电气化铁路用铜及铜合金绞线绞合结构及技术参数计算

在介绍TB/T 3111—2017《电气化铁路用铜及铜合金绞线》绞线绞合结构的基础上,推导出不同绞合结构绞线的平均绞入系数、单位质量、单位直流电阻计算公式。分析绞合结构对绞线单位质量、单位直流电阻的影响,得出绞线节径比或螺旋升角越小,绞线单位质量、单位直流电阻越大的结论。计算得出典型绞线单位质量、单位直流电阻和计算系数最大值和最小值,为绞线团体标准、企业标准、企业生产工艺的制定及质量控制和新产品研发计算提供依据。

非完全绞合利兹线的高频损耗特性分析与计算

现有的利兹线损耗计算模型,普遍是基于每股绝缘细导线流过相同电流的假设,根据铜箔和圆形实心导体的1维和2维电流密度、涡流场函数推导而来,忽略了不完全绞合结构对股间电流分布的影响,造成计算精度偏低。为了解决利兹线高频损耗的精确数学表征问题,首先系统分析了高频条件下利兹线的磁场分布、电流密度分布以及利兹线的绞合结构特点;然后基于利兹线股线的绞合结构,通过分段等效电路法和有限元方法建立利兹线损耗的精确计算方法,即将完整绞合节距内的利兹线分段后等效为直线结构的电感元胞,通过2维有限元法计算出股线之间的阻抗矩阵,进而根据系统方程求解出股线电流向量;最后,针对3种典型的利兹线绞合结构,从计算精度和计算量的角度对新方法、传统解析法与3维有限元法进行对比分析。结果表明,新方法能快速准确计算出不同绞合结构利兹线的高频损耗电阻,其最大相对偏差≤2.34%,并且借助新方法明确了绞合结构、频率对利兹线高频损耗电阻、电流流动模式的影响规律。

光纤复合海底电缆应变测量的数学建模与仿真

为了获得光纤复合海底电缆的应变与光单元应变的关系,以便用分布式光纤传感技术准确测量海底电缆本体的应变分布。在分析海缆结构的基础上,进行了海缆与光单元应变关系的数学建模和仿真。通过合理简化海缆结构,建立了海缆的有限元模型,进行了直线拉伸数值计算,对比了数值计算结果和数学模型。结果表明,数值计算结果与数学模型一致,光单元应变与海缆应变满足线性关系,且小于海缆应变值,可以利用光单元应变推算海缆的应变,这为基于分布式光纤应变测量的海缆状态监测提供了理论依据。