EAST快控电源中空心电抗器磁热分析及屏蔽抑制技术

作     者：胡云鹏 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：鲍晓华

授予年度：2017年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：EAST快控电源 空心电抗器 磁热耦合 涡流损耗 屏蔽效能 

摘      要：空心电抗器的运行通常会伴随着很多问题,对周围设备和人会有辐射危害。如果长时间运行还会导致周围设备温度过高的现象,这是一种常见的故障。空心电抗器在大电流或者大电压激励下会产生强磁场,周围设备会有涡流现象从而导致发热,严重时会导致线路失火。空心电抗器在国内电气设备中利用率高,对人民生活、农业等有着重要的影响。本文以EAST(先进实验超导托卡马克)快控电源中空心电抗器为例,分析了空心电抗器周围的磁场以及对电源输出柜带来的温度问题。并且在此基础上提出了相应的屏蔽方法来解决这种问题。本文的主要工作按如下顺序展开:(1)对空心电抗器周围磁场进行解析计算:首先将单匝载流线圈分割成椭圆形和矩形两种载流线圈,分别求得两种载流线圈周围的磁场分布,最后利用磁场叠加原理计算整个空心电抗器周围的磁场分布。(2)分析了金属板与金属网对空心电抗器的电磁场屏蔽理论,并且仿真分析了电源输出柜表面的磁通密度分布,验证各种屏蔽组合的性能。(3)求解单层和双层屏蔽体的屏蔽效能解析式,并且做出了仿真验证。分析屏蔽效能与距离、激励频率之间的关系。(4)仿真空心电抗器内部磁场分布(四周大,中心小),将实验检测空心电抗器中心处磁通密度大小与仿真结果进行对比。(5)电源输出柜温度主要是由表面涡流损耗引起,这种涡流损耗的来源是空心电抗器产生的磁场。限制磁场走向,降低磁场与柜体面的接触率就可以降低温度。仿真验证这种假设,并且将实验结果与仿真结果进行对比分析。本文对EAST快控电源中空心电抗器磁热耦合和屏蔽措施有一定的研究,得到了一些初步的结论,对空心电抗器磁场、温度场进一步分析以及相关的屏蔽研究具有一定的实用价值。