發(fā)布時(shí)間：2019-02-17 11:00

【摘要】：高速磁浮系統(tǒng)的工作離不開電力電纜和信號電纜的配合工作,這就容易形成平行布線下強(qiáng)電線路對弱電線路的串?dāng)_。本文針對電纜平行布線時(shí)的電磁耦合情況,對磁耦合的串?dāng)_以及抑制機(jī)理進(jìn)行分析研究,并設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行磁屏蔽電纜低頻磁屏蔽,有便于設(shè)計(jì)相關(guān)要求的抗磁電纜。首先根據(jù)集總參數(shù)模型對電纜的電磁耦合情況進(jìn)行理論分析。分別對電場耦合和磁場耦合進(jìn)行研究,并分析了非磁性屏蔽層對電場耦合和磁場耦合的抑制效果。得出結(jié)論為非磁性屏蔽層接地處理對電場耦合和高頻磁場耦合具有較好的抑制效果,而對低頻磁場耦合卻不具備抑制的效果。其次研究磁性材料作為屏蔽層對電力電纜的主動(dòng)磁耦合干擾抑制。由于磁性材料的低磁阻特性能夠?qū)崿F(xiàn)磁分流效果,因此研究采用屏蔽層纏繞電力電纜而獲得相應(yīng)的磁耦合抑制效果。得出結(jié)論為磁性屏蔽層對單路電力電纜并不具備磁場抑制效果,而對存在電流大小相等,方向相反的回路電力電纜則具有優(yōu)異的磁場抑制效果。電流大小為70A的回路電纜在使用磁性屏蔽層后沿x軸和z軸方向上的屏蔽效能最大分別為34.9dB以及26.4dB。并使用Ansoft Maxwell磁場仿真軟件對上述結(jié)論進(jìn)行仿真模擬,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和結(jié)論的正確性。再次研究磁性材料作為屏蔽層對信號電纜的被動(dòng)磁耦合干擾抑制。同樣由磁性材料的磁分流效果,設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)電路并對實(shí)驗(yàn)電路的可行性進(jìn)行驗(yàn)證,之后使用實(shí)驗(yàn)電路研究磁性材料對于信號回路的磁耦合干擾抑制效果。得出結(jié)論為磁性材料作為屏蔽層對信號電纜具有優(yōu)異的磁耦合干擾抑制效果,但是需要選擇具有合適的磁導(dǎo)率和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁性材料。通過實(shí)驗(yàn)可以得出,采用合適的磁性材料作為信號電纜的屏蔽層,其磁場屏蔽性能可以達(dá)到20dB。最后按照上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論設(shè)計(jì)并加工了具有磁屏蔽效果功能的電力電纜和抗磁感應(yīng)耦合信號電纜,并且創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)、加工了一種抗磁性能的混合電纜,混合電纜既能實(shí)現(xiàn)電力的傳輸,同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)弱電信號的傳輸。
[Abstract]:The work of high speed maglev system can not be separated from the cooperation of power cable and signal cable, so it is easy to form the crosstalk between the weak line and the strong line under parallel wiring. In this paper, the crosstalk and suppression mechanism of magnetic coupling are analyzed and studied in view of the electromagnetic coupling in parallel cabling, and some experiments are designed for magnetic shielding cable with low frequency magnetic shielding, which is convenient for the design of magnetic cable. Firstly, the electromagnetic coupling of cable is theoretically analyzed according to lumped parameter model. The electric field coupling and magnetic field coupling are studied, and the suppression effect of nonmagnetic shielding layer on electric field coupling and magnetic field coupling is analyzed. It is concluded that the grounding treatment of non-magnetic shielding layer has better restraining effect on electric field coupling and high-frequency magnetic field coupling, but not on low-frequency magnetic field coupling. Secondly, the active magnetic coupling interference suppression of power cable by magnetic material as shielding layer is studied. Due to the low magnetoresistive characteristics of magnetic materials, magnetic shunt effect can be realized. Therefore, the magnetic coupling suppression effect is obtained by winding power cables with shielding layer. It is concluded that the magnetic shielding layer has no magnetic field suppression effect on single-channel power cable, but has excellent magnetic field suppression effect for the loop power cable with the same current and opposite direction. The maximum shielding efficiency of the circuit cable with current size of 70A along the x axis and z axis is 34.9dB and 26.4dB respectively. The Ansoft Maxwell magnetic field simulation software is used to simulate the above conclusions to verify the correctness of the experiments and conclusions. The passive magnetic coupling interference suppression of signal cable by magnetic material as shielding layer is studied again. The experiment circuit is also designed and the feasibility of the experimental circuit is verified by the magnetic shunt effect of the magnetic material. Then the magnetic coupling interference suppression effect of the magnetic material to the signal loop is studied by using the experimental circuit. It is concluded that the magnetic material as a shielding layer has excellent magnetic coupling interference suppression effect on the signal cable, but it is necessary to select the magnetic material with appropriate permeability and saturation magnetic induction intensity. The experimental results show that the magnetic shielding performance of the signal cable can reach 20 dB when the appropriate magnetic material is used as the shielding layer. Finally, the power cable with magnetic shielding effect and the anti-magnetic inductive coupling signal cable are designed and manufactured according to the above experimental conclusions, and a kind of diamagnetic hybrid cable is designed and manufactured innovatively. Hybrid cable can not only realize the transmission of electric power, but also realize the transmission of weak current signal.
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM271

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本文編號：2425095