脉冲磁化条件下非晶磁芯的损耗特性

基于工频或高频磁化条件下磁芯的测试数据不能准确反映磁芯在单次脉冲磁化下的性能,给出了一种脉冲磁化条件下磁芯性能的测试方法和数据处理方法,实验研究了快脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯的损耗特性,磁芯最短饱和时间67 ns,最大磁化速率达到40 T/s。通过数据处理,给出了磁芯损耗与磁化速率的关系曲线,获得了不同磁化速率下磁芯的损耗数据。分析了脉冲磁化条件下涡流损耗和磁滞损耗所占的比例。研究结果表明:脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯损耗与磁化速率关系符合饱和波模型,磁芯损耗随磁化速率增大而线性增大。     

脉冲磁化条件下非晶磁芯的损耗特性

基于工频或高频磁化条件下磁芯的测试数据不能准确反映磁芯在单次脉冲磁化下的性能,给出了一种脉冲磁化条件下磁芯性能的测试方法和数据处理方法,实验研究了快脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯的损耗特性,磁芯最短饱和时间67 ns,最大磁化速率达到40 T/s。通过数据处理,给出了磁芯损耗与磁化速率的关系曲线,获得了不同磁化速率下磁芯的损耗数据。分析了脉冲磁化条件下涡流损耗和磁滞损耗所占的比例。研究结果表明:脉冲磁化条件下非晶态合金磁芯损耗与磁化速率关系符合饱和波模型,磁芯损耗随磁化速率增大而线性增大。     

涡电流的演示

若一块永久磁铁在一根铝管或铜管内运动，则铝管或铜管中会因感生电动势而出现涡旋形的电流，这种因电磁感应产生于导体内的涡旋形电流称涡电流.由楞次定律和安培力公式分析安培力的方向，可见这个力总是阻碍磁铁的运动，这种现象称为涡电流的电磁阻尼作用.涡电流的电磁阻尼演示将两根长度相同的紫铜管用支架固定，相距约30cm，固定铜管的夹子应采用铝材料.一圆柱形磁铁棒，从紫铜管上端自由下落，同时与其比较的是一无磁性的铁棒，它的几何尺寸与磁铁棒相同，将它从另一完全相同紫铜管上端自由下落，可以观察到，磁铁棒下落所需的时间明显…     

脉冲强磁场磁特性科学测量系统及其应用

作为一种极端条件下的实验技术,脉冲强磁场下的磁化测量在磁性材料等研究领域发挥着重要作用。武汉国家脉冲强磁场科学中心建成了两套先进的脉冲强磁场磁化测量系统,并已对外开放运行。文章介绍了该测量系统的组成、测量原理和系统特点,以及该系统在量子磁性材料、功能磁性材料、强关联材料等研究领域中的应用,并对未来的发展提出了展望。     

超导腔垂直测量系统中的磁屏蔽

简要介绍空间磁场对纯铌超导加速腔性能的影响,以及在超导腔垂直测量时对空间磁场进行有效屏蔽的方法.由于多数磁性材料对应力和温度变化非常敏感,而且国内缺乏在低温下相关磁屏蔽材料性能的数据,为此对8种国产铁磁和软磁材料在低温下的初始磁导率进行了测量,并给出了相应的测试结果.最后介绍了作者研制的1.3GHz超导腔垂直测量低温恒温器内置式磁屏蔽装置及其性能.     

多脉冲励磁下铁氧体及非晶磁环的磁特性

感应脉冲加速器的磁芯通常为铁氧体或非晶材料,而感应腔磁芯在工作脉冲下的磁性能是决定感应加速脉冲波形好坏的重要因素。搭建了低压多脉冲实验平台对铁氧体和非晶小磁环分别进行MHz重复频率的多脉冲励磁,对励磁线圈上的电压电流波形进行监测,绘制了多脉冲励磁下磁环的磁化曲线,并结合含磁芯线圈动态电感量的递推公式计算出磁环在多脉冲励磁过程中磁导率的变化曲线;在高压三脉冲实验平台上对铁氧体磁芯和非晶磁芯实验感应腔进行了高压三脉冲实验,得到的磁芯多脉冲磁化规律与低压实验的结果一致。最后对两种磁环在多脉冲励磁下的磁性能差异进行了对比分析。     

多脉冲励磁下铁氧体及非晶磁环的磁特性

感应脉冲加速器的磁芯通常为铁氧体或非晶材料,而感应腔磁芯在工作脉冲下的磁性能是决定感应加速脉冲波形好坏的重要因素。搭建了低压多脉冲实验平台对铁氧体和非晶小磁环分别进行MHz重复频率的多脉冲励磁,对励磁线圈上的电压电流波形进行监测,绘制了多脉冲励磁下磁环的磁化曲线,并结合含磁芯线圈动态电感量的递推公式计算出磁环在多脉冲励磁过程中磁导率的变化曲线;在高压三脉冲实验平台上对铁氧体磁芯和非晶磁芯实验感应腔进行了高压三脉冲实验,得到的磁芯多脉冲磁化规律与低压实验的结果一致。最后对两种磁环在多脉冲励磁下的磁性能差异进行了对比分析。     

涡电流加热实验仪的研制

简述了涡电流加热的实验原理,并设计了涡电流加热实验仪.该实验仪利用给带铁芯的线圈通电产生的磁场,通过磁场变化产生涡电流,同时释放出热量达到涡电流加热的目的.比较了几种金属的涡电流加热与同种金属在不同电源频率下的涡电流加热的效果.     

脉冲变压器锥形高压绕组电压分布实验研究

对脉冲变压器锥形高压绕组进行了脉宽为1 μs,500 ns及100 ns三种不同脉宽的单脉冲实验,研究了不同输入条件下绕组中的电压分布特性,比较了空心、加内铁芯和加内外铁芯三种不同结构绕组中的对地电压及匝间电压的分布曲线。实验结果表明：在高频冲击电压条件下,脉冲变压器锥形高压绕组中的电压呈现非线性分布且存在明显的振荡过程,导致绕组首端的电压梯度增大,伴随脉宽减小电压波形发生明显畸变,冲击电压以波的形式在绕组中传播,从而引起匝间电压按照正弦规律起伏变化,匝间电压的极值通常出现在绕组首末端,加入铁芯有助于抑制电压谐振但同时增大了匝间电压。     

脉冲变压器锥形高压绕组电压分布实验研究

 对脉冲变压器锥形高压绕组进行了脉宽为1 μs,500 ns及100 ns三种不同脉宽的单脉冲实验,研究了不同输入条件下绕组中的电压分布特性,比较了空心、加内铁芯和加内外铁芯三种不同结构绕组中的对地电压及匝间电压的分布曲线。实验结果表明：在高频冲击电压条件下,脉冲变压器锥形高压绕组中的电压呈现非线性分布且存在明显的振荡过程,导致绕组首端的电压梯度增大,伴随脉宽减小电压波形发生明显畸变,冲击电压以波的形式在绕组中传播,从而引起匝间电压按照正弦规律起伏变化,匝间电压的极值通常出现在绕组首末端,加入铁芯有助于抑制电压谐振但同时增大了匝间电压。     

高温超导圆柱在不同脉冲宽度磁场作用下的温度和磁场分析

多脉冲分段冷却磁化技术是获得强俘获磁场的一种有效方法,近年来受到广泛关注,脉冲磁场的幅值和宽度是影响该方法的两个重要因素。文中通过求解基本的超导电磁场和温度场耦合方程,研究了两种不同脉冲宽度情形下脉冲磁化过程中超导体磁场和温度场的变化。结果表明,宽脉冲作用下超导体在磁化过程中温度较低,分布均匀,而且有更多磁通进入超导体。     

低温下实验测量庞磁电阻材料的热导率

基于低频方波脉冲加热-冷却非稳态连续测量原理,应用PPMS多物性测量系统在温区150～360 K和外磁场0～9 T下对典型的庞磁电阻材料La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3的热导率进行了实验研究。结果表明,在外磁场作用下庞磁材料在居里温度附近会发生明显的热导率增大(或热阻率减小)的磁致热阻现象,但磁热阻效应的程度在数值上要明显低于庞磁电阻效应。     

托卡马克放电回路分析及电流波形计算

本文在无限长铁芯及均匀磁化的假定下,解析地计算了一对圆电流和一对圆电流柱壳的矢势及场,进而计算了通过每一个回路的总磁通量及磁通量的变化率,并把回路方程和能量平衡方程联立起来自洽求解。用这些方程计算了环流-Ⅰ装置的电流波形。     

CSNS引出冲击磁铁脉冲电源设计

从脉冲电源参数计算,电源整体设计,脉冲形成网络(PFN)设计和优化等方面介绍了中国散裂中子源快循环同步加速器引出Kicker磁铁脉冲电源的初步设计情况,提出一种新型的低阻抗PFN设计方法,给出了脉冲电源和PFN的参数,利用PSPICE程序仿真了充电电压为36.5kV情况下磁铁的励磁脉冲电流波形,励磁电流脉冲幅值达到5.8kA.结合仿真结果,分析了不同PFN节数和传输电缆长度对磁铁电流波形的影响.     

CSNS引出冲击磁铁脉冲电源设计

从脉冲电源参数计算, 电源整体设计, 脉冲形成网络(PFN)设计和优化等方面介绍了中国散裂中子源快循环同步加速器引出Kicker磁铁脉冲电源的初步设计情况, 提出一种新型的低阻抗PFN设计方法, 给出了脉冲电源和PFN的参数, 利用PSPICE程序仿真了充电电压为36.5kV情况下磁铁的励磁脉冲电流波形, 励磁电流脉冲幅值达到5.8kA. 结合仿真结果, 分析了不同PFN节数和传输电缆长度对磁铁电流波形的影响.     

CSNS\RCS引出系统快脉冲冲击磁铁样机的设计

 设计了中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)引出系统快脉冲冲击磁铁样机。为降低磁铁和其电源的研制难度,保证运行的可靠性,决定采用美国散裂中子源(SNS)的Single-turn结构。根据磁铁的设计指标,给出了磁铁设计要求铁芯材料选择方法、整体的结构设计以及如何对磁铁进行定位和准直,并采用Opera程序进行模拟计算,结果表明：当铁芯长度为220 mm时,磁有效长度大约为302 mm;磁感应密度最大的地方在4个内角上,约为0.215 T;在133 mm×200 mm的平面范围内,磁场均匀性优于±0.8%。理论分析和Opera程序模拟均验证了磁铁结构方案的可行性。     

CSNS\RCS引出系统快脉冲冲击磁铁样机的设计

设计了中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)引出系统快脉冲冲击磁铁样机。为降低磁铁和其电源的研制难度,保证运行的可靠性,决定采用美国散裂中子源(SNS)的Single-turn结构。根据磁铁的设计指标,给出了磁铁设计要求铁芯材料选择方法、整体的结构设计以及如何对磁铁进行定位和准直,并采用Opera程序进行模拟计算,结果表明：当铁芯长度为220 mm时,磁有效长度大约为302 mm;磁感应密度最大的地方在4个内角上,约为0.215 T;在133 mm×200 mm的平面范围内,磁场均匀性优于±0.8%。理论分析和Opera程序模拟均验证了磁铁结构方案的可行性。     

超宽带脉冲环境下射频滤波器非线性响应分析

实验研究发现,射频滤波器在连续波和超宽带脉冲条件下其带外传输性能基本一致,但在带内某些频段,超宽带脉冲环境下滤波器的传递函数远大于1。此外,滤波器在超宽带脉冲下的时域响应还出现了脉冲振荡特征。针对这些现象,从滤波器的非线性无源互调和Q值效应的两个方面,分析了滤波器在超宽带脉冲作用下的响应机理,初步解释了上述现象。此外,通过不同辐射场强下的测量结果可知,滤波器无源互调还出现了非线性现象,使得测量结果的普适性受到一定限制。基于传递函数的预测结果表明,连续波测量结果的预测波形无论是从能量上还是从峰值功率上都明显小于实测结果。这些都反映出,滤波器在超宽带脉冲环境下的响应机理与在连续波环境下的响应机理明显不同,其预测结果也差异较大。也就是说,连续波测量结果不可用于超宽带脉冲的效应分析和评估。     

高功率激光脉冲光纤取样的实验研究

光纤取样可以降低高功率激光脉冲时间波形测量成本,并提高测量系统抗干扰能力。光纤耦合效率、信号保真度、信号获取率是采用光纤取样测量高功率激光脉冲时间波形的难点。针对大型高功率激光脉冲宽度窄、光束口径大以及输出光束远场漂移量大等特点,设计了一套激光脉冲光纤取样系统,在全口径取样和不降低信号保真度的条件下有效解决了测量系统信号获取率低下的问题,充分保证了测量系统的可靠性。     

CSNS RCS注入涂抹凸轨磁铁脉冲电源设计

中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)是一台高束流功率质子加速器, RCS注入系统是将直线加速器预加速的负氢离子束流通过剥离的方式注入到RCS环中, 注入系统采用凸轨方案和相空间涂抹技术并要求涂抹凸轨磁铁脉冲电源输出脉冲电流的下降沿能够被程序控制, 电源采用IGBT功率放大的方式产生脉冲电流, 用程序控制电源的给定波形, 通过电源反馈控制系统, 使电源的输出波形跟随电源的给定波形, 达到控制电源输出脉冲电流下降沿的目的. 电源输出脉冲电流的跟踪误差是涂抹凸轨磁铁脉冲电源的重要指标, 为了满足跟踪误差小于2%的指标, 要求IGBT拓扑频率大于400kHz. IGBT拓扑采用IGBTH桥串并联错相工作的方式达到分压、分流和提高频率的作用. 高功率、高频率、快速的响应时间和最佳的反馈控制策略是涂抹凸轨磁铁脉冲电源具有良好性能的关键.