线圈技术

线圈技术（精选11篇）

线圈技术 篇1

引言

空冷135MW汽轮发电机转子线圈技术, 具有较高的难度系数。其采用的结构是四角焊接结构, 对特别的部分如直线和端部, 均采用了特殊加工的方法。尤其是端部的硬铜排加工之后滚弧成型工艺, 都体现了空冷135MW汽轮发电机转子线圈技术的独特之处。当然, 在技术的设计制造过程中具有难度的还包括通风孔质量方面、倒角尺寸与图纸要求、端部加工成型后型状、端部接头经过加工后弦长的尺寸、以及在整个焊接过程中的质量问题。

1 空冷135MW汽轮发电机转子线圈结构分析

相关机械的制造技术都要在结构基础上进行研发, 空冷135MW汽轮发电机转子线圈技术也不例外。从结构上来看, 空冷135MW汽轮发电机转子线圈有由槽和铜排这两个部分组成。在空冷135MW汽轮发电机转子线圈中槽为32 个, 每个槽里面是铜排, 铜排总共有24 根, 其中有梯形铜排8 根, 其它全部为矩形铜排。铜线均设置有双排的通风孔, 大概在每股铜线基本长度内有40 多个通风孔。端部的设计是采用硬铜排金加工的方式进行, 在经过滚弧成型之后, 加工成轴向的鱼尾接头。这种制造工艺要求焊接要在绝缘粘接之后方能进行, 另外一侧的焊接口要到下线时再进行焊接, 从而保证各个铜排都能良好运转。

2 空冷135MW汽轮发电机转子线圈工艺流程分析

空冷135MW汽轮发电机转子线圈技术的研发成功, 离不开全体科研技术人员的艰难攻关, 更与其精细、独特的工艺流程是分不开的。空冷135MW汽轮发电机转子线圈技术, 工艺流程在其结构的基础上, 分为直线加工的工艺流程、端部加工的工艺流程、直线线圈与端部线圈组合焊接的工艺流程。直线加工:开箱挑料→组合、打标记→冲孔→通风槽加工→组合划接头加工定位线→接头加工→匝间绝缘;端部加工:开箱挑料→端面定尺加工→组合划线、打标记→通风槽加工→接头加工→喷砂;直线线圈与端部线圈组合焊接→打磨→包装。每一个步骤均按照操作规程严格执行。

3 空冷135MW汽轮发电机转子线圈核心技术分析

3.1 冲孔倒角采用一次成型工艺完成

冲孔的完成, 采用了数控传动装置进行, 这种装置通过与冲床的密切配合而完成。为了保证通风孔的距离, 需要在通风孔的周围进行倒角, 这种倒角需要通过模具进行。要事先在模具上加装倒角的功能, 通过冲模与冲孔的接触挤压进行倒角。利用这种方式进行倒角, 可以有效控制好倒角时的尺寸, 把握其与通风孔的对应位置关系, 能够在保证通风孔尺寸的基础上, 在一台设备和一道工序下一次完成。这种冲孔倒角的工艺, 在通风孔尺寸与图纸相符的前提下, 完成一次成型。不仅技术先进, 而且可以对生产效率和产品质量的提升, 起到一定的促进作用。此结构冲孔模具后, 在完全保证通风孔尺寸要求的基础上, 使得直线冲孔倒角完全在一台设备一道工序一套模具上完成, 极大地提高生产效率和产品质量。

3.2 端部铜排金加工采用数控设备完成

空冷135MW汽轮发电机转子线圈技术的成功, 不但运用了各种先进的工艺, 还运用到一系列设备, 数控设备就是其中重要的设备之一。端部铜排金加工在立式数控加工中心进行, 首先要找到基准点, 在数控设备上利用对刀仪在床面上确定基准点。并与图纸核对后, 在铜排上标出中心线, 并与基准点对齐, 之后将铜排夹紧进入数控程序的编制, 依次完成各项工序。端部铜排金加工采用数控设备完成, 在减小误差的同时, 大大提高了产品的生产加工率。无论在产品质量还是在生产效率上, 都完成了质的飞跃。

3.3 端部滚弧“死弯”采用加装辅助铜排完成

空冷135MW汽轮发电机转子线圈技术, 在研发运行阶段也遇到一些困难, 比如端部滚弧会出现“死弯”的问题, 这也是长期困扰实际工作的问题。科研人员在项目中大胆尝试, 运用滚弧加装辅助铜排的方式完成后, 效果比较理想。因为端部铜排需在滚弧前预先加工直槽和45°通风槽, 在滚弧过程中45°槽位置受到挤压不同程度产生变形, 出现“死弯”。为防止铜排45°位置出现“死弯”, 在线匝滚弧时加带一根辅助铜排一同进行滚弧, 彻底解决端部滚弧出现死弯的现象。

3.4 滚弧后端部接头加工问题的解决

端部采用硬铜排滚弧后加工接头, 为保证各匝弦长及弧长尺寸必须成组加工接头。首先, 由于该线圈结构特性如果弧长和鱼尾接头尺寸出现偏差, 下线时焊口无法对正, 且没有调节余量。其次, 该机组端部接头为轴向接头。根据现有加工工艺和相关胎具、刀具、仅能在卧式铣床加工。鱼尾接头和弧长加工需分开在卧铣床和立铣床上分别加工, 存在二次装夹问题, 加工精度难以保证。经过认真分析后, 决定新提专用成型立铣刀, 专用底座及铣胎, 在数控立式铣床上装夹胎具后一次装夹分别加工两侧平头及鱼尾接头, 此方法能在保证加工精度的同时提高加工效率。

4 结束语

空冷135MW汽轮发电机转子线圈, 在其结构上与发电机的结构有一些相类似的地方。但其在加工工艺方面又有着特殊性, 这种特殊性为加工的过程也带来了不小的难度。项目技术人员通对产品结构的反复分析和论证, 结合多年的实际研发经验, 最终攻克下空冷135MW汽轮发电机转子线圈这项技术, 并且效果比较理想。经过下线实践反馈完全符合设计的要求, 技术完成的很成功。这项技术的研发成功, 大大提升了火电转子线圈的制造能力。

参考文献

[1]靳慧勇.大型空冷汽轮发电机耦合场数值计算[D].哈尔滨理工大学, 2006:1-10.

[2]金熙, 袁益超, 刘聿拯, 等.大型空冷汽轮发电机冷却技术的现状与分析[J].大电机技术, 2004 (4) :33-37.

[3]汪耕, 李希明.大型汽轮发电机设计、制造与运行[M].上海科学技术出版社, 2000.

特斯拉线圈的崛起 篇2

其实无线充电技术真正的壁垒，在于短距离感应耦合的高要求条件。从而使得在很长一段时间里，它都无法真正普及，哪怕是业内已经出现了Qi这种规范化标准。不过一切都在朝着好的方向发展，4AWP以及PMA两大标准宣布合并，而Qi标准的阵容也在一步步扩大，微软、松下、三星、索尼、东芝……连宜家都表示即将推出支持Qi充电的全新家具系列。最新的Qi标准可以实现45mm的充电距离，这个进步也算是一个小小的突破了。

得益于无线充电技术，人们可以逐步抛弃插头，就像当年用Wi-Fi取代有线网一样。而其充电速度、稳定性和安全性等指标，也会随着时间的推移慢慢进化。而且除了数码领域，我们还可以在更多地方看到这类技术。在今年的首届CES ASIA上，我们看到了来自大众汽车的高尔夫概念车，可以直接驶入特定区域，通过底下的磁感线圈进行无线充电。如果未来的感应耦合可以突破距离和准确度的限制，那可能任何需要用电的东西都能随时进行电能补给。比如你坐在客厅里，无线充电装置位于书房，你也可以通过手机App一键完成远距离充电。如此一来，走进厕所才发现手机电量见底也不必担心了——只要还没自动关机。现在星巴克也在部分门店推出了Qi无线充电技术，如果距离得到突破，那门口除了蹭网的，还会出现一批蹭电的。

如果把未来预期的无线充电效果比作Wi-Fi技术，那今天的无线充电模式连蓝牙级别都算不上。但我们相信一次次小的进步会积累成大的成功，而这一切即将发生在不远的将来。

线圈技术 篇3

关键词：燃气轮发电机,定子线圈,制造工艺

0 引言

随着人们对生态环境保护意识的加强,以及燃机联合循环技术的快速发展,以设计简单、运行及维护方便为特点的燃气轮发电机成为了国内电力开发的重点。哈尔滨电机厂有限责任公司与美国GE公司签订了390H燃气轮发电机联合制造合同。定子线棒作为电机制造的核心技术,是非转让项目。线棒只能从GE公司购买,极大地增加了电机制造成本,产品核心竞争力下降。为提高公司核心竞争力,公司确定燃机线棒国产化课题,在课题确定后,哈电进行了细致的前期准备工作,并从设备、工装工具和工艺方面进行了大量的创新与改进,保证了燃机线棒的顺利完成,产品性能达到设计要求。

1 GE390H燃机定子线棒的结构特点

GE390H燃机定子线棒,电压等级高、绝缘薄(单面绝缘厚度3.65mm,额定电压19kV),国外都是采用少胶云母带VPI进行生产,对于我公司现有的多胶模压制造水平将是一个严峻的考验。

而且由于线棒截面尺寸高宽比大(上层达4.5:1),长度长(总长:6964.17mm,铁芯长:5308.6mm),在冷却、转运、吊装过程中容易造成变形或机械损伤。手工制造模具精度低且模压操作属于手工操作,模压质量存在分散性。其电性能要求极高,试验电压57kV/min,起晕电压>40kV。

2 线棒直化工艺技术研究

2.1 填充材料的确定

为防止压制后导线侧面有缝隙,影响线圈模压后质量,必须保证填充饱满,还要有足够的强度,避免后序出现开裂,影响产品质量。在前期的试验线圈中我们进行了垫制各种垫条的试验,并最终确定了外侧一层0.9mmHDJ-9,里侧2层1.0厚HDJ-8的垫制方法,压制后完全满足要求。

2.2 固化工艺的确定

根据以往类似产品的压制工艺,确定外加热、初压4-6MPa、全压8-12MPa、每模立式压制2支的工艺。

3 导线予弯、成型工艺研究

由于其线规较小(2.35×6.45),且线匝多,在成型过程中极易出现串线问题,经过多次试验后确定在端部排间间隔插入红钢纸有效解决了串线问题,在弯制引线转角时采用了月牙块形上压结构,在弯制的过程中不断拧紧上压,避免了由于引线位置由不去丝向去丝过渡高度方向变化而引起瓢线现象。

4 铲头、封焊工艺的确定

参照空冷135MW定子线圈铲头工具结构及焊接工艺,确定了燃机定子线圈的铲头工具结构,其铲头工具具有长度及节距定位功能,可有效保证其空间形状。封焊采用三片0.4mm厚的银焊片,焊后进行打磨,封焊处光滑平整。

5 导线固化工艺的研究

由于该产品绝缘薄,为保证有效绝缘厚度,导线尺寸要更加严格,为保证导线尺寸及压制后平整,在提制工具时要求采用铁衬板。并经过试验,确定了最佳的加热电流为1.5-1.6kA,压制后的导线尺寸完全符合要求。且采用铁衬板不仅有利于保证导线尺寸和外观,还较同类产品加热电流低1kA以上,可节约大量能源。

6 线棒绝缘模压工艺的确定

6.1 导线处理

导线处理的好坏直接影响线圈的电性能,为保证处理质量,直线部位使用机械倒角,根据窄面垫条填充情况,选用R3倒角刀倒角,端部采用刀具配合专用倒角工具进行,并制作R样板对角度进行检查,保证了倒角符合要求,刷漆前用砂纸砂光并用裸手检查,保证导线无毛刺和突出点,保证了导线清理的质量。

6.2 绝缘包扎

采用数控包带机包扎,并根据线棒不同位置确定不同的包扎方法,如直线转角剪内R工艺,引线转角去丝位置大面垫云母带的包扎方法,保证不同位置的绝缘层数和厚度均匀性,并确定了既不拔丝、又无褶皱的最佳包扎张力,保证了绝缘包扎的质量。并对包扎层数进行了试验,最终确定了最佳的包扎层数。

6.3 防晕处理

防止开关合闸线圈烧毁的改进措施 篇4

摘要：分析了无人值班变电站内开关合闸不成使合闸线圈烧毁的原因，并介绍了线路保护合闸控制回路自动断开接线的原理及改进方法。

关键词：合闸线圈；烧毁；改进 中

为了使开关可靠合闸，线路保护合闸控制回路常考虑带有合闸自保回路，并没有考虑由于开关合不上，开关辅助接点不到位而解除该合闸自保。这一问题在有人值班变电所内早已存在，如果是就地操作，值班员一旦及时发现故障，可立即取下操作熔丝，避免合闸线圈烧坏。而在无人站，远方操作就无法发现，一旦有开关辅助接点转换不到位，就常现烧合闸线圈事件，这对电网的安全运行极为不利。为此笔者提出一种新的思路，一旦开关辅助接合不到位，经一定时限延时，启动闭锁继电器自动断开合闸回路。

下面就RCS－9611、RCS－9612保护与开关为电磁操作机构的配合为例，简要阐述该闭锁回路的原理接线及改进方法。合闸回路的动作原理

保护控制原理图如图1，其合闸操作回路有：保护合闸继电器BHJ、遥控合闸继电器YHJ、合闸自保继电器HBJ、防跳继电器TBJ、开关辅助接点DL、合闸接触器线圈HC等组成。一旦保护合闸或遥控合闸，正电源经HBJ1、TBJV、HBJ、DL、HC、负电源接通合闸自保，HC励磁后启动合闸线圈将开关合上，开关辅助接点DL转换，切断合闸自保回路。如此时当开关合不上，则开关辅助接点转不到位，合闸自保断不开，合闸线圈则因长期通电，通常电磁操作机构中，合闸线圈直流电阻为2Ω左右，在直流控制电压220 V下，稳态动作电流达100 A以上。轻者合闸熔丝熔断，重者合闸线圈烧坏，严重危及电网的安全运行。合闸回路改进后动作原理

如图1虚线框内，增加HBJ2常开接点、开关辅助接点DL3、时间继电器SJ、闭锁继电器BJ。动作过

程是一旦开关合闸自保，此时，经HBJ2，BJ2，DL3，使时间继电器SJ励磁（时间继电器时限3～5s，可灵活整定），达到时限定值，SJ常开接

点闭合，启动闭锁继电器BJ，其BJ1常闭接点打开，HBJ失磁，解除合闸闭锁回路，同时由于HBJ常开接点打开，时间继电器SJ分压很小而返回，恢复原样。BJ3的常开接点可接入远动遥信，发合闸闭锁遥信信号。为了提高BJ1接点断弧性能，可用闭锁继电器BJ2副常闭接点串联代替使用。阻值的配合

以上从原理上分析了回路的可靠性，而实际控制回路中，继电器的阻值上的配合及继电器实际动作情况如何呢？

RCS－9611，RCS－9612控制回路中，HBJ线圈阻值为9Ω，HC线圈阻值为220Ω，SJ线圈为10 kΩ，BJ线圈阻值为10 kΩ，TWJ阻值为20 kΩ。笔者通过参数的计算得出：在直流控制电压为220V的前提下，HBJ流过电流约1．0 A，压降约10V，而合闸接触器流过电流约1．0 A，压降约210V，同样TWJ继电器压降约10 V，SJ继电器压降约210 V。合闸自保时其直流等效电路如图2所示，实际测量结果也基本与上述相符。结束语

测量线圈自感系数的新型装置 篇5

【摘要】开关断开时，自感线圈中的电流不能突变，设计合理装置，利用能量转化，将自感线圈中储存的磁场能量转化为热能，测量热能，得到自感线圈中储存的磁场能量，通过电流表测量待测线圈电流大小，再结合公式，测量线圈的自感系数。

【关键词】线圈 自感系数 测量

【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）03-0182-01

线圈的自感是高中物理选修3-2中的重点内容，可每当教师讲到线圈的自感系数时，学生总感觉不够形象具体。在教材中也仅仅简单提出自感系数与线圈的大小、形状、圈数及是否有铁芯等因素有关，这不利于锻炼学生的感性思维。传统测量电感的自感系数是用交流电桥，它存在平衡点较难找，并且在空间杂散信号干扰下很容易产生误差等问题；同时，交流电桥结构复杂、造价高。笔者借“测量线圈自感系数的新型装置”， 快速且更加准确地测量线圈的自感系数。新型实验装置如图1。

一、装置制作

1.主要制作材料

电源1个、开关1个、待测线圈1个、滑动变阻器1个、电流表1个、理想二极管1个、用电阻丝做成的电阻器1个、试管1支、三通管1个、注射器筒1个、活塞1个、阀门1个、毛细管1个、有色液注1滴、刻度尺1个、导线若干。

2.制作步骤及相应介绍

（1）制作教具左端的电路装置

①制作第一串联回路

直流电源需电压可调，与开关，待测线圈、滑动变阻器、电流表通过导线相连，构成第一串联回路。

②制作第二串联回路

用电阻丝做成的电阻器，与直流电源，开关，理想二极管，电流表、滑动变阻器相连构成第二串联回路。

③制作第三串联回路

将电阻丝与待测线圈，理想二极管相连构成第三串联回路。

（2）添加试管

将用电阻丝做成的电阻器放入试管内。

（3）制作教具右端的测量装置

①使活塞位于注射器筒内，调节压强使毛细管中的有色液柱处于0刻度位置，再通过关闭阀门使两边气体隔绝。

②用三通管用来连接封闭试管，注射器筒及毛细管，四者皆为绝热的。毛细管上固定有刻度尺，可以比较精确地测量有色液柱移动的距离。

（4）连接电路装置和测量装置。

二、装置原理与应用

1.装置原理

开关断开时，自感线圈中的电流不能突变，设计合理装置，利用能量转化，将自感线圈中储存的磁场能量转化为热能，间接测量线圈的自感系数。

2.装置应用

（1）闭合开关，直流电源与开关，待测线圈、滑动变阻器、电流表构成的第一串联回路接通，电流渐趋于稳定。线圈中将储存能量

（2）利用活塞调节压强，使毛细管中的有色液柱处于0刻度位置，关闭阀门10使两边气体隔绝。

（3）断开开关时，由于自感线圈中的电流不能突变，它将充当电源与理想二极管、电阻2串联，构成回路。此时线圈中储存的磁场能量释放，原来线圈中储存的磁场能量转化为在待测线圈内阻和电阻丝上放出的热量。

（4）调节滑动变阻器，使电路中的电流改变，再次利用活塞调节压强，使毛细管中的有色液柱处于0刻度位置，关闭阀门使两边气体隔绝。这时，毛细管中有色液柱移动的距离△x也将改变，但L不变，证明在一定条件下，自感系数与线圈中所通电流大小无关。

（5）在电阻丝及其它影响因素不变的情况下，改变待测线圈的大小，形状，圈数以及向线圈内放入铁芯，控制变量，可得出自感系数与线圈大小、形状、圈数及是否有铁芯等因素有关。

（6）综合上述，该装置不仅可定量测量线圈的自感系数，还可以验证自感系数与线圈中所通电流大小无关，与线圈大小、形状、圈数及是否有铁芯等因素有关。

三、新型实验装置优点

（1）该装置结构简单，操作简便，且造价低。

（2）较传统装置，更加快速且准确地测量线圈的自感系数。

（3）所用原理比较简单，学生容易理解，同时可以指导学生自己动手做实验，并进行计算，激发学生学习兴趣，培养学生的动手能力和科学探究精神。

参考文献：

[1]赵凯华. 电感系数的定义问题[J]. 大学物理，2001，20（2）.

线圈技术 篇6

关键词：线圈并联,磁通量,自感系数

众所周知,当两个线圈串联时,通过整个线圈的磁通量等于通过两个线圈磁通量的和。在确定两个线圈串联后的等效自感系数时,可以利用磁通量的方法,也可以用感应电动势的方法。但在确定两个线圈并联后的等效自感系数时,人们通常利用感应电动势的方法[1,2,3],迄今为止还未见到用磁通量的方法。因为这里存在一个长期困扰研究者的基本问题,即当两个线圈并联时,通过两个线圈的磁通量之间满足什么关系?文中将试图回答这一问题。

1 命题与证明

命题 在不考虑线圈电阻的条件下,对于线圈并联,通过两个线圈的磁通量相等。

证明 假设有线圈1和线圈2,它们的自感系数分别为L1和L2,之间的互感系数为M,不考虑它们的电阻,把两个线圈并联,如图1所示。设干路中通有电流I,两个支路中电流分别为I1和I2,则有

I=I1+I2 (1)

当电流变化时式(1)仍然成立。

对式(1)两边对时间求导,有

$\frac{\text{d}{\rm I}}{\text{d}t}=\frac{\text{d}{\rm I}{}_1}{\text{d}t}+\frac{\text{d}{\rm I}{}_2}{\text{d}t}$ (2)

当电流变化时,在线圈1中会产生自感电动势εL1和互感电动势ε12,在线圈1中总的感应电动势ε1为

$\epsilon {}_1=\epsilon {}_{L1}\pm \epsilon {}_{12}=-L{}_1\frac{\text{d}{\rm I}{}_1}{\text{d}t}\mp {\rm M}\frac{\text{d}{\rm I}{}_2}{\text{d}t}$ (3)

在式(3)中,符号“±”及“∓”的取法,对于顺并联取上面的符号,对于反并联取下面的符号,以下同。

同样,在线圈2中总的感应电动势ε2为

$\epsilon {}_2=\epsilon {}_{L2}\pm \epsilon {}_{21}=-L{}_2\frac{\text{d}{\rm I}{}_2}{\text{d}t}\mp {\rm M}\frac{\text{d}{\rm I}{}_1}{\text{d}t}$ (4)

设两个线圈并联后的等效自感系数为L,则等效线圈的自感电动势εL为

$\epsilon {}_L=-L\frac{\text{d}{\rm I}}{\text{d}t}$ (5)

由于不考虑线圈的电阻,所以在任意时刻t,有

εL=ε1=ε2 (6)

将式(2)～式(6)联立,可得到两个线圈并联后的等效自感系数

$L=\frac{L{}_{1}L{}_2-{\rm M}{}^2}{L{}_1+L{}_2\mp {\rm M}{}^2}$ (7)

令Φm1=L1I1±MI2,Φm2=L2I2±MI1,Φm=LI。Φm1、Φm2和Φm分别表示t时刻通过线圈1、线圈2和等效线圈的磁通量。则式(3)～式(5)可分别表示为

$\epsilon {}_1=-\frac{\text{d}\Phi {}_{m1}}{\text{d}t}$ (8)

$\epsilon {}_2=-\frac{\text{d}\Phi {}_{m2}}{\text{d}t}$ (9)

$\epsilon {}_L=-\frac{\text{d}\Phi {}_m}{\text{d}t}$ (10)

式(8)～式(10)正是法拉第电磁感应定律。

由式(6)得,在任意时刻t

$\frac{\text{d}\Phi {}_m}{\text{d}t}=\frac{\text{d}\Phi {}_{m1}}{\text{d}t}=\frac{\text{d}\Phi {}_{m2}}{\text{d}t}$ (11)

将上式两边同乘以dt,得

dΦm=dΦm1=dΦm2 (12)

即在相同的时间内,通过每个线圈的磁通量的增量相等,且等于等效线圈磁通量的增量。

假设在t=0时刻,I=I1=I2=0,Φm=Φm1=Φm2=0,则在任意时刻t,有

Φm=Φm1=Φm2 (13)

即在任意时刻t,通过两个线圈的磁通量相等,且等于通过等效线圈的磁通量,证毕。

2 应用

下面用磁通量的方法确定两个线圈并联后的等效自感系数。在任意时刻t

I=I1+I2 (14)

通过线圈1的磁通量为

Φm1=L1I1±MI2 (15)

通过线圈2的磁通量为

Φm2=L2I2±MI1 (16)

通过等效线圈的磁通量为

Φm=LI (17)

根据文中的结论,有

Φm=Φm1=Φm2 (18)

将式(14)～式(18)联立可得到两个线圈并联后的等效自感系数

$L=\frac{L{}_{1}L{}_2-{\rm M}{}^2}{L{}_1+L{}_2\mp {\rm M}{}^2}$ (19)

显然,利用磁通量的方法确定线圈并联后的等效自感系数比用感应电动势的方法更为简单。

3 结束语

利用法拉第电磁感应定律证明了:对于理想线圈(即不考虑电阻),在线圈并联时,通过每个线圈的磁通量相等,且等于通过整个回路的磁通量。对于理想线圈的串并联可总结为:线圈串联,电流相等,磁通量相加;线圈并联,磁通量相等,电流相加。利用磁通量的方法确定线圈并联后的等效自感系数比用感应电动势的方法更为简单。

参考文献

[1]林祥立.两并联线圈总等效自感系数的确定[J].六盘水师专学报:自然科学版,1995(4):64-67.

[2]梁明智.具有互感的线圈的串联和并联[J].赤峰学院学报:自然科学版,2009,25(1):13-14.

合闸线圈的保护方法 篇7

(1) 定期检查辅助开关。如发现定位有偏差应及时调整, 确保切换动作及时、准确、可靠。

(2) 定期检查合闸接触器触点。触点烧损严重时应及时处理, 防止粘连。

(3) 电动合闸操作时, 合适掌握合闸位置停顿时间, 停顿1 s比较合适。时间太短的话, 可能合不上闸;时间长了, 起不到保护作用。

(4) 短时间内, 不要多次进行电动合闸。因为合闸时合闸线圈电流大线圈发热, 要留给合闸线圈必要的散热时间, 防止其过热。

防烧毁合闸线圈的研制 篇8

1 合闸线圈烧毁的原因

经过综合自动化改造过的变电站, 其断路器通过远程遥控可以实现开关的分合操作。在实际运行中当断路器投入不成功时, 将可能发生遥控继电器接点带电分断的现象。由于合闸线圈为感性负载, 操作电源又多为220V直流电, 所以在这种情况下遥控继电器接点容易发生引弧烧毁。在当遥控继电器接点发生熔接粘连时, 由于长时间通电, 会引起合闸线圈烧毁。

2 解决办法

为了防止烧毁遥控继电器, 综合自动化厂家的解决办法是:如果合闸继电器触点带电则锁定继电器, 使其不动作, 用烧毁合闸线圈和操作保险的办法来保证遥控继电器等综合自动化设备的安全。

而笔者经研究试验, 提出改进的解决办法是在线圈内部安置温控元件PTC, 使合闸线圈可在操作电源不断电的异常情况下, 增加回路阻抗, 减小线圈中的电流强度, 从而保护线圈使其免于烧毁。图1是安装了温控元件 (PTC) 后合闸线圈剖面图。

3 原理说明

3.1 结构原理介绍

本成果结构简单, 它是在线圈内部安置一个温控元件PTC, 并将其串联在合闸线圈中, 当合闸线圈通电时间过长或线圈温度达到一定值 (但低于烧毁温度) 时, 温控元件温度上升, 电阻增大并闭锁, 此时将减小线圈中的电流强度, 阻止线圈温度上升, 从而保护线圈。

当引起线圈烧毁的故障排除后, 线圈两端电压消失, 数分钟后PTC元件温度下降, 合闸线圈的功能可以自行恢复, 为下一次合闸操作做好准备。其电路原理图如图2所示。

3.2 核心部件原理介绍

本成果的核心元件是正温度系数热敏电阻PTC。图3是这种材料的热阻曲线, 从曲线图可以看出, 温度超过居里温度 (拐点温度) 后, PTC热敏电阻阻值将急剧增大。

4 结束语

(1) 本成果成本低, 可靠性高、无触点, 寿命长, 可以有效解决合闸线圈烧毁的变电检修难题。经过1年多的实际运行测试, 可以将异常状态下合闸线圈烧毁率从100%降低到3%以下。

(2) 本成果的应用不需要改动变电设备原二次回路, 便能有效防止合闸线圈烧毁, 提高了检修人员的工作效率, 缩短了停电时间。

电磁阀线圈的改进 篇9

黄骅港的翻车机液压系统中, 用到了大量的电磁阀, 电磁阀的驱动电压采用直流24V。电磁阀线圈的防护等级较高, 密封较好, 但是由于翻车机作业环境恶劣, 煤块经常冲击电磁阀线圈插头, 造成线圈接线柱经常裸露在外, 再加上翻车机作业时为了抑尘必须洒水, 所以经常出现线圈接线柱腐蚀断裂的情况, 严重影响生产的顺利进行。

二、线圈插头腐蚀原因分析

由于接线柱处有水存在, 且水中含有盐分, 充当了电解质的作用, 不可避免地出现了原电池反应。

1. 对于负极, 在线圈通电的过程中, 电子全部流向负

极, 负极的接线柱表面腐蚀电流降至零或接近于零, 这样就抑制了接线柱失去电子的作用, 从而防止了接线柱的腐蚀。所以接线柱的负极都是完好无损的。

2. 对于正极, 情况则相反, 不但没有阴极保护, 反而

成了“牺牲阳极的阴极保护法”中被牺牲的阳极, 化学反应方程式为:Cu-2e=Cu2+。

因此, 即使化学性质并不活泼的铜, 也很快被腐蚀, 接线柱出现断裂, 造成故障停机。

三、改进措施

在现有线圈接线柱上镀一层锡, 如图1所示。

锡是一种比铜活泼的金属, 并且由于其熔点比较低, 非常容易操作, 用普通的电烙铁就可以完成接线柱的镀锡工作。在接线柱上镀锡后, 在原电池反应中, 锡充当了阳极, 铜充当了阴极, 从而受到了保护。这样, 可以大大延长线圈接线柱的寿命, 节约了备件成本, 降低了故障率。

四、改进成效

线圈技术 篇10

摘要：平板式感应加热加热死区的存在，使其不能广泛应用于工业领域.为了研究它的工业应用的潜力，文中对感应加热的核心部件——线圈进行了深入研究.依据经典电磁场理论，研究了线圈的磁场分布特性，先对圆环电流进行研究，计算它的磁场分布，进而对饼式线圈的磁场分布特型进行有限元计算，并与实验采集数据对比后，总结出饼式线圈的磁场分布特性，此特性表明，采用饼式线圈的平板感应加热，板上必然会出现加热死区.因此加热均衡性的实现需要对整个装置进行全方位的改进，以上结论可为平板式感应加热的后续研究提供参考.

关键词：平板式感应加热；电磁场；圆环电流；有限元分析；实验分析

DOI： 10.15938/j.jhust.2015.02.008

中图分类号：TM153+.1

文献标志码：A

文章编号：1007-2683（2015）02-0041-07

0 引 言

感应加热是热处理中自动化程度高、效率高、能耗最低的热处理技术，其特点是加热速度快，氧化脱碳少，工件变形小，无污染，易于实现局部加热和连续加热，便于实现机械化、自动化.中频或超音频感应加热电源的加热原理是靠感应线圈把电能传递到要加热的金属，然后电能在金属内部转化为热能.目前工业上感应加热多以线圈缠绕在料筒之上的形式广泛应用在拉丝机、吹膜机、造粒机、注塑机、挤塑机、热塑性塑胶管材、型材生产等加热领域，但是由于在平板式电磁感应加热技术领域中由于控制精度的不足和响应速度的缓慢，绕线方式对于磁场分布的干扰和钢板上面各点温度的一致性不易控制等难点，现在工业中平板式电磁感应加热技术大多应用在一些粗犷的恒温恒功率加热装置当中，这就对平板式电磁感应加热技术在温度控制的精度和响应速度上提出了更高的要求.本文主要讨论作为感应加热关键设备之一的感应圈中电磁场的分布情况，首先讨论圆环电流的磁场分布情况，然后以此为基础扩展到线圈的情况，其结果对感应圈的选择提供了理论根据，对感应热处理设备的配套有一定的作用.

1 平板式感应加热

1.1 现状及问题

感应加热国内发展起步较晚，而平板式感应加热的应用仅限于家庭烹饪等粗犷的加热环境中，而用于工业的精确可控的加热方面的研究还比较空白，我们目的就是完成对加热均衡性和控制精确性的研究，并将其应用于SMD等对加热环境要求较高的领域.

在研究中发现，利用传统的饼式线圈加热存在加热死区，如图1所示，所以本论文的目的就是研究饼式线圈的磁场分布，从而帮助我们了解加热时涡流的分布状况.

1.2 电磁加热的理论基础

1.2.1 麦克斯韦电磁场理论

表征电磁场的麦克斯韦方程组是整个电磁场理论的基础，它是由英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪建立的一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程，方程组由4个定律组成，分别是安培环路定律、法拉第电磁感应定律、高斯电通定律和高斯磁通定律.求解电磁场实质就是以这些方程组为出发点来分析、研究与实验验证其中的各个参数.

1.2.2求解电磁场所需边界条件

求解电磁场需要设置边界条件，归纳为以下3种，分别是Neumann（诺依曼）边界条件、Dirichlet（狄利克雷）边界条件以及它们的组合.而电磁场微分方程的解，只有在边界条件和初始条件的限制下才有，这就是通常所说的边值问题和初值问题.

2 平板式感应加热线圈磁场的求解

2.1饼式线圈的简化

传统感应加热的饼式线圈，是以平面上的一个点为圆心，在这个平面上一圈一圈的缠绕而成，这样就可以把线圈看成是多个半径依次增大的圆环在同一个平面内环环相套而形成，因此，可以将线圈简化成单个圆环电流来研究，线圈的磁场就是多个圆环电流磁场的叠加.

2.2 圆环电流磁场分布的研究

圆环电流在空间的磁场分布是电磁学和电动力学的一个重要问题.用毕奥一萨伐尔定律可求得全空间的磁感应强度分布.

图2为一个在XY平面内以R为半径的圆环形电流，圆环关于Z轴对称，所以此电流激发的磁场也就以Z轴为对称轴，因而在求得YZ平面的磁场分布之后，全空间的磁场分布情况也可以类比得到.

dB是圆电流上任意电流元Id/在YZ平面上一点P（y，z）处激发的磁场元，根据毕奥‐萨伐尔定律呵得式中：R为电流元对原点的位置矢量；r为电流元到P点的位置矢量；r0为P点对原点的位置矢量，于是可以得到r=r0-R.

在直角坐标系中

电流元在P点激发磁场分别在X轴、y轴、Z轴上的分量可以通过把式（5）代人式（l）得到

分别对式（6）、式（7）、式（8）积分便可得到圆环电流在P点激发的磁场其中K（k）和E（κ）分别为第一类和第二类完全椭圆积分.

对于中心轴线上的磁场

圆环电流平面上的磁场

2.3 感应加热线圈的磁场分布

通过对圆环电流磁场的计算，运用叠加的思想，可以猜测出线圈磁场分布的大致情况：线圈产生的磁场，越靠近线圈，磁感应强度越大.在线圈平面上，其内部圆心处磁感应强度最小，沿径向靠近线圈感应强度逐渐增大，其外部沿径向远离线圈感应强度逐渐减小；在全空间，线圈附近磁感应强度最大，且圆环内侧略高于圆环外侧.

3 圆环电流及感应加热线圈磁场的仿真

3.1 圆环电流磁场的仿真

在这一部分中通过利用有限元软件的强大分析功能，对圆环电流的磁场分布进行仿真，可以直观的看到其分布情况.

这部分仿真使用二维谐波磁场分析方法，该线圈为圆形对称，产生的电磁场在线圈的任一竖直截而上是相同的，而对于截面上的电磁场是对称的，因此计算截面的1/4区域即可，建立的几何模型如图3所示.

整个模型共分为3个部分：线圈、空气与远场，并且分别使用PLANE53、带有CURR和AZ自由度的PLANE53、INFINIlO这3个单元来模拟这3个部分.分别赋予材料属性并划分网格，如图4所，所示

给线圈定义实常数并耦合线圈的电流白自由度，对y轴上所有节点施加磁力线平行边界条件，同时给线圈施加电压降载荷，之后进行求解.读人结果之后，观察磁场分布情况.分布如图5-7所示，

由仿真的结果可知，圆环电流产生的磁场，越靠近线圈，磁感应强度越大.在圆环平面上，圆心处磁感应强度最小，在全空间，圆环电流附近磁感应强度最大，且圆环内侧略高于圆环外侧.这与通过计算的结果猜想的分布情况一致.

3.2感应加热装置磁场的仿真

以上面的分析为基础，对平板式感应加热装置进行有限元分析.同样使用二维谐波磁场分析，由于对称，同样分析1/4部分，几何模型如图8所示，这个模型分为4个部分，与上面相比多了一个铁板，铁板使用PLANE53单元，其余与上面相同，赋予材料属性并划分网格后图如图9所示.

类似的，同样给线圈定义相应的实常数并耦合线圈的电流自由度，对Y轴上所有节点施加磁力线平行边界条件，同时给线圈施加电压降载荷，之后进行求解.读入结果之后，观察磁场分布情况.分布如图10-12所示.

由以上仿真可以得出，平板式电磁感应加热的饼式线圈产生的磁场也有类似的分布特性.在线圈平面，线圈中心处磁感应强度最小，在全空间，线圈附近的磁感应强度强度最大，量然在空间中加入了磁导率非常大的铁磁性材料之后，磁场在空间的分布情况发生了巨大的变化，但是磁场分布的趋势没有发生本质改变，依然与圆环电流磁场分布的大小趋势类似.由此可以推测，有磁场产生涡流并由涡流作用而产生热量的感应加热，在铁板上会出现加热死区.

4感应加热装置磁场的测量及数据的采集

4.1 直流模拟交流测量磁场

使用SS495A集成霍尔元件来测量感应线圈磁场，仪器连接如图13所示.

在本测量仪器中，SS3325起到为感应线圈提供稳定恒流源的作用，此电流产生感应磁场，95A型元件的工作电压由可调稳压源供给，数字万用表KETITHLEY2000用来实时测量霍尔元件的输出电压.给线圈中通以电流就可以利用直流电来静态的模拟交流电产生的磁场，将上图中的线圈进行相应的替换即可测量不同拓扑结构线圈的磁场分布特性.

3.2 试验方法及数据采集

参照图13连接实验器材，换上相应的椭圆形线圈并将其抽象为数学模型而后用上述方法测量其磁场分布，线圈与其数学模型如图14所示，

第1组实验是在椭圆线圈中以每次500mA的变化逆向通人恒定电流，电流变化范围是0-5.5A，起始电压为2.49991V，装置工作电压为4.98V，实验目的是测量距离图b1点上方21.49mm处的磁感应强度，测量数据如表1所示，

归纳表1数据，激励电流，的增大会促使线圈的感应强度B随之增加.这符合B与，的同有规律，也就验证了此测量方法的正确性，

第2组实验是测量磁场水平方向的分布情况.给定的起始输出电压为2.49992V，激励电流为3A，装置T作电压为4.99V，在线圈上方5cm处，从b2，点移动至b2，以每次改变lcm的方式在X轴上测量水平磁场的数值大小，对数据进行修正之后记录如表2所示，

整理以上两表的数据，然后绘制X轴不同位置与其对应的霍尔电势差的走势曲线图，如图15所示.

归纳表2数据并观察曲线图，可以得出这样的结论：

1）分别通入正反向的直流电流能够反映交变电流的磁场分布情况，其磁场分布在径向上类似于正弦或余弦曲线，大小情况是中间及线圈外侧磁感应强度很小，主要集中在线圈及其附近，峰值出现在线圈当中.

2）实验的结果和仿真得出的结论“在线圈平面上，线圈中心的磁感应强度最小，沿径向逐渐增大，过了峰值之后，沿径向逐渐减小”一致.所以，由这个分布特性可以知道，涡流也会以这种方式分布在整块钢板上，所以采用饼式线圈的感应加热，加热死区必然会出现.

第3组实验是测量磁场在垂直方向上的分布情况，设置与先前相同的实验条件，在图14中的b.点，以每次lcm沿Z轴方向递增，分别记录通人正向与逆向的电流测量到的霍尔输出电压，如表3所示.

整理表3的数据并绘图，曲线图如图16所示，图中红线代表线圈中通入的是顺向电流，蓝线代表线圈中通入的是逆向电流，

总结表3数据并分析曲线图可以得出以下结沦：

1）线圈磁场在Z轴方向上随着距离的增加作非线性递减，衰减速度期初很快，随着距离的增大逐渐减小，到达一定高度时衰减趋于平缓，值也非常小，所以在工程实际中就必须控制铁板与线圈的距离以保证加热效果.

2）实验结果也验证了仿真的正确性，在全空问，线圈附近的磁感应强度最大，随着距离的增大，其值快速衰减.

4 结 语

通过理论计算、有限元分析和实验测量及对实验数据的整理得出，传统的平板式感应加热的饼式线圈磁场分布总是有这样一个趋势：在线圈平面，磁感应强度在线圈内部从线圈向圆心逐渐递减，圆心处为线圈内部的最小值，同时，磁感应强度在线圈外部从线圈向外逐渐递减，且向外向内磁感应强度衰减速度极快，磁感应强度的最大值出现在线圈附近，线圈内部的值略大于外部的值；在全空间，磁场主要分布在线圈附近，以线圈为中心在空问上向外衰减且衰减速度极快，由于饼式线圈的磁场分布存在这样的特性，所以在使用饼式线圈的平板感应加热装置对工件等进行加热时，加热部分——铁板，一定会存在加热的死区.

合闸线圈烧坏的预防措施 篇11

1 合闸线圈烧坏的原因分析

(1) 断路器机构及辅助开关触点接触不良。断路器安装不牢固, 在合闸时, 机构上连杆拐臂焊点脱落;辅助开关与机构间的连杆连接松紧调节不当, 多次操作松动变位, 使动合、动断触点转换不灵活, 切换不可靠, 触点无法立即断开;辅助开关经多次断弧后触点产生严重烧痕, 切换后触点间的距离太小, 在触点间产生燃弧, 触点无法立即断开。造成合闸线圈通电时间过长, 致使合闸线圈烧坏。

(2) 合闸线圈调整不合适。固定合闸线圈内壁铁心护套上的螺丝脱落, 致使合闸铁心滑落, 合闸时冲力不足, 无法使合闸掣子脱扣;操动机构的合闸铁心顶杆碰到连板时, 不能满足继续上升8—10 mm的要求, 行程和冲程调整不当, 合闸时冲力不足;合闸铁心动作不灵活, 存在卡涩现象;合闸铁心顶杆伸出太短, 顶杆止钉松动变位, 冲程间隙达不到要求等, 均可能导致辅助开关不能正确切换。合闸时, 造成合闸线圈通电时间过长, 致使合闸线圈烧坏。

(3) 合闸掣子上的偏心圆热处理硬度不够, 掣子轴生锈, 其偏心距减小, 储能电动机部分引线接点绝缘低, 离外壳距离不够。还有很大部分是由于匝间击穿, 输出功率不够, 运行发热导致电动机烧坏, 储能回路无法储能。合闸线圈设计裕度大, 合闸线圈出现匝间短路, 线圈自身绝缘降低, 合闸时, 都可能会使合闸线圈长时间通电, 烧坏合闸线圈。

(4) 直流系统故障。在直流电源系统故障或电池容量不足的情况下, 会造成蓄电池组端电压下降, 控制电源电压过低, 在合闸过程中合闸线圈端电压低于额定电压的80%, 导致合闸力不够, 致使辅助开关不能切换。直流电源不稳, 还可能造成手动合闸、监控合闸, 特别是自动重合闸时, 合闸线圈长时间带0.4—2.2 A的电流, 合闸线圈以及保持继电器长时间带电而烧坏。

2 合闸线圈烧坏的防范措施

(1) 经常检查断路器辅助开关的触点及辅助开关的拐臂螺丝, 正确调整辅助开关的位置, 使辅助开关与断路器分合闸位置正确、有效地配合。

(2) 加强设备质量监督检查, 采用质量可靠, 设计合理的合闸线圈。更换合闸线圈时安装要牢固, 合闸铁心动作要灵活, 不能存在卡涩现象, 连杆、顶杆的行程配合要适当, 冲程间隙达到1.5—2.5 mm的要求。

(3) 通过精细化检修与状态性检修相结合, 加强设备巡视维护, 对重点断路器要跟踪检查, 及时发现和处理断路器机构故障和二次回路存在的隐患, 每月详细记录断路器跳合闸运行情况, 并抓住一切可能的机会检查合闸线圈及控制回路的外观、绝缘、接触电阻等。检查储能回路二次线的绝缘情况, 储能电动机的输出功率、转向一定要符合要求。