基于EAST空心電抗器的瞬變強(qiáng)磁場(chǎng)的磁屏蔽電磁分析及設(shè)計(jì).pdf

1、EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)裝置是我國(guó)自行研發(fā)的全超導(dǎo)托克馬克裝置。它的目標(biāo)就是研究近堆芯等離子體穩(wěn)態(tài)先進(jìn)運(yùn)行模式科學(xué)和工程問題。內(nèi)真空線圈快控電源系統(tǒng)是EAST電源系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是通過檢測(cè)等離子的運(yùn)行情況，向內(nèi)真空線圈中通入數(shù)千安培快速而強(qiáng)大的電流以保證等離子體快速穩(wěn)定的運(yùn)行。實(shí)際工程中，使用并聯(lián)多路輸出的方式以滿足對(duì)等離子體控制的功率和響應(yīng)速度的雙

2、重要求，但數(shù)千安培的瞬變強(qiáng)勵(lì)磁電流帶來了較為嚴(yán)重的電磁問題。當(dāng)用于均流的空心電抗器通入強(qiáng)電流后，產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)一方面造成周邊柜體的發(fā)熱，另一方面也對(duì)周邊的其他電氣設(shè)備造成潛在威脅。因此，有必要對(duì)這種低頻非正弦強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境采取屏蔽措施。
　　本課題基于EAST快控電源的均流空心電抗器開展研究工作。通過有限元仿真，提出了分析非正弦瞬變強(qiáng)磁場(chǎng)造成的渦流損耗問題，并綜合磁屏蔽原理，提出了三種磁屏蔽方式，對(duì)之進(jìn)行渦流損耗、屏蔽效能以及電感變化等

3、電磁問題分析，通過比較，選出所述磁屏蔽方法中最優(yōu)的方式。進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)多層復(fù)合式屏蔽方式進(jìn)行優(yōu)化比對(duì)，挑選出合適的工程材料型號(hào)和厚度，給出了一種有效的柜體式屏蔽方式。本文科研成果主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:
　　(1)利用有限元軟件建立了空心電抗器輸出柜體的計(jì)算模型，計(jì)算出對(duì)應(yīng)目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)輸出柜體的周邊磁場(chǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)的計(jì)算;
　　(2)通過對(duì)正弦瞬變磁場(chǎng)的渦流損耗分析，提出非正弦瞬變磁場(chǎng)渦流損耗的計(jì)算方法，并通過

4、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證;
　　(3)基于磁屏蔽原理，對(duì)三種屏蔽方式的渦流損耗、屏蔽效能、電感量影響等電磁問題進(jìn)行全面分析，選定多層復(fù)合柜體式屏蔽作為低頻瞬變非正弦強(qiáng)磁場(chǎng)的屏蔽方式，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證多層柜體的渦流損耗與屏蔽效能情況;
　　(4)對(duì)工程實(shí)際中可能遇到的問題，如柜體中的長(zhǎng)縫隙、開孔以及屏蔽門的處理提出建議，并對(duì)柜體的通風(fēng)散熱方式進(jìn)行優(yōu)化，為后續(xù)柜體的設(shè)計(jì)提供有效的建議。
　　本文通過對(duì)EAST快控電源系統(tǒng)空心電抗器輸出柜