亥姆霍兹线圈的仿真和设计文献综述

 2022-07-15 08:07

毕业论文文献综述

亥姆霍兹线圈的仿真与设计

摘要

本文分析亥姆霍兹线圈的空间磁场分布,并利用仿真软件Ansoft进行空间模拟,通过设计亥姆霍兹线圈匝数N及线圈平均半径R,以及改变线圈之间的距离来产生强度、均匀性可调的磁场,并通过实验标定不同位置处的磁场大小,验证其均匀性及强度是否达到设计要求,以满足相关应用场合的需求。利用亥姆霍兹线圈产生的均匀磁场特性来探究真空电弧在其磁场下的偏移以及开断情况。

关键词:亥姆霍兹线圈;真空断路器;横向磁场;纵向磁场

1前言

目前,随着我国工业化进程的不断发展,电力行业作为国民经济的命脉也随之迅猛发展。在不断推进跨境电力与输电通道建设,积极开展区域电网升级合作,加快构建以特高压电网为骨架、以输送清洁能源为主导的全球能源互联网【1】。在这种背景下,电网容量的不断加大,电压等级的不断提高,对智能坚强电网的要求越来越强烈,对高压电力设备的电气性能也提出了挑战。在电压等级高于110kV的电力系统开关设备中,SF6断路器因其灭弧介质具有良好的绝缘性、热化学稳定性以及强电负性,其应用范围最广泛【2】。但SF6气体在灭弧过重中会分解出有毒的氟化物,并且SF6气体对温室效应的影响远远高于二氧化碳,所以被限制使用。替换SF6隙击穿电压与真空间隙的饱和效应,是国内外研究的热点。

1.1亥姆霍兹线圈

亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈,两线圈内的电流方向一致,大小相同。线圈之间距离d正好等于圆形线圈的半径R时,这种圆形载流线圈称为亥姆霍兹线圈(Helmholtz coil)。这种线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场。故在生产和科研中有较大的实用价值,也常用于弱磁场的计量标准【3】

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