120 kA脉冲电抗器在振荡放电电路中的电磁场分布优化(英文)

[目的]脉冲电抗器是失超保护系统振荡放电回路中的重要组成部分。在振荡放电回路中,利用脉冲电抗器与充电电容器振荡产生高脉冲电流,使流过真空断路器的电流反向以创建人工过零点,完成开关分断。但是在通入120kA电流的工况下,由于受到电磁力的作用,脉冲电抗器下方连接排会发生形变,造成设备损坏,大大降低辅助振荡过零回路的可靠性。因此需要对120 kA脉冲电抗器进行电磁场分析,优化其周围电磁场分布。[方法]首先分析辅助振荡过零电路的换流过程,建立脉冲电抗器三维模型,引入磁场屏蔽百分比的概念。其次,通过使用有限元仿真软件计算了不同材料和形状的屏蔽板对脉冲电抗器电磁场分布的影响。分析了不同材料和形状对屏蔽百分比的影响,计算了不同形状下的涡流损耗。最后在结构模块中计算了不同屏蔽结构下的连接排形变程度。[结果]屏蔽板采用不同材料或结构对连接排受到的磁感应强度和电磁力有影响。[结论]圆形铝屏蔽板对脉冲电抗器电磁场分布的优化效果更好。该方法也为脉冲电抗器的电磁屏蔽设计奠定了基础。

15 kV爆炸开关触头开断过程研究

超导托卡马克装置通过极高的磁场来约束高温等离子体,以实现可控核聚变反应。为了保证超导磁体的安全运行,失超保护系统中需要爆炸开关实现至关重要的后备保护。对15 kV爆炸开关中最关键的电流触头进行了建模,针对爆炸及触头开断过程进行了数值分析,计算了触头分断所需要的爆轰压力,以及爆炸产生的压力分布规律。通过试验验证了数值模拟的准确性,这为爆炸开关的理论设计提供了基础。

混合式新型聚变电源概念设计

[目的]近年来,聚变装置装机容量在不断增加,其电源系统需要输出高幅值、长脉冲的功率,对电网造成了极强的功率冲击,严重时会导致电源脱网,严重威胁聚变装置的安全。同时,高幅值脉冲也使电源系统的设计存在大量冗余。[方法]为了解决这两个问题,提出了带储能装置的新型聚变电源拓扑,通过在电源系统中加装储能装置,缓冲脉冲功率对电网的冲击。在电源运行过程中,电网提供稳态功率,储能装置提供脉冲功率,有效降低电源的成本。[结果]根据工业供配电经验,得出了不同拓扑中主要元件的选型计算公式。最终根据仿真数据,对不同电源拓扑的成本展开分析对比。[结论]证明了新型电源不仅可以减小对电网的功率冲击,提高电源系统的能量利用率,也可以降低变压器容量,具有一定的成本优势。

基于机床反馈数据和工艺知识的进给速度优化

数控加工工艺参数的合理选择,有助于发挥机床的最优驱动性能和刀具的最佳切削能力。目前,商用计算机辅助制造软件所生成的数控程序只能在一定切削区域给定一个唯一、保守的进给速度,难以发挥数控机床的潜能。针对这一问题,基于通用机床实际加工反馈数据对进给速度进行初步优化,根据金属切削工艺知识,建立粗加工和精加工进给速度上限值多约束模型,保证机床和刀具在发挥最大性能的同时,不会产生机械损伤。针对初步优化后进给速度存在突变的问题,给出了一种进给速度精细优化方法,可以在保证加工质量的前提下,有效提升加工效率。

基于G-buffer的NC程序仿真优化算法

针对三轴数控加工G代码中存在的空切、抬刀过高和碰撞等问题,改进G-buffer建模,对G代码的离散点进行几何切削仿真。仿真试验结果表明该方法可有效检测与优化G代码中存在的空切、抬刀过高和碰撞。