爆炸式螺旋绕组磁通压缩发电机的理论和技术(续)

设计了一种三层螺旋绕组结构的爆炸式磁通压缩发电机(MFCG),经过与单层螺旋绕组MFCG进行对比分析,发现三层螺旋绕组结构的爆炸式MFCG能够带动9倍大的电感负载和3倍大的电阻负载并实现高效率发电。这种“高电压低电流”的MFCG设计思路将改变“MFCG只适合带动较小负载”的观念。

活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机的原理实验

为了验证活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机(MFCG“)减小电感以放大电流”的工作原理,设计制作了活塞式螺旋绕组MFCG原理样机,并完成了原理实验。借用传统火炮作动力系统,活塞组件采用短路毛刷、锥形电枢等复合结构,600μF电容器组为42μH螺旋绕组提供种子电流,活塞组件以约200m/s的速度完成磁通压缩发电的过程。测量结果显示:在电感逐步减小的2.5ms时间间隔内,回路电流逐步放大。分析了电流波形的三个问题:充电段与发电段的模糊过渡、独特的电流放大波形、发电结束时的噪声问题等。根据测量结果推测了运动电接触的阻值范围。原理实验为进一步MFCG研究提供了重要参考。

单螺旋绕组变压器支路电流的场路耦合计算及分析

变压器绕组并联导线间的环流将导致绕组损耗增加、局部过热,从而影响变压器的正常运行。本文以变压器单螺旋绕组为研究对象,建立了计算并联导线支路电流的场路耦合数学模型,模型中将各支路电流作为独立的变量来组集刚度矩阵,体现了求解问题的特殊性。在此基础上,对不同换位形式的支路电流分布及影响因素进行了研究,通过短路感抗和二次侧感应电流两个参数的设计与计算值比较,证明了本文模型的合理性。研究表明,在相同的条件下,"424"换位具有环流损耗小的优点,但相对于"212"换位,其抑制损耗的效果并不明显,考虑到"212"换位在均化电流分布及抑制局部过热方面的优点,单螺旋绕组的三种不完全换位应首选"212"换位。

活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机技术及进展

为了引起对活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机(P-MFCG-HW)的足够重视,按照技术储备、系统概念、典型设计、原理实验4阶段介绍了P-MFCG-HW的研究历史;讨论了P-MFCG-HW概念分析、理论模拟、实验研究的现状;与单级发电机、逆轨道炮、补偿脉冲交流发电机、爆炸式磁通压缩发电机等对比,从驱动机、发电方式、军事应用等方面分析了P-MFCG-HW的技术特征和优势;指出了P-MFCG-HW是一种技术集成度高、结构紧凑、可供机动部署、并有广泛军事应用前景、值得关注的一种脉冲功率电源。

活塞式螺旋绕组MFCG的关键技术

为推进带螺旋绕组的活塞式磁通压缩发电机(P-MFCG-HW)技术的发展,设计了新的锥形电枢体复合结构并完成P-MFCG-HW的原理验证试验。通过P-MFCG-HW磁场模型分析了电路模型的实质,即运动电枢填充绕组而减少电感,其表现形式则为放大电流的磁能,而在P-MFCG-HW理论的深层次分析中,指出了电枢概念是不可缺少的。锥形电枢MFCG-HW工作过程细微分析所确定的合理电枢感应面电流分布和绕组内磁场位形及与爆炸式MFCG类比,得出了有关活塞式MFCG-HW电枢形状的关键技术,即:无论是薄皮还是块状,锥形电枢是合理和必要的;电枢表面要连续和光滑,特别是柱状电枢端部的环形尖棱可导致系统效率降低;要绝对避免电枢表面轴向缝隙会阻碍感应电流而导致试验失败;电枢形状优化设计的原则是使电枢感应面电流均匀分布;磁场扩散的趋肤效应和MFCG原理要求螺旋绕组直径和厚度足够大;电刷和中心导杆在特定情况下可抛弃。

爆炸式螺旋绕组磁通压缩发电机的理论与技术

为研制高性能爆炸式螺旋绕组MFCG,用法拉第电磁感应定律和基尔霍夫回路定律分析了爆炸式螺旋绕 组MFCG各部件,绘制了工作过程的流程图。讨论了爆炸式螺旋绕组MFCG关键的技术问题如种子磁通、电枢与 螺旋绕组的材料与结构、绕组局部高压放电等。

螺旋绕组磁通压缩发电机理论的适配性

介绍了磁通压缩发电机 (MFCG)作为高功率脉冲电源的特性 ,对比分析了 4种关键结构不同参数螺旋绕组MFCG的理论和实验结果 ,评论了它们与现有理论的适配性。指出了活塞式螺旋绕组 MFCG实验失败的原因。最后给出了螺旋绕组

双螺旋绕组的导线换位方向的探讨

对双螺旋绕组的正转换位和反转换位进行了分析,证实两种换位存在明显差异,并指出当三绕组变压器低压绕组为双螺旋式绕组时反转换位具有实用价值。

基于漏磁场分析结果的单螺旋绕组换位位置优化

本文中作者介绍了变压器绕组漏磁场分析模型的建立和环流损耗计算的原理,给出了变压器单螺旋绕组换位位置优化的方法,并分析了实例。

单螺旋绕组结构上的改进

分析了传统单螺旋绕组的换位特点 ,介绍了改进型的单螺旋绕组的结构特点 ,指出了采用“均匀换位”时应注意的事项。

电力变压器低压螺旋绕组导线换位结构下电流分布特性

在低压螺旋式绕组中采用换位结构未能完全消除绕组内环流,并联导线间的电流仍存在差异。分析换位结构下绕组电流分布特性是计算绕组短路电磁力的基础和前提。以往在计算短路电磁力时,往往忽略短路电流的分布特性。在考虑换位结构的基础上对两种110 k V变压器低压绕组的电流分布特性进行研究,发现低压绕组导线回路间电流差值与峰值电流平均值的比值最大可达8.67%。绕组结构变化引起的导线回路漏感抗差异是导致并联回路电流分布不均的主要原因。同时,计算获得了不同电流分布情况下低压绕组各线饼中导线受到的电磁力分布规律,发现电流分布不均匀程度越大,导线在换位前后电磁力改变量越大,最大可达5.9%。定义导线回路间电流差值与峰值电流平均值的比值为绕组电流分布不均匀系数,发现电流分布不均匀系数随高度hc、导线辐向宽度wc的增大而增大。通过比较了两种类型低压绕组中电磁力分布特点,对螺旋绕组结构设计提出了建议。该研究结果可为变压器设计过程中结构参数的选取和校核绕组短路稳定性提供参考。

变压器单螺旋绕组换位的探讨

大容量变压器低压绕组多采用单螺旋424换位以减少环流损耗。众所周知,环流损耗占电阻损耗百分数的计算式为:β=C(m^4-80m^2+1024)/16×10~8(fn_baA_x/H_k)~2%式中 C—系数,铜导线C=0.12, 铝导线C=0.043; m—导线叠绕根数; f—频率,Hz; n_b—螺旋式绕组匝数; a—裸导线厚,mm; A_x—单根导线截面积,mm^2 H_k—绕组有效电抗高度,mm。生产中亦有采用242换位的结构形式,如下图所示。其环流损耗占电阻损耗的百分数计算式仍与上式相同。现推证如下:

鞍钢单绕组螺旋电磁搅拌技术研发进展

介绍了鞍钢单绕组螺旋电磁搅拌技术的自主研发进展,通过对圆锭、扁锭、大方坯、大圆坯等多物理场耦合模拟计算,结合试验研究对该技术的效果进行验证。结果表明,单绕组螺旋电磁搅拌技术有助于促进金属液在三维方向的传质传热,降低液芯的温度梯度,促进金属液同时凝固,减轻铸坯的中心疏松、偏析,铸坯、铸锭C元素的统计偏析度可以降低30%以上。

一种通用的螺旋式绕组换位设计方法

提出一种基于变压器漏磁场计算的螺旋式绕组换位设计方法 .这种方法适用于采用不同换位方式的各种螺旋式绕组，具有较好的通用性 .同时，由于计算漏磁场和环流损耗时采用了多截面法，还具有较高的计算精度 .

考虑螺旋式绕组循环电流时的变压器漏磁场分析

通过实例计算分析了考虑螺旋式绕组循环电流时的变压器漏磁场分布 ,证明了只有在采用优化换位时才可以在进行相关计算时不考虑环流引起的漏磁场畸变。

多路并联螺旋式绕组在大容量整流变压器中的应用

该文介绍了5万kVA传动整流变压器低压绕组采用多路并联螺旋式绕组,与传统双饼式绕组对比的优点,通过研究,降低了大电流双饼式低压绕组端部线饼中的电流密度,有效解决大容量整流变压器由于支路电流分配不均衡导致的绕组局部线饼过热问题,提高产品的运行可靠性。

大型变压器中绕组螺旋角度对拉板和夹件的影响

针对考虑大型变压器螺旋绕组的不同螺旋升角问题,对变压器漏磁场进行计算,选用的四个模型的螺旋角θ分别是4．61°、2．491°、1．323°和θ为0°的同轴圆环,分析了不同螺旋角绕组轴向电流分量对变压器拉板和夹件的影响,随着螺旋角的增加,拉板和夹件表面的磁通密度幅值增加,涡流损耗也增加。

三列螺旋式绕组的换位

研究了三列螺旋式绕组"8字"循环换位的方法,提出了一种新的绕组结构型式。

螺旋式绕组轴向电流分量对大型变压器漏磁场的影响

根据变压器螺旋式绕组漏磁场分布的计算结果 ,分析了螺旋式绕组轴向电流分量对大型变压器漏磁场的影响。

高度对螺旋绕组罐状铁心电源变压器功率密度的影响

本文从功率、频率、损耗和匝电压等实用特性范围探讨了高度对螺旋绕组罐状铁心电源变压器功能密度的影响。文中推导了其相应的机械和电方程，并探索了能用于在一定高度条件下使功率密度最大的最佳设计算法，法极限高度为０．２５和０．３英寸时，功率密度与关系曲线呈现出最大值（在多种情况下，功率密度约为１０００Ｗ／ｉｎ＾３），低于此极限高度时，功率密度会严重下降。