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電磁脈沖大電流發(fā)生器研究
電磁脈沖大電流發(fā)生器研究
強(qiáng)電流脈沖的產(chǎn)生對(duì)很多科學(xué)和工程都是關(guān)鍵性的,包括激勵(lì)強(qiáng)激光器,驅(qū)動(dòng)微波源等。目前廣泛使用的大電流電磁脈沖發(fā)生器有電容器組型、儲(chǔ)能電感、蓄電池、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等,但是這些大電流發(fā)生器的能量密度普遍比較低,發(fā)生器的體積過于龐大。而本文研究的螺線圈型磁通量壓縮發(fā)生器具有結(jié)構(gòu)造價(jià)低廉、體積小、重量輕、脈沖上升時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,這種發(fā)生器基本理論已趨成熟,但對(duì)于實(shí)用的系統(tǒng)來說,仍然存在著許多挑戰(zhàn)。首先是必須建立準(zhǔn)確的模型,只有建立了螺線圈型磁通量壓縮發(fā)生器的準(zhǔn)確模型,才有可能對(duì)其性能做出估計(jì)。**,螺線圈型磁通量壓縮發(fā)生器一般不是單獨(dú)使用的,在具體應(yīng)用中必須考慮其與負(fù)載的連接。從等效電路模型入手對(duì)其特性進(jìn)行研究。 本文首先討論了磁通量壓縮發(fā)生器的基本工作原理。通過電磁場(chǎng)理論和電路理論揭示了磁場(chǎng)凍結(jié)原理,討論了磁通量壓縮發(fā)生器的等效電路方程,并就其電流放大倍數(shù)、能量放大倍數(shù)與電感壓縮倍數(shù)、電感變化規(guī)律以及損耗電阻的關(guān)系進(jìn)行了討論。 其次,本文研究了動(dòng)態(tài)電感和動(dòng)態(tài)電阻的變化規(guī)律。通過將螺線圈等效為單匝線圈串聯(lián)的方法得到了動(dòng)態(tài)電感的變化規(guī)律,并討論了電樞對(duì)電感的影響,討論了歐姆電阻和非歐姆損耗的等效歐姆電阻,建立了動(dòng)態(tài)電阻模型。 然后,本文研究了磁通量壓縮發(fā)生器在各種負(fù)載上的電特性。研究了與感性負(fù)載、容性、阻性負(fù)載的連接方法,并就其電流、頻譜特性,以及能量累計(jì)情況進(jìn)行了分析。 *后研究了發(fā)生器的設(shè)計(jì)規(guī)則。討論了電感線圈、電樞、**、初始能源等的設(shè)計(jì)原則,并設(shè)計(jì)了一個(gè)分股加股的發(fā)生器,根據(jù)已建立的發(fā)生器動(dòng)態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電感模型研究了其性能。
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