电磁脉冲大电流发生器研究
强电流脉冲的产生对很多科学和工程都是关键性的,包括激励强激光器,驱动微波源等。目前广泛使用的大电流电磁脉冲发生器有电容器组型、储能电感、蓄电池、旋转电机等,但是这些大电流发生器的能量密度普遍比较低,发生器的体积过于庞大。而本文研究的螺线圈型磁通量压缩发生器具有结构造价低廉、体积小、重量轻、脉冲上升时间短等优点。经过几十年的发展,这种发生器基本理论已趋成熟,但对于实用的系统来说,仍然存在着许多挑战。首先是必须建立准确的模型,只有建立了螺线圈型磁通量压缩发生器的准确模型,才有可能对其性能做出估计。**,螺线圈型磁通量压缩发生器一般不是单独使用的,在具体应用中必须考虑其与负载的连接。从等效电路模型入手对其特性进行研究。 本文首先讨论了磁通量压缩发生器的基本工作原理。通过电磁场理论和电路理论揭示了磁场冻结原理,讨论了磁通量压缩发生器的等效电路方程,并就其电流放大倍数、能量放大倍数与电感压缩倍数、电感变化规律以及损耗电阻的关系进行了讨论。 其次,本文研究了动态电感和动态电阻的变化规律。通过将螺线圈等效为单匝线圈串联的方法得到了动态电感的变化规律,并讨论了电枢对电感的影响,讨论了欧姆电阻和非欧姆损耗的等效欧姆电阻,建立了动态电阻模型。 然后,本文研究了磁通量压缩发生器在各种负载上的电特性。研究了与感性负载、容性、阻性负载的连接方法,并就其电流、频谱特性,以及能量累计情况进行了分析。 *后研究了发生器的设计规则。讨论了电感线圈、电枢、**、初始能源等的设计原则,并设计了一个分股加股的发生器,根据已建立的发生器动态电阻和动态电感模型研究了其性能。
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