高速电磁斥力机构的基本原理与仿真分析

混合型限流断路器是现代直流电力系统有效的短路保护设备,其中用于驱动高速限流断路器机械触头高速分闸的电磁斥力机构性能决定了混合型限流断路器的限流水平及分断的可靠性。分析了电磁斥力机构的工作原理,通过理论推导得到了电磁斥力的解析表达式,在此基础上得到其运动方程。介绍了电磁斥力机构的瞬态场有限元仿真方法,建立了1000 V/400 A样机的仿真模型,样机试验结果验证了理论分析与仿真计算的正确性,为电磁斥力机构的进一步优化设计打下坚实基础。     

电磁斥力机构中驱动电容参数对触头初始电气间隙的影响

混合型限流断路器采用电磁斥力机构作为机械触头的高速驱动机构,为了进一步提高混合型限流断路器分断的可靠性,本文采用理论分析结合有限元仿真的方法,分析了电磁斥力机构驱动电容参数对电磁斥力的影响。研究表明在电磁斥力机构脉冲驱动电容储能相等的情况下,小容量高充电电压的驱动电容能够使机械触头在运动初期形成更大的开距,提高断路器关断时过电压的承受能力。样机试验结果证明研究结论的正确性。     

小开距下高速开断器稳态电弧温度场仿真研究

本文仿真计算了小开距下高速开断器电弧温度场。利用有限差分法对开断器电弧温度场进行数学建模,具体讨论了仿真模型中各方程所需的边界条件,利用Matlab软件进行编程、仿真计算出高速开断器稳态电弧温度场,并利用空气电弧平板实验验证了仿真计算的合理性。这为以后研究高速开断器瞬态电弧温度场提供理论基础。     

铜极板间空气电弧净辐射系数试验研究

为了提高混合型限流熔断器的高速开断特性,建立合适的电弧模型是研究高速开断特性的关键。论文采用链式电弧模型,利用净辐射系数法求解辐射热功率,因此必须计算电弧净辐射系数;利用铜极板间电弧实验数据对电弧的热平衡关系进行简略的分析,进行了净辐射系数的试验研究,并归纳出净辐射系数随电流、极板间距的变化规律。     

新型限流断路器在舰船电力系统中应用分析

针对舰船直流电力系统,开展了新型限流断路器的相关研究,研制出了高速限流断路器样机并进行了短路分断的验证实验。本文还对舰船电力系统中安装直流限流断路器方式进行了应用分析,结果表明该新型直流限流断路器能够满足现代舰船大容量电网对保护设备的要求。     

一种新型混合式直流限流断路器的原理与验证

本文介绍了一种基于晶闸管和IGCT的新型混合式直流限流断路器拓扑结构,详细分析了其故障快速分断过程和故障限流过程,最后在Matlab/Simulink中建立了系统仿真模型,对其工作过程进行了验证。     

爆炸活塞式限流器的温升仿真分析与试验

爆炸活塞式限流器采用电弧触发器检测短路电流,触发爆炸活塞机构高速分断电路,具有较强的限流能力。本文基于ANSYS11.0建立了直流爆炸活塞式限流器的三维热电耦合仿真模型,仿真结果和试验基本一致。仿真和试验结果表明,安装火工品装置的部位温升仅21K,可见这种结构中火工品装置的长期工作温度较低,有利于提高火工品装置的寿命。     

混合式限流断路器中快速隔离组件的设计与仿真

混合式限流断路器具有机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速分断的动态特性,是国际上新型断路器的发展方向。本文设计了一种基于电力电子器件的双向快速隔离组件拓扑结构,在EMTP中建立了快速隔离组件的仿真模型,通过脉冲电容器电源系统的短路分断试验验证了仿真模型的正确性。     

熔丝型混合式直流限流开关的分析与设计

针对直流电网短路故障时迅速产生的短路电流,提出一种零电压型混合式直流短路电网限流开关拓扑结构,以超快速电磁斥力式机械开关为通流支路,用快速限流熔断器代替固态开关支路和能量吸收支路的功能.开发出额定功率为640 V/2 500 A的原理样机,实验结果表明,样机将预期峰值为100 kA,时间常数为4.17 ms的短路电流限制在10 kA以下,证明所设计限流开关工作的快速有效性.     

新型高速触头操动机构的设计及实验分析

设计了一种基于电磁斥力机构和单线圈双稳态永磁操动机构的新型高速触头操动机构,研制了原理样机,运用Ansoft有限元仿真软件对电磁斥力机构进行了建模仿真,实验结果表明该触头操动机构能够在分断动作信号发出约200μs后使动、静触头分离,触头开距为16mm。     

25V／5A太阳能直流稳压电源的设计

本文针对某型野外电台供电电压精度高、动态响应快的要求,采用TMS320LF2407A型DSP为主控芯片、推挽式变换器为主电路、PWM为控制方法研制了一利用太阳能的25V／5A直流稳压电源。应用积分分离式数字PID调节器提高了电源动态响应速度和输出电压精度,使得电源在负载突变和满载输出（5A）时,输出电压的响应速度和纹波...     

短路电流上升率对熔断器弧前特性影响的仿真与实验研究

限流熔断器通常在短路电流上升过程中熔断,为了寻求短路电流上升率对熔体的弧前特性的影响,本文利用ANSYS有限元分析软件,以狭颈截面积为0．16mm。的熔体为例,对其进行了建模。仿真结果表明,在相同截面断口、短路电流上升率为2～20A／us的条件下,弧前,2f随着电流上升率的增大而减小：电流上升率在10A／us以上,弧前,2f基本一致,变化率小于5％,在10A／us以下,上升率为2A／us其弧前I^2f比10A／us时增大了约21％。在相同电流上升率、狭颈形状的情况下,弧前I^2f与狭颈截面积的平方成正比。并通过实验验证了仿真分析的正确性。     

基于水槽试验及图像分析的透水框架护底检验标准研究

透水框架作为一种减速促淤的整治建筑物,近年来在航道整治工程逐步得到推广,在守护工程中应用最为广泛.长江航道规划设计研究院研发了一种新型透水框架——扭双工字型透水框架,并在南京以下12.5 m深水航道建设一期工程通州沙潜堤护底中进行了试验性应用.确定合理的透水框架护底检验标准,是保证防护效果的重要基础,而目前的航道整治工程质量检验标准,并未对此作出明确规定.通过水槽试验提出透水框架护底的检验标准,利用测扫声呐图像分析提出相应的检验方法,并进行了室内光学图像试验验证,符合较好.     

基于超声原理消应力爬壁机器人的研制

针对当前超声消应力现状,文章将超声消应力技术与爬壁技术、常规移动机器人技术相融合,提出消应力爬壁机器人的概念,基于永磁吸附原理开展消应力爬壁机器人的总体方案设计、力学分析和测试工作,研制成功消应力爬壁机器人原理样机,并以焊接试板为对象进行了示范性应用。应用结果表明,研制的消应力爬壁机器人能够达到预期的应力消除效果,可替代人工完成应力消除作业,有助于提高船舶制造过程中的自动化水平,具有较高的工程应用价值。     

基于铜排的新型短路保护用大电流传感器的分析与设计

由于含有铁芯,现有保护装置上铜排用大电流传感器传感器笨重,繁杂并且占用较大体积。这对珍贵的船用空间十分不利。考虑到大电流时铜排周边能对传感器形成大干扰的可能性较小的缘故,提出用固定在铜排特殊位置上的单一芯片替代一整圈铁芯的电流测量方案。本文从霍尔传感器的基本原理出发,用有限元软件分析从实际角度考虑了霍尔芯片的摆放位置,并用试验验证了仿真的准确性。在此基础上,分析了干扰源对其产生的各种影响。最后得出结论:可以仅使用放置在特定位置上的霍尔芯片的方法测量特定铜排上的大电流,这样节省了大量体积。     

新型船舶运动控制平台及海上试验

研制出一艘以水动力学相似准则缩尺的无人驾驶遥控模型船，模型船装有PC／104为主控计算机的船舶控制器，模型船由岸上主PC机遥控，用Honeywell公司的HMR3000碰罗经测量航导，用差分GPS系统定位，自主控制和推进，该遥控篡自治船舶运动控制已经进行了两次海上试验并取得成功，本文介绍该平台的系统设计，控制系统硬件和软件和海上试验经。     

4kV/400A真空直流断路器设计

针对4000 V/400 A船舶直流电力系统中额定电流的分断问题,提出一种混合型真空直流断路器的拓扑结构,采用强迫换流原理实现电网侧额定电流的分断。对断路器的结构组成进行设计,分析强迫关断过程,通过计算得到关断参数。通过EMTP仿真软件对关断过程进行仿真,得到仿真波形,在实验室搭建了试验平台,实现了400A电流的关断。试验结果证明,所提出的方案有效、可行。     

Dynamic hardening behaviors of various marine structural steels considering dependencies on strain rate and temperature

This paper presents a new formula for prediction of the dynamic hardening effect for various marine structural steels, considering dependencies on the strain rates and temperatures. Dynamic tensile tests are carried out for three kinds of marine steels, 2W50, EH36, and DH36, changing the steel layer in the thickness direction, the strain rates, and temperatures. Considering two thickness layers at the middle and surface, five strain rate levels of 0.001/s, 1/s, 10/s, 100/s, and 200/s, three temperature levels of LT (−40 °C), RT, and HT (200 °C), and two repetitions, the total number of tests is 180. Dynamic hardening is clearly seen at LT and RT regardless of the material type, while dynamic strain aging occurs at HT, leads to negative strain rate sensitivity, and thus elevates the quasi-static flow stress above the dynamic flow stress to a certain strain rate. Dynamic hardening factors (DHFs) are derived as a function of the proof strains of 0.05, 0.10, and 0.15 according to each material type and temperature level. A new formula to determine the material constant D of Cowper–Symonds constitutive equation is developed. The correctness of the proposed formula is verified through comparison with test flow stress curves and reference test data in large plastic strain and high strain rate ranges.     

Public transport in towns - Inevitably on the decline?

Bus transport in Linköping, a town of 140?000 people, was strongly on the increase up to the beginning of the 1980s, when a negative trend-break occurred. A demand model is developed which explains both the ongoing decline and the preceding increase. Based on this model, it is examined whether a change of the current bus transport policy towards an optimal pricing and investment policy from a social point of view could evoke a new and positive trend-break. Taking current trends in the exogenous factors into account it would. However, this could depend on a possible revival of bicycling in towns.     

Frictional drag reduction with air lubricant over a super-water-repellent surface

This paper presents a new technique for reducing frictional drag using a super-water-repellent surface and air-injection (called an SWR & A technique). Its effectiveness was examined by carrying out pressure-loss measurements with a tube of rectangular cross section, along with resistance tests on a horizontal flat plate, a 7.2-m-long tanker model, and a 12-m-long high length-to-beam-ratio model ship. These test results showed that the new technique can significantly reduce the models' frictional drag; for example, the frictional resistance on the SWR surface was reduced by 80% at a speed of 4 m/s and 55% at 8 m/s. Received: October 16, 2000 / Accepted: December 4, 2000