基于EAST空心電抗器的瞬變強磁場的磁屏蔽電磁分析及設計.pdf

1、EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)裝置是我國自行研發(fā)的全超導托克馬克裝置。它的目標就是研究近堆芯等離子體穩(wěn)態(tài)先進運行模式科學和工程問題。內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，其作用是通過檢測等離子的運行情況，向內真空線圈中通入數(shù)千安培快速而強大的電流以保證等離子體快速穩(wěn)定的運行。實際工程中，使用并聯(lián)多路輸出的方式以滿足對等離子體控制的功率和響應速度的雙

2、重要求，但數(shù)千安培的瞬變強勵磁電流帶來了較為嚴重的電磁問題。當用于均流的空心電抗器通入強電流后，產生的強磁場一方面造成周邊柜體的發(fā)熱，另一方面也對周邊的其他電氣設備造成潛在威脅。因此，有必要對這種低頻非正弦強磁場環(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磁場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，對之進行渦流損耗、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。進一步通過實驗，對多層復合式屏蔽方式進行優(yōu)化比對，挑選出合適的工程材料型號和厚度，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)在以下四個方面:
　　(1)利用有限元軟件建立了空心電抗器輸出柜體的計算模型，計算出對應目標觀測點的磁場強度，對輸出柜體的周邊磁場進行了系統(tǒng)的計算;
　　(2)通過對正弦瞬變磁場的渦流損耗分析，提出非正弦瞬變磁場渦流損耗的計算方法，并通過

4、實驗進行驗證;
　　(3)基于磁屏蔽原理，對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行全面分析，選定多層復合柜體式屏蔽作為低頻瞬變非正弦強磁場的屏蔽方式，并通過實驗驗證多層柜體的渦流損耗與屏蔽效能情況;
　　(4)對工程實際中可能遇到的問題，如柜體中的長縫隙、開孔以及屏蔽門的處理提出建議，并對柜體的通風散熱方式進行優(yōu)化，為后續(xù)柜體的設計提供有效的建議。
　　本文通過對EAST快控電源系統(tǒng)空心電抗器輸出柜