【摘 要】
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脉冲大电流直线驱动装置是一种特殊的直线电机,广泛应用于电磁发射领域。由于它具有能量高,原理简单,可控性强等优点,近年来逐渐受到越来越多的研究人员关注。直线电机工作时的最大峰值电流达到MA级,传输大的电能量主要依靠电缆,目前电缆行业比较成熟,各种电缆无论结构、导体、还是绝缘、防护都有相关国家、行业、企业标准,其制造是标准化,规范化的,制约产品性能的主要是工艺控制和材料问题。 由于脉冲大电流电缆的应
【机 构】
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华北电力大学(保定) 华北电力大学
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脉冲大电流直线驱动装置是一种特殊的直线电机,广泛应用于电磁发射领域。由于它具有能量高,原理简单,可控性强等优点,近年来逐渐受到越来越多的研究人员关注。直线电机工作时的最大峰值电流达到MA级,传输大的电能量主要依靠电缆,目前电缆行业比较成熟,各种电缆无论结构、导体、还是绝缘、防护都有相关国家、行业、企业标准,其制造是标准化,规范化的,制约产品性能的主要是工艺控制和材料问题。
由于脉冲大电流电缆的应用工况比较特殊,与普通电力电缆的工作状态存在较大区别,这使得两者在结构上也必然存在一定的差别。目前关于脉冲大电流电缆还没有现成成熟产品,需要定制生产。因此,研制过程中只能参考相关国标、企标对研究结果进行指导。
本文主要针对脉冲大电流电缆的内部温度场以及受力情况进行了理论分析、数值模拟以及实验研究。首先根据脉冲大电流应用的实际工况提出了电缆的整体的设计原则并选择了电缆的结构。其次采用国标IEC(2008)推荐的绝热法对电缆温升进行了近似计算,并基于此选择耐高温的绝缘材料;通过建立电缆的二维耦合模型,采用有限元法分析电缆的温升情况,并通过试验验证仿真模型的合理性;针对电缆温升过高的问题,提出了多种冷却方案并进行比较。最后对电缆受到的电磁力进行仿真计算。为了减小电缆受到的电磁力,在电缆与负载连接处对部分电缆增加屏蔽层结构,并针对不同的电缆与负载连接头,通过试验研究其受力情况,以确保电缆在通过脉冲大电流时不会与负载出现滑脱的现象。研究结果对于脉冲大电流传输电缆的设计具有一定的指导意义。
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