换流变压器噪声预测模型及其简化研究

换流变压器作为高压直流换流站主要噪声源,其噪声预测精度和控制方法的选择将直接影响换流站整体噪声预测水平及治理效果。通过对换流变压器噪声的产生机理、噪声频谱及常见治理方案等方面进行系统研究,重点推出了换流变压器噪声控制方法BOX-IN技术,并就BOX-IN装置的噪声预测模型进行了简化和对比验证。通过对降噪量进行现场测试,结果表明,BOX-IN装置降噪量达到20dB(A)左右,与理论计算值近似,为进一步提高高压直流换流站噪声预测精度提供了理论依据。     

交变磁场对电子罗盘姿态输出精度影响的定量分析

在理想电磁环境中对姿态测量元件电子罗盘进行了校准,给出了校准所需的标准参数设置。分别对电子罗盘在理想电磁环境与单交变磁场环境中以及二重及三重交变叠加磁场环境下的姿态角输出进行了对比分析,实时测量了两种典型状态下罗盘局部交变干扰磁场强度并绘出二维交变图。结果显示:随着交变干扰磁场强度的增大,3个姿态角输出精度均呈降低趋势。尤其是航向角最为严重,这与其特殊的敏感原理吻合。文末给出了精度变化的电磁数据原因。提出了避免罗盘精度降低的方法。     

基于等效磁路网络法的均匀正交磁场对环形磁芯等效电感的影响

电源中的磁性元件对外部磁场天然敏感,其工作特性直接影响电源的输出特性。实现背景磁场的建模是研究电源中磁性元件受强杂散磁场干扰问题的重要前提,但目前关注这一应用场景的相关研究较少,且常用的电磁场分析方法难以兼顾计算的精度和效率。基于等效磁路网络法提出了一种杂散磁场效应的分析方法,该方法将研究对象等效生成磁路单元,离散形成网络模型,并通过求解等效磁路系统方程得到模型的场量分布。以一款具体的环形铁氧体磁芯为例,利用等效磁路网络法计算了环形磁芯在直流激励和均匀正交磁场下的场量分布,分析了背景磁场对其等效电感的影响。通过对比等效磁路网络法与有限元法的计算结果,验证了该方法的准确性与高效性,且适用于电源受背景磁场干扰问题的分析。     

不同负载下直流偏磁对特高压变压器各侧绕组电流影响的计算及分析

基于特高压变压器的时域场路耦合模型, 利用磁场模型中的能量扰动原理以及电路模型中动态电感参数建立瞬态电路偏微分方程模型。对特高压变压器负载时绕组电流受直流偏磁的影响进行了仿真计算, 针对阻性、感性和容性三种不同负载类型, 对绕组电流进行了直流偏磁计算, 并对其各次谐波变化进行了分析。面对特高压变压器大电感、小电阻带来的极为漫长的过渡过程以及直流偏磁计算易被淹没的难点, 通过在电路模型中增加串联电阻, 使达到稳态的时间大大缩短, 并通过电压迭代补偿, 有效消除增大串联电阻值导致的计算偏差, 通过对比所加偏置电流值与串联绕组中的直流分量值验证了本文模型的正确性。     

外磁场对直流等离子体炬放电特性的影响

介绍了新研制的磁约束直流等离子矩设备,计算了螺旋管线圈的磁场分布,通过实验研究了磁场变化对等离子体矩放电特性和伏安特性的影响。     

考虑磁场对碰撞影响的等离子体输运过程

本文考虑了强磁场对碰撞过程的影响,用Bogoliubov方程来讨论强磁场中等离子体的输运过程。当分布函数随空间的变化比较缓慢、在Debye屏蔽距离内等离子体的密度、温度的变化可以忽略时,得到了计算强磁场中等离子体输运过程的一般方法。最后计算了沿磁场方向的电导率,电导率随磁场的增加而增加。在温度10~6K,电子密度10~(12)cm~(-3),磁场强度约为9T时,考虑磁场对碰撞影响所计算出的电导率,要比忽略磁场对碰撞影响所得结果大22.3％。     

磁控直流辉光等离子体放电特性

本文利用单探针诊断等离子体参数来研究自行设计的磁控直流辉光等离子体实验装置的放电特性, 从而得出电子密度与气体压强、电子密度分布与磁场位型以及磁场强度等的关系. 另外, 用有限元的方法对线圈通电产生的磁场进行数值计算, 模拟出不同接线方式的两种磁场位型分布. 通过实验得出这两种不同的位型的磁场均对等离子体的状态有一定的“控制”作用, 而且这种“控制”作用与现有理论相符合.     

感应式脉冲推力器中等离子体加速数值研究

为了分析感应式脉冲放电等离子体推力器中时变电磁场作用下等离子体的放电参数分布及其随着磁场强度变化的影响,引入了利用双曲型散度清除方法的二维轴对称瞬态等离子体流动的磁流体力学数值模型.计算结果表明,随着输入能量的增加,等离子体团出现速度峰值的时刻提前,等离子体中同时存在的异号电流环对其加速具有阻滞作用.等离子体的加速效率随着磁场强度非线性增大,磁场大于某一临界值时(几何构型下峰值磁场强度大于0.45 T),有限空间情况下等离子体的加速效率获得显著提高.     

非晶丝端部磁场效应的模拟

实验表明,不同长度的非晶丝以及非晶丝端部不同的位置都具有不同的磁特性.为了研究这种端部磁场效应,基于磁荷分布的假设,采用数值计算方法获得了非晶丝端部的磁场分布.然后,基于数值计算结果,采用拟合方法获得非晶丝内部磁场分布的一般性计算形式.由于非晶丝内部磁场强度不可能超出外磁场强度,提出由中间的均匀磁区以及两端的入磁区和出磁区所构成的非晶丝三磁区模型,并由此获得端部磁场效应的临界长度计算公式.该理论模型对端部磁场效应的模拟计算结果与已有实验现象能够符合很好.     

横向静磁场对电磁悬浮液滴稳定性的影响

在利用电磁悬浮技术实现液滴悬浮的过程中,液滴内部往往存在剧烈对流、外部伴随快速旋转和质心的水平位移等不稳定因素;因此,实现液滴的稳定悬浮是完善电磁悬浮技术的关键.本文采用实验观测的方法,通过U形静磁场组件对液滴所在空间施加横向静磁场,利用高速相机记录了不同磁场强度下纯铜熔融液滴的振荡变形过程;分析了横向静磁场对悬浮铜液滴振荡频率、振幅以及旋转的影响.实验发现:对于熔融前的固态铜颗粒,若静磁场强度超过0.3 T,铜颗粒几乎以静止状态悬浮.熔融后,当施加0.15 T的静磁场,与未加静磁场时相比,液滴俯视图轮廓线拟合出的椭圆分别与x轴和y轴的交点坐标之差R-、椭圆面积A和椭圆长轴长度Dmax的振幅分别减小了25%,76%和60%;随着磁场强度的继续增加,振幅和频率继续减小,但在静磁场强度为0.3 T时,相比静磁场强度为0.2 T,频率增加了1 Hz.横向静磁场还抑制了悬浮铜液滴的旋转,当磁场强度增加到0.53 T时,悬浮液滴只在10?的角度范围内摆动.这些结果表明,施加横向静磁场能够有效提高悬浮液滴的稳定性.     

基于磁通门和时域数字鉴频的磁场锁定系统

永磁型磁共振仪器的磁体易受温度和其他环境磁场干扰,造成主磁场波动,进而影响仪器测量的重复性和准确性．本文讨论了两种解决磁场波动的锁定方法：一方面,通过磁通门传感器对环境波动引起的瞬态磁场进行高灵敏探测,然后采用现场可编程门阵列进行实时处理并计算磁场补偿量;另一方面,针对环境温度变化引起的缓慢磁场偏移,则采用时域数字鉴频锁场方法,在对锁样品进行射频激发后,将磁共振信号通过混频变换到较低的频率范围,再转换为方波,然后直接送入现场可编程门阵列进行周期测量,并计算磁场补偿量．将两种方法获得的磁场补偿量叠加后,再转换为电流信号驱动安装在磁体上的B₀补偿线圈,并研制了一套磁场锁定系统,以实现对磁场的锁定.在0.5 T食品快检磁共振分析仪上进行测试验证,结果显示当受到瞬态干扰时,可将磁场稳定在±4 Hz(对应磁场为±0.093 9μT)范围内,同时也可以精准测量温度造成的磁场偏移,该结果验证了本文磁场锁定方法的可行性．     

外部磁场与氩气流对等离子体天线辐射性能影响研究

本文建立了等离子体天线的二维轴对称模型,利用有限元法分析研究了低气压条件下氩气流和外部磁场对等离子体天线辐射性能的影响.本文通过改变外部磁场强度和氩气流速等条件,引起等离子体天线内部电子密度等物理参量的空间分布变化,并分析讨论空间分布变化产生的原因及其对天线辐射性能的影响.研究结果表明通过控制外部磁场强度、氩气流的大小可在一定程度上改善等离子天线的辐射性能.     

直流背场下高温超导带材临界电流及n值的分析

本文在77 K温度下,采用四引线法就超导带材,分别在0～100 mT不同的外界磁场强度和0～90°不同的磁场方向下进行测量,分析第二代高温超导带材的临界电流和n值对直流背景磁场的依赖性。结果表明,随着外界磁场强度的增大,超导带材的临界电流逐渐衰减,当磁场由0°平行方向转向90°垂直方向的过程中,临界电流逐渐衰减,且衰减逐渐严重;随着磁场强度的增大,超导带材的n值减小;随着磁场与带材夹角由0°变为90°,超导带材的n值不断减小,但减小的程度逐渐缓慢。     

直流磁场控制电磁悬浮熔炼旋转稳定性的理论分析

在没有直流磁场和存在直流磁场两种情况下,对悬浮于高频磁场的导电球在旋转扰动情况下的稳定性进行了理论分析.悬浮感应器电流的无量纲角频率为ω-.在不存在直流稳定磁场的固态球悬浮情况下,存在一个临界无量纲角频率ω-c.当ω-<ω-c,球形悬浮试样对于旋转干扰是稳定的;当ω->ω-c,球形悬浮试样对于旋转干扰是不稳定的.在直流稳定磁场的固态球悬浮情况下,存在一个无量纲角频率下限ω-c,1和上限ω-c,2.当ω-<ω-c,1或者ω->ω-c,2,球形悬浮试样对于旋转干扰是稳定的;当ω-c,1<ω-<ω-c,2,球形 关键词： 电磁悬浮 熔炼 旋转干扰 旋转稳定性 无量纲角频率 直流磁场     

等离子体在高频调制场作用下形成自生磁场的机制

研究了等离子体在高频调制场作用下,形成自生磁场的机制.通过求解双时标双流体方程,可以得到一组相互耦合的非线性方程。这组方程可以用来描述自生磁场的形成和演化.数值计算的结果显示,在高频调制场作用下,可以有自生磁场形成.计算得到的磁场强度和特征长度,与太阳日冕内的观测值符合得很好.随着时间的增加,自生磁场可以产生塌缩现象,导致磁场强度在很小的范围内有很大的值. 关键词： 自生磁场 双流体方程 高频调制场     

30 cm口径离子推力器磁场设计

为了对30 cm口径离子推力器的磁场设计提出合理建议,研究了四极磁场结构下,不同尺寸的磁极宽度和磁极间距对磁极表面磁场强度和放电室电子约束长度的影响,并利用Maxwell-3D磁场分析软件得到柱段和锥段永磁体分别呈30,60和90夹角时的放电室磁场强度分布,根据不同磁场强度计算了电子温度、离子密度以及电离率等推力器放电参数。结果表明,当推力器放电电压为30 V时,磁极长度设计为0.008 m且磁极间距取为0.12 m,电子约束路径大约为50 m;柱段和锥段永磁体分别呈30,60和90夹角时,放电室磁场等势线基本在0.002~0.005 T之间;永磁体夹角为60时磁场分布和磁空区相比30和90夹角更为合理,此时的电子温度约在2~6 eV,等离子体密度约在41017~81017 m-3,电子碰撞频率比率约在0.2~1.8范围内。     

磁场微重力效应的研究

将导电的液体置于磁场中,使导电液体中浮力驱动的自然对流减弱甚至消失,在导电液体中制造出了二级微重力效应,将这种情况称为磁场微重力效应.通过研究导电液体自然对流驱动力的无量纲Grashof数的变化,发现微重力效应的水平可以用公式g_m＝（β₀/β_m）（ν₀ /ν_m）²g₀ 计算,如果略去一次项,则可用g_m＝（ν₀ /ν_m）²g₀来估算.测量研究了不同磁场条件下硅熔体的磁黏度,估算不同磁场强度对应的磁场微重力水平后,发现估算结果与实验结果基本符合. 关键词： 磁场 二级微重力效应 Grashof数 微重力水平     

探究直流导线周围磁场的变化

利用螺绕环、线圈、电流计和可变电阻器等设备,设计了探究直流导线周围磁场变化的实验装置.由电源、转向开关和电阻来改变导线中电流大小和方向,进而改变直流导线周围的磁场,通过灵敏电流计来探究缠有线圈的螺绕环中感应电流的变化,由此得出直流导线周围的磁场大小和方向与直流导线中电流的大小和方向的关系.     

电磁铁摇摆器磁场的二维数值计算

本文根据泊松方程用数值计算给出了电磁铁摇摆器的二维磁场分布,定量地讨论了磁极形状、磁隙大小、周期长短和电流大小等因素对峰值磁场强度的影响,重点讨论了如何根据二维磁场分布选择磁极形状才能提高峰值磁场强度和抑制磁饱和的问题。将计算的二维磁场分布和摇摆器磁场的理想波形相比较,可以帮助我们确定进入摇摆器的束流半径应该控制的范围。在对电磁铁摇摆器磁场二维数值计算的基础上,还探讨了适用ATA电子束的PALADIN摇摆器用于ETA电子束带来的结构设计和材料选择等问题。     

30cm口径离子推力器磁场设计

为了对30cm口径离子推力器的磁场设计提出合理建议,研究了四极磁场结构下,不同尺寸的磁极宽度和磁极间距对磁极表面磁场强度和放电室电子约束长度的影响,并利用Maxwell-3D磁场分析软件得到柱段和锥段永磁体分别呈30°,60°和90°夹角时的放电室磁场强度分布,根据不同磁场强度计算了电子温度、离子密度以及电离率等推力器放电参数。结果表明,当推力器放电电压为30V时,磁极长度设计为0.008m且磁极间距取为0.12m,电子约束路径大约为50m;柱段和锥段永磁体分别呈30°,60°和90°夹角时,放电室磁场等势线基本在0.002~0.005T之间;永磁体夹角为60°时磁场分布和磁空区相比30°和90°夹角更为合理,此时的电子温度约在2~6eV,等离子体密度约在4×1017~8×1017 m-3,电子碰撞频率比率约在0.2~1.8范围内。