摘要：基于密度泛函理论对SF_6可替代气体的介电性能进行研究,对影响气体介电强度的分子电离能及平均静态电子极化率进行计算,并采用回归分析方法得到气体介电强度与此两微观参数之间的相关性。由相关性的分析结果可知,随着分子电离能及平均静态电子极化率的增大气体的介电强度增强。据此,进一步研究分子电离能及平均静态电子极化率特性,分析发现这两个参量均与分子链长及分子中包含的官能团类型有关。研究结果表明:仅从耐电性能方面考虑,相对分子质量较大的氟化物有望代替SF_6成为新型绝缘气体,本文为SF_6可替代气体的筛选与设计提供了依据。

摘要：高压直流电缆附件中的电场分布主要取决于绝缘材料的电导率而非相对介电常数,由于交联聚乙烯(XLPE)和硅橡胶(SR)2种绝缘材料电导率差异较大,且受电场强度和温度影响较严重,导致直流电缆附件的设计比交流附件复杂得多。为此,采用软件仿真手段分析了不同温度梯度作用时,直流电压、直流叠加冲击电压下电缆接头中的电场分布情况。研究结果表明:在直流电压下,随着温度的升高电缆接头内的最大电场强度(简称场强)及XLPE/SR分界面的切向场强会大幅增加,而且绝缘内最大场强出现位置也会由高压屏蔽端部转移到应力锥根部;当直流叠加冲击电压作用时,接头内的电场分布会出现3个场强极大值点,压接管端部高压屏蔽内侧的场强最大,且不随冲击电压极性和线芯温度的变化而变化;直流叠加正极性冲击电压作用下,压接管端部SR材料内侧和应力锥根部XLPE材料内侧的场强随温度的升高而降低,而在直流叠加负极性冲击电压作用下这2点的场强随温度的升高而增大。以上研究结果可供高压直流电缆附件设计参考。

摘要：针对变压器匝间绝缘是电力变压器损坏事故中的主要损坏部位的问题,设计并制作了500 k V电力变压器匝间绝缘的线圈模型,研究匝间绝缘的电老化特性。根据模型线圈预试验的结果,确定了实验方案,并基于极大似然法思想确定求取反幂模型中的参数方法;最后求取不同数据量下的参数值。分析结果表明:不同数据量下所求得的参数值不同,若使电压寿命指数N不出现异常值,至少需要在4种电压持续时间下进行实验;在10种电压持续时间下可得到可靠的电压寿命指数N,其值为13.38。最终通过简单计算及仿真分析求得了老化寿命与电场强度间的反幂模型,用于指导实际变压器的生产设计。

摘要：为减小可调谐法布里-珀罗(F-P)滤波器驱动元件的温度漂移及非线性导致的光纤布拉格光栅(FBG)波长解调误差,在分析比较串联型和并联型两种校正方案基础上,提出了一种改进型串联实时校准方法。设计了具备高热稳定性且内部温度分布均匀的参考光栅模块,通过实时测量紧贴参考光栅埋入的高精度热电阻温度值及事先标定的4支参考光栅波长与热电阻温度值对应关系,获取4个精确波长参考点,在每次扫描时实时校准可调谐F-P滤波器透射波长与驱动电压函数关系。实验结果表明采用改进的动态实时校准方法解调FBG波长的最大误差为±3 pm。与通过直接读取驱动电压确定FBG中心波长的方法相比,解调精度提高了6倍;与已报道的串联校正方法相比,解调精度提高了3倍。

摘要：提出一种以磁路转移为技术手段的电感调节原理,利用直流磁通迫使交流磁通改变流通路径,达到磁路转移的目的,进而改变交流等效磁阻实现电感值连续无级可调。结合磁路基本理论详细分析调节过程,给出3种情况下电感计算模型;用有限元法仿真计算电抗器的磁场分布;设计直流控制电路及参数;制作一台实验样机,测试电感调节特性。仿真和实验结果证实了此原理的正确性。结果表明:电感值与补偿系数呈反比例函数关系,且补偿系数越小,电感值变化越明显;不补偿时,交流等效磁阻最小,电感值最大;全补偿时,交流等效磁阻最大,电感值最小;电感调节倍数取决于大气隙与小气隙的比值。

摘要：尺寸效应和拓扑阻挫能够在有限石墨烯纳米片段中形成磁有序,本文对能够产生大自旋或电子自旋反铁磁耦合的石墨烯有限片段进行合理分类,提出几种能够作为基本逻辑门的特殊结构并对其进行第一原理电子结构计算,为设计高密度超快自旋器件提供了有效方案和理论依据.计算结果证明:基于有限石墨烯片段的逻辑门结构能够在室温下进行错误率较低的可纠错运算.

摘要：提出一种用于计算气隙等效导磁面积的方法:用有限元法计算自感,将漏感从仿真所得自感中扣除,再结合主电感理论公式反推出气隙等效导磁面积扩大系数。分析了电感参数及ANSYS计算原理;结合对比文献论证了本方法的优越性;实验和仿真验证了该方法的正确性;定性分析气隙边缘效应的影响因素。研究结果表明:主要影响因素依次为气隙长度、铁心截面积、铁心相对磁导率,且气隙长度起主导作用;气隙等效导磁面积扩大系数与气隙长度呈正比,与铁心截面积和相对磁导率呈反比。本方法有效避免了漏电感的影响,所得结论可为铁心电抗器的设计提供参考依据。

摘要：为了提高陆上及海上原油平台的脱水效率,利用同轴圆柱电极结构开展了乳化液在非均匀电场下的脱水特性研究;通过分析水滴在非均匀电场中的极化特性,建立了水滴极化及受力模型,分别对水滴运动、聚结和破裂的动力学特性进行了分析。研究结果表明:随着非均匀系数的升高,乳化液脱水速度增大;在一定范围内提高电场非均匀系数有利于乳化液最终含水率的降低,但电场非均匀系数过高容易造成电分散。在非均匀电场中,水滴受到的介电泳力和水滴之间的偶极聚结力与电场场强、水滴半径、电场的非均匀系数成正比,与水滴距电极中心的距离和水滴之间的距离成反比。水滴电分散场强与水滴电荷面密度、水滴粒径、表面张力有关,当水滴发生荷电后,其电分散场强减小。所建立的非均匀电场脱水模型较好地解释了电脱水试验现象,可为高效电脱水器的设计提供依据。

摘要：近年来,聚合物基纳米复合介质因其具有可塑性强和功率密度大且稳定性好等优点而受到广泛关注。但由于其自身能量密度小且耐击穿能力有限,不能满足现代电气化时代高精密储能器件的要求。为了获得兼具高击穿强度和高储能密度的聚合物基复合介质,研究设计了一种新的夹层结构,将铁电聚合物聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯)(PVTC)与线性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混作为外部绝缘层,将具高介电常数的核壳结构BT@AO@PDA纳米纤维添加到PVTC中作为中间极化层,构筑的正向夹层结构(绝缘层-极化层-绝缘层)实现了击穿强度和介电常数的协同提升。其中,PMMA质量分数为25%的PMMA/PVTC复合介质和3%的BT@AO@PDA/PVTC复合介质构成的正向夹层结构在562.7 MV/m电场下获得了17.25 J/cm3的高储能密度,并且具有优异的充放电循环稳定性和1.42μs的超快放电速率。该工作为制备高储能柔性介质薄膜电容器提供了一种简便且有效的策略。

摘要：为了研究填充相和结构对聚偏氟乙烯基聚合物(PVDF)介电和储能特性的影响,采用溶液铸造和热压工艺制备了含有二维氮化硼薄片和钛酸钡颗粒的单层复合薄膜及三明治结构复合薄膜。采用X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的晶体结构和形貌,利用宽频介电谱仪和铁电综合测试仪获得了薄膜的介电性能和储能特性。结果表明,制备的三明治结构复合薄膜具有优异的性能,其中BN-PVDF/BaTiO_3-PVDF/BN-PVDF三明治结构复合薄膜在10 Hz时的相对介电常数为13,放电能量密度在电场强度为350 MV/m时高达6.2 J/cm3,是单层BaTiO_3-PVDF复合薄膜的1.6倍;其击穿场强高达370 MV/m,是BaTiO_3-PVDF的1.5倍;且其放电效率为0.55。总结得出,这是因为三明治结构中上下2层引入的BN 2维薄片提高了复合介质击穿强度,缓解了电极化强度过早饱和;而中间层BaTiO_3的引入增强了复合介质的极化特性,从而获得了具有优异介电性能和储能特性的PVDF基复合薄膜。