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非线性磁芯线圈
发布时间：
2023-08-02
将感应加速腔的磁芯回路视为一段单匝的非线性电感线圈!利用 /6SFNI的一些通用元器件组 成的子电路对含有磁芯的非线性线圈进行模拟!使其具有饱和$磁滞及频率损耗等非线性特征%通过一些直观 的参数设置!可使磁芯线圈模型适用于不同的频率范围%介绍了利用线圈模型对直线感应加速器加速组元系统的 模拟!得到了与实验相符合的结果。
/6SFNI是目前应用十分广泛的一种模拟电路仿真软件’!(%模拟感应加速器的整个系统!将涉及到许多非 线性元件!虽然 /6SFNI自身带有一个非线性磁性元件库 ;E=JIOFN!但其中元件的参数设置非常烦琐!每个元件 适用范围有限且难以找到帮助信息%而且!目前流行的 0V957)/6SFNI@的学生版和试用版!并不支持非线性 磁性元件的使用%如果能利用非线性元件的基本物理特性!设计出由通用元器件组成的子电路实现对非线性 磁性元件的模拟!就可以更直观地对其参数进行设置!使之具有更广泛的通用性%。
非线性磁芯元件最重要的是特点它的饱和特性!当磁芯中的磁通量到达其最大磁通量6DE]后!励磁电流再 增大时!磁芯将饱和。将环绕磁芯的线圈两端的电压*对时间#积分!可以得到磁芯中的磁通量6 %一般可以将磁芯磁化曲线 分 段线性化后线圈在磁芯磁化和饱和时的电感视为两个衡量!分别作为LDE=和LLEO%假设一个开关!当565; 56DE]5时断开!使线圈的电感为一个较大的值LDE=&当565/56DE]5时关闭!使线圈电感降为很小的值LLEO!则该 线圈就有了饱和的特性%。
所以!模拟含磁芯线圈饱和特性的关键!便是要将6!即线 圈两端电压对时间的积分表示出来!并转换为相应大小的电流"励磁时和饱和时#!以此作为流过线圈的电流! 该电流反过来又影响线圈两端的电压% 磁性材料本身也是导体!所以当其磁通量发生变化时!产生的电场将在材料内部引起涡旋电流!导致能量 的损耗%涡流大小和磁场 O 的频率有关!频率越高!涡流损耗越大%磁芯正反磁化一次所消耗的能量正比于 其磁滞回线包含的面积!因此!磁场频率增大时!磁性材料的磁滞回线将变宽%
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