Thermal Simulation of AC Electromagnetic Contactor

Transient magnetic circuit method is adopted to calculate the power loss in winding and shading coil. Based on the analysis of heat transfer process in AC contactor, a thermal model is proposed and the temperature field distribution is simulated with 3-D FEM of ANSYS. Comparison of simulation results with measurements shows that the proposed method is effective.

基于Q235的水下ACFM可视化检测系统设计及研究

针对复杂海水环境中Q235结构物夹板裂纹,基于交流电磁场检测(ACFM)技术开展了水下可视化检测系统的设计及研究。基于COMSOL仿真分析选取了探头外壳材料。搭建硬件电路及设计缺陷识别及重构的软件系统。基于Q235材料样板上不同长度及不同深度的裂纹进行水下检测。结果表明:Q235材料的不同长度裂纹检测中长度误差和深度检测误差分别为8.53%和15.11%;不同深度裂纹检测中长度误差和深度检测误差分别为8.17%和13.9%。

AC/DC通信电源模块远场电磁辐射发射预测研究

AC/DC通信电源产生的电磁辐射易超过限值,对其电磁辐射机理和预测方法开展研究有助于改善电磁兼容性设计。首先,在分析AC/DC通信电源模块共模电磁噪声的形成源头和传播路径后,提出其远场电磁辐射可分解为由“输入端口”、“输出端口”共模电压驱动的2类辐射。然后,提出将共模电压驱动源与寄生辐射体的辐射传递函数相结合,进行远场电磁辐射预测的新方法;设计频谱分析仪+电阻衰减器,实现各共模电压驱动源的频谱测量;采用FEKO电磁仿真软件,通过数值计算得到各寄生辐射体的辐射传递函数。最后,实现了4 kW AC/DC通信电源模块辐射预测,并实测验证了其有效性。

中频发电机AC-DC整流模块的共模干扰研究

带有AC-DC整流模块的中频发电机已广泛应用于电站、舰船和飞机等独立供电系统中,对其电磁兼容性的研究越来越受到关注,如何定量地分析计算AC-DC整流模块引起的干扰是一个难点。文中分析了带有整流模块的中频发电机产生共模干扰的主要原因是由于漏抗的存在,整流换相并不是一个瞬态过程,在换相重叠角期间,u+或u-存在跳变。基于中频发电机AC-DC整流模块产生共模干扰的机理,利用频域法对共模干扰电压进行了计算,并通过MATLAB数学仿真得到了其频谱图,该方法可以推广到其他电力电子系统的电磁干扰分析计算中。

AC接触器电磁机构的三维有限元分析

以GSC3型交流接触器为例,将有限元法应用于其磁系统的数值计算中,得到各状态下磁系统的磁场分布图形及不同气隙、电流下的电磁吸力,同时对仿真结果进行分析,为后续AC接触器的动态仿真提供数据支持。

一种AC/DC开关电源的模块化设计

目前,AC/DC开关电源的模块化存在电磁兼容处理、大功率器件处理等较复杂的技术和工艺问题。根据模块化设计思想,对开关电源电路进行模块划分,并完成主电路的选型设计,驱动控制、保护滤波等模块的匹配设计,在此基础上设计制作了一款适用于机载设备的PSM控制型AC/DC开关电源样机。对该样机进行参数测试及功能验证,试验结果证明电源样机各参数满足预设的产品指标要求,完成了目标产品的设计。

基于三维有限元的AC接触器的动特性工程数值仿真

以GSC3型AC接触器为例,运用"场"、"路"结合的方法求解电磁参数:大气隙时应用三维有限元非线性静态分析,求出不同气隙和励磁电流下的电磁吸力值,而在小气隙时考虑分磁环的作用,引用磁路的方法简化此时的电磁吸力的计算,得到了各状态下的磁系统的磁场分布图形,构造不用气隙、电流下电磁吸力的二维数据表,并最终完成整个过程的插值动特性工程数值仿真。对仿真的结果也进行了一定的分析。

不同海拔高度交流电晕电流脉冲特性实验研究

不同海拔高度下交流电晕特性的变化规律是高海拔地区线路设计的基础。文章利用可移动式小电晕笼和高频电流测量系统在20 m~4320 m范围内的5个海拔高度点进行实验,采集了1 mm直径细铜丝在不同施加电压下的电晕电流脉冲、无线电干扰和可听噪声水平数据;通过对实测数据的统计分析及拟合,得到了海拔高度对电晕电流脉冲特性的影响规律,并分析了不同海拔高度下电晕电流同无线电干扰和可听噪声水平的关联关系。研究表明,随着海拔高度增加,交流电晕电流脉冲的幅值增大,幅值概率分布逐渐分散,一个周期内交流电晕电流脉冲的数量增加,脉冲形成时间变得更加均匀;将电晕电流有效值作为中间变量,研究海拔高度对交流线路电晕效应的影响,得到电晕电流有效值与导线施加电压呈线性函数关系,该线性函数的斜率k、截距b均为海拔高度h的三次函数;无线电干扰和可听噪声水平均与电晕电流有效值呈对数增长关系,其中可听噪声与电流有效值的函数关系随海拔高度变化而改变。

广州地铁22号线交流牵引供电系统电磁干扰问题分析

[目的]当地铁线路正常运行时,由于钢轨对地不能做到完全绝缘,采用交流牵引供电系统的地铁会对邻近金属油气管道产生交流干扰。因此,有必要研究地铁交流牵引供电系统对外部电磁干扰的问题。[方法]以广州某金属油气管道与广州地铁22号线并行段为例,建立地铁隧道与金属油气管道耦合模型,对金属油气管道进行电磁干扰仿真分析;计算了与隧道呈不同夹角的油气管道各段的电磁感应电压、地电位和涂层耐受电压,分析了电磁干扰的主要影响因素。[结果及结论]交流牵引供电制式下,管道涂层实际承受电压为涂层内部金属管道表面的电压和外部土壤中的地电位的差值,地铁隧道在金属管道表面产生的感应电压幅值是土壤地电位幅值的10倍以上,金属油气管道受到的电磁干扰以管道与地铁的电磁感应电压为主;金属油气管道及地铁隧道并行段是产生电磁干扰的主要区段;增加回流线可以极大地降低金属油气管道的电磁感应电压,回流线的位置与数量对减少电磁干扰效果有极大的影响。

转子槽数对无刷交流励磁机的空载噪声影响

为减少无刷交流励磁机的电磁噪声,提出一种无刷交流励磁机径向电磁力和交变弯曲力矩的解析模型。根据磁导法,得到空载气隙磁场的解析表达式,进而推导出径向电磁力和交变弯曲力矩的表达式,得到励磁机电磁噪声的主要阶次和转子槽数的关系。通过增加转子槽数可以有效削弱主极磁场和一阶齿谐波引起的噪声,多物理耦合有限元仿真和傅里叶方法验证了结果。

基于定子槽结构优化的交流牵引电机电磁降噪设计方法

针对交流牵引电机存在电磁噪声过大的问题,提出一种基于定子槽结构优化的电磁降噪设计方法。在分析交流牵引电机产生电磁噪声机理的基础上,针对其定子槽底部开槽降噪的具体设计方法及其开槽位置与槽口参数优化展开了研究。通过技术验证,同时对开槽处理前后进行了对比分析,结果表明:采用所提出的交流牵引电机定子槽结构优化方法在保持效率不变的情况下对电磁降噪具有显著效果。

城市高压交流输电线路对电磁环境的影响研究

电磁环境承载无线电通信、广播和观测等业务,支撑移动互联网、物联网、卫星电视和射电望远镜等新型基础设施,保护电磁环境成为交流输变电系统设计运行的关键。该研究选取城市常见的架空220 kV交流输电线路为研究对象,测量某线路附近地面及居民楼内电场和磁场强度,分析电磁干扰的来源、产生机理、频域特征和空间衰减过程,比照城市常见无线电业务的频段和调制方式,得到典型工况下输电线路对无线电信号信噪比的影响规律,提出输电系统影响下,电磁环境保护和通信增益措施。

交流牵引市域(郊)铁路车载信号设备电磁干扰防护研究

交流牵引的电磁环境极其复杂、运行条件非常严酷,由电磁干扰导致的车载信号故障频出,引发行车安全隐患。文章针对交流牵引列车的车载信号设备面临的电磁干扰问题进行了深入研究,建立了车载信号设备信号定位原理和电磁干扰源模型。通过分析电磁干扰导致车载信号失败的结果,并以某线交流牵引列车实际运行情况为例,从车载信号定位原理角度探讨了电磁干扰防护特性。最终,提出了一套切实可行的解决方案,旨在解决危害信号系统安全稳定运行的技术难题。

交流电磁场应力测量法在管道应力内检测中的应用

为解决管道本体应力集中区域的内检测问题,以交流电磁场应力测量法(ACSM)为依据,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真建立石油管道电磁场二维仿真模型,分析管道表面磁场分布规律,研究ACSM法应力测量传感器结构和工艺参数对测量结果的影响。研制基于ACSM法的应力测量传感器,设计开发管道应力内检测系统,开展了静载拉伸应力测量试验研究以及现场牵拉试验。仿真模拟结果与应力测量传感器的实际测量结果相吻合,在被测试件弹性限度内,随着施加应力的增加,传感器的测量幅值呈正比增长态势;现场牵拉试验过程中,传感器幅值大小与施加应力大小存在较好的映射关系,对被检管道施加105 MPa应力时,传感器的差值电压幅值可达259 mV,整套系统在应力测量试验中运行良好,可有效识别应力集中区域。

基于矢量拟合法的交流接触器EMI高频模型

随着交流接触器的智能化,越来越多的交流接触器控制系统采用了电力电子器件。但开关器件的引入会产生大量的电磁干扰,影响控制系统的工作稳定性。交流接触器作为控制系统中电磁干扰流经的重要路径,需要对其高频电路模型进行精确建模。针对不易建立高精度、宽频带的交流接触器电磁干扰(EMI)高频模型问题,提出了一种基于矢量拟合法的交流接触器EMI高频模型和建模方法。首先将交流接触器的阻抗表示成网络函数形式。然后使用矢量网络分析仪测取线圈出线端口的阻抗特性数据,对测得的数据进行矢量拟合,求出极点和留数。之后根据网络函数与电路参数的关系,对拟合出的极点和留数进行电路等效,并在电路仿真软件中搭建交流接触器高频电路模型并进行仿真。仿真实验结果表明该高频电路模型在150 kHz~30 MHz频段范围内有较高的精度。最后将交流接触器EMI高频模型代入交流接触器控制系统EMI模型中进行时域仿真。仿真实验结果显示在150 kHz~30 MHz频率范围内,建立的接触器EMI高频模型可用于接触器控制系统的传导电磁干扰分析。

矢量波场法计算金属板与附近载流线圈的电磁推力

金属板接近交流载流线圈时会产生排斥力,但是产生排斥力的原因以及如何计算力的大小尚有待研究。本文提出一种理论推导与工程实践经验相结合的方案,既可以解释电磁驱动系统在空间中产生力的原因,也可以计算出低频和高频波载流线圈与附近金属板的推力。推导和求解公式时使用了多次循环迭代以及累加变换消元的运算步骤,之后通过实验成功地确定了未知参数,结合Matlab程序求出了不同情况下积分的解。最后,经实践验证,该方法较好地解决了交流电磁驱动线圈的复杂推力计算问题。

高压交流电缆穿越海滨浴场区域人员安全风险的评估

穿越海滨浴场的高压交流电缆会在浴场周围产生电磁场,使附近人员存在一定安全风险。基于已有标准提出跨步电压及电场强度两个评估高压交流电缆附近人员安全风险的指标;建立了某穿越海滨浴场高压交流电缆的电磁干扰模型,通过模型计算得到电缆在稳态运行工况和故障工况下(单相缆芯护套短接故障、单相缆芯接地故障)附近区域跨步电压及电场强度分布情况。结果表明:在电缆稳态运行和单相缆芯护套短接故障工况下,陆上和浴场涨落潮区域人员的安全风险均较低;在单相缆芯接地故障工况下,人员安全风险较高,在故障点两侧跨步电压呈对称分布,远离故障点10 m后电场强度降至安全标准(14 V/m);最后,基于评估结果,提出了增设防护围栏和敷设接地网等缓解措施。

基于定转子槽结构协同优化的交流牵引电机电磁降噪优化设计方法

针对交流牵引电机存在电磁噪声较大的问题,提出一种基于定转子槽结构协同优化的交流牵引电机电磁降噪优化设计方法。分析了交流牵引电机电磁噪声的产生机理,阐述了在电机定转子槽底部开槽降噪的基本原理与具体设计方法,并对开槽位置与槽口尺寸进行了参数优化研究。最后对降噪效果进行了仿真验证,同时与传统降噪方法进行了对比分析,结果表明采用所提电磁降噪优化设计方法对交流牵引电机定转子槽结构进行优化处理后,在保证其效率有所增加的情况下,电磁噪声得到了显著下降,因而取得了较好的降噪效果。

含嵌入式直流的受端电网动态响应智能分析方法

高压直流输电系统嵌入大型交流系统,将进一步增加换相失败、直流闭锁等故障对系统安全稳定的影响,交流系统与直流系统的交互作用,将使系统动态更加复杂。针对电网不同运行方式下大扰动后系统复杂动态响应特性分析难题,文中提出一种基于机电-电磁混合仿真与机器学习的智能分析方法。该方法基于主成分分析(principal components analysis,PCA)降维、基于密度的噪声应用空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)、K-means等算法建立二阶段聚类模型,可针对直流落点近区严重故障后大量混合仿真动态曲线在高维空间中自动聚类,并给出相应标识与严重程度;提取交直流系统在不同故障下的典型动态模式,自动标注并识别各模式下主导安全稳定问题。文中所提方法的有效性在2025年华东电网运行方式中得以验证,仿真结果表明,所提方法可有效提取不同故障下系统动态模式,将有效支撑后续复杂故障下的交直流系统动态机理分析。

轨道交通车辆段双流制牵引供电系统在交直流切换供电方式下的电磁场分析

[目的]交直流双流制牵引供电系统车辆段内股道分布密集,接触网距离较近,不同的供电制式会影响车辆段空间电磁场的分布,因此有必要对轨道交通车辆段双流制牵引供电系统在交直流切换供电方式下的电磁场进行分析。[方法]以重庆市郊铁路跳磴至江津线双福车辆段为依托,运用CDEGS软件构建了车辆段交直流双流制牵引供电系统仿真模型,分析了不同运行工况下车辆段空间电磁场强度分布特性。针对车辆段库内接触网的异常电压现象,综合评估了双流制牵引供电系统车辆段电磁场空间分布对接触网感应电压的影响程度,并提出相应的抑制措施。[结果及结论]交流供电制式和直流供电制式下,接触网空间电场均以带电导体为中心呈对称分布,但空间磁场不完全呈对称分布;带电导体数量越多,空间电场强度和磁场强度越大;交流供电制式下,周围导体的静电感应电压大小与导体间距和电压有关;电磁感应电压与电流成正比;采用直流供电制式时,各种工况下导体的静电感应电压均超出人体安全限值36 V。