波在导体内相叠加的结果，能得到合成的电场强度沿着矩形母线截面的分布，因 而就能找到电流密度的分布规律．     

基于离线单相周期方波脉冲的三相异步电机启动转矩测试

为了克服三相异步电机启动转矩无载测试现有方法存在的测试精度较低、电网冲击等问题,提出一种基于离线单相方波脉冲的电机启动转矩测试方法。以Y160M-4型三相异步电机为研究对象,给出用于测试启动转矩的单相方波逆变电源结构、工作原理及关键参数计算方法,并利用二维瞬态电磁场数值计算方法,以研究不同激励模式下的启动转矩为目的,获取电机启动过程的电枢电流。结合电机数学模型和坐标变换理论,研究并给出单相正弦波激励下的电机等效电路模型和启动转矩理论计算模型。在此基础上,进一步给出单相方波激励下的启动转矩数据处理方法。经验证,依据所提出的单相方波激励下的电机启动转矩计算方法并结合二维瞬态电磁场数值仿真,启动转矩测试相对误差约为0.25%。研究结果表明,利用该方法计算三相异步电机的启动转矩,测试精度获得明显提高,从而证明了所提方法的正确性和可行性。     

矩形母线磁场的计算公式

本文从理论上导出了计算矩形截面母线段磁场的公式。在工程实际上应用这些公式计算载流矩形母线段产生的磁场可获得相当准确的结果。     

三相不对称相分量谐波潮流计算

随着电力系统中谐波的日益增多，单相谐波潮流计算已不能满足要求。详细讨论了三相配电网络中谐波情况下的发电机、变压器、线路、负荷的模型，尤其考虑了变压器接线方式、移相作用和非标准变比对三相不对称谐波潮流的影响，推导了变压器两侧相应的相电压、相电流关系，并针对在传统谐波潮流算法中考虑了变压器三相模型后有可能不收敛的问题，提出了一种基于支路电流前推回代的相分量谐波潮流算法。算例计算表明该算法是非常有效的。     

变电站绝缘式铜管母线的应用

1概述随着变电站主变容量的加大,变压器10kV侧母线额定电流不断增加(超过3000A),在以往工程中采用多片矩形导体已不适应工作电流的回路,而且矩形母线在技术上和结构上很难满足母线发热和电动力的要求,由此引起附加损耗、集肤效应系数的增大,造成载流能力的下降,电流分布不均匀。当单台主变容量为180MVA以上时,由于变低侧额定电流、短路电流、以及单台容量在系统中所占的比重增大,主变10kV出线侧不仅有母线桥本身电动力问题、发热问题、还有母线桥支柱绝缘子、钢构架以及母线桥附近混凝土柱、基础内的钢筋在交变强磁场中感应涡流引起的发热问题,一旦母线短路,敞露母线、支柱绝缘子、变压器绕组都遭受损伤,影响变电站的安全运行、供电的可靠性。为解决上述问题,10kV母线出现了绝缘铜管母线。绝缘铜管母线代替矩形母线可以改善母线材料的有效利用率,提高母线机械强度,防止人身触及带电母线及金属物落到母线产生相间短路等。铜管母线在实际工程中的应用,获得了较好的效果,为变电站的安全运行、提高供电可靠性、降低损耗起到了积极的作用。2绝缘铜管母线与常规矩形母线的比较优点(1)载流量大铜管母线为空心导体,表面积大,倒替表面电流密度分布均匀,铜管导体...     

大电流母线桥三维涡流场的有限元分析

应用大型有限元分析软件ANSYS,采用棱边有限元方法,对大电流母线桥进行了三维涡流场的计算,得到了磁感应强度和电磁力的大小及其在母线桥中的分布规律;通过与母线桥正常运行时的实测数据对比,验证了计算模型的有效性和计算结果的可靠性,并在此基础上研究了不同工作电流、母线相间距离对磁感应强度和电磁力的影响．仿真结果表明：磁感应强度和电磁力随着工作电流的增大而增大;减小母线相间距离使得各相母线间的电磁力增大,而箱体上的电磁力减小．     

双级串联电渣重熔系统电磁场和焦耳热场研究

以双级串联电渣重熔工艺中电极、渣池和钢锭为研究对象,建立了三维谐波电磁场数学模型,分析了其磁场、电磁力、电流密度和焦耳热功率密度分布.结果表明:对于双电极电渣重熔系统,临近效应占据主导,这和单电极电渣重熔系统集肤效应占主导完全不同.电流密度主要集中在渣内上半部分及两对电极的内侧,并且只有总电流的1/5~1/4流经钢锭;焦耳热的最大值出现在渣中及电极底部内侧.参数研究还发现:当频率大于等于35 Hz时,在电极内部电流密度趋向线性分布;当电极侵入深度增大或渣层的厚度减小时,渣池中焦耳热的最大值增大.     

金属壁移动对微波加热均匀性的影响

本文通过矩形波导金属壁的移动,对腔体内电磁场分布的相位进行调节,从而改善矩形波导内因电磁场分布的不均匀而引起的加热不均匀性,并且提出了基于空间坐标变换的时变媒质方法来计算移动边界问题,对于处理大型工业用微波腔体的移动边界问题具有重要意义.本文采用单模BJ-22波导加热系统为基准,分析短路面位置的调节对微波加热均匀性的影响,实验和计算表明短路面的调节可以大大提高微波加热的均匀性,且空间坐标变换理论可以准确的用于微波腔体的移动边界计算.     

基于电磁-热-流耦合场的多回路排管敷设电缆载流量数值计算

多回路电缆以集群方式敷设时,各回路之间的电磁耦合和热耦合都将加强,对电缆导体线芯和金属外护套的交流电阻及涡流损耗的影响均不可忽略。为准确计算四回路电缆在4×4孔排管敷设方式下的载流量,借助于Comsol和MATLAB软件建立电磁-热-流耦合物理场有限元模型,将电磁场、温度场及排管内空气流速场耦合求解。首先通过求解电磁场计算电磁热损耗,然后作为载荷施加于传热模型进行温度场分布计算。该模型对电缆复杂的邻近效应、趋肤效应进行直接仿真计算,考虑了金属材料电阻率随温度的变化关系,且传热模型中耦合了空气自然对流、热辐射和固体热传导3种导热方式。利用所提模型对6种排列方式下的电磁热损耗和温度场分布进行计算;并利用二分法计算相应的载流量。结果表明,排列方式对电缆间的邻近效应有较为显著的影响,优化排列方式可降低电缆损耗、提升载流量。     

小角对称晶界及亚晶界湮没过程的晶体相场模拟

【目的】研究六角相的位错相互作用的情况,以揭示其运动及能量变化规律。【方法】采用晶体相场(Phase-Field Crystal,PFC)模型,模拟小角对称双晶所形成的晶界及亚晶界在应力作用下的湮没机制,并从位错运动及能量变化角度分析该机制。【结果】亚晶界运动分为3个阶段:第一阶段是体系能量增加,反映了位错的攀移和滑移过程,以及生成的亚晶界迁移;第二阶段是体系自由能量降低的阶段,反映了亚晶界位错相互之间靠近吸引,发生湮没的过程;第三阶段是重复前两个阶段,最后位错全部湮没消失,形成完整单晶。【结论】PFC模型能较好地用于研究六角相双晶在施加应力作用下由位错形成的晶界(包括亚晶界)的运动。     

预应力高强度混凝土管桩钢筋断裂远场涡流法数值分析

针对管桩预应力钢筋断裂检测的难题,选取PHC450(95)管桩建立三维电磁场有限元模型,基于远场涡流检测原理分析激励线圈在管内外不同钢筋断裂工况下磁场信号的变化规律,探究合理的激励线圈、检测线圈布置方式和有效的磁场检测指标。结果表明:激励线圈在管内管外,磁感应强度径向分量、轴向分量的相位均可作为钢筋断裂的检测指标;激励线圈在管内,磁感应强度径向分量、轴向分量的幅值可检测是否有纵筋断裂;激励线圈、检测线圈靠近钢筋断裂环向位置才能检测到相对明显的磁场信号变化。可见,应用远场涡流法检测管桩钢筋断裂情况是可行的,为实际检测装备的研发工作奠定基础。     

电缆偏芯电涡流检测中的电磁场数值模拟

采用截断法，设定一圆形虚拟边界将电缆偏芯电涡流检测中的无限区域涡流场截断为有限区域，并在这一有限区域内，运用有限元方法（FEM）对其电缆偏芯电涡流检测中的电磁场进行了数值模拟，得出了电磁场的分布。     

电磁场边值关系的一种证明及其推广应用

给出了一种电磁场边值关系的新证明,并把电磁场边值关系推广应用到介质分界面内或存在自由电荷面分布自由电流线分布的界面内任意曲面上,使电磁场边值问题得予进一步分区求解,在求解某些电磁场边值问题中显示出其优越性。     

Infrared phononic nanoantennas: Localized surface phonon polaritons in SiC disks

The electromagnetic interaction of light with polar materials shows a sharp and well defined electromagnetic response in the infrared (IR) region that consists mainly of excitation of optical phonons. Similar to surface plasmons in the visible region, surface phonons can couple efficiently to infrared light in micron-sized antennas made of polar materials. We applied the boundary element method to calculating the infrared electromagnetic response of single SiC disks acting as effective infrared antennas as a function of different parameters such as disk size and thickness. We also analyzed the effect of locating a probing metallic tip near the SiC disk to scatter light in the proximity of the SiC disk, thereby obtaining new spectral peaks connected with localized modes between the tip and the SiC disk. We then further investigated their application in IR scanning probe microscopy. A near-field map of the phononic resonances enhances the understanding of the nature of the IR extinction peaks.     

电磁消涡与减震技术研究

利用流体边界层上的电磁体积力控制流体边界层的周期性脱落与分离,限制尾流涡街的产生,从而实现消除涡流和减少涡生震动的目的.理论分析和实验研究表明,当圆柱表面包覆的电磁场作用参数N＞1,包覆磁场强度B≥0.5 T,流体边界层表面电流密度j为103 A/m2数量级时,对于一般情况下的流场参数而言,流体边界层上的电磁体积力具有十分良好的消涡与减震控制作用效果.优化圆柱体表面的电磁场包覆范围,可以提高电磁消涡减震控制效率.当流体边界层上的电磁体积力方向与流体边界层的流动方向相反时,电磁力又具有显著的增涡增震控制作用效果.