NARI
非线性电阻灭磁及过压保护装置
使用说明书
V2.1
国电自动化研究院
南瑞电气控制公司
目录
1.概述
2.结构及工作原理
3.技术参数
4.安装说明
5.使用和维护
6. 附录1：DMX系列磁场断路器
（本说明书适用于FLM灭磁及过压保护柜、FLK灭磁开关柜、FLR非线性电阻柜）1.概述
同步发电机发生内部故障时，虽然继电保护装置能快速地把发电机与系统断开，但磁场电流产生的感应电势继续维持故障电流。无论是发电机机端短路或部分绕组内部短路，时间较长，都可能造成导线的熔化和绝缘的烧坏。如果系统对地故障电流足够大时，还要烧铁芯。因此，当电机发生内部故障，在继电保护动作切断主电源的同时，还要求迅速地灭磁。
所谓灭磁就是把转子励磁绕组中的磁场储能尽快地减弱到尽可能小的程度。最简单的办法是将励磁回路断开。但励磁绕组具有很大的电感，突然断开，会在其两端产生很高的过电压。因此，在断开励磁电源的同时，还应将转子励磁绕组自动接入到放电电阻或其他吸能装置上去，把磁场中储存的能量迅速消耗掉。完成这一过程的主要设备叫自动灭磁装置。
为减少故障范围扩大，要求灭磁迅速。灭磁时间愈短，短路电流所造成的损害愈小，一般按同步电机定子绕组电势降低到接近于零所需的时间来评价各种灭磁方法的优劣。另外，灭磁时转子过电压不应超过滑环间过电压的容许值。
自动灭磁系统应满足以下几个要求：
（1）灭磁时间应尽可能短。
（2）当灭磁开关断开励磁绕组时，绕组两端产生的过电压应在绕组绝缘允许的范围内，即滑环间容许的过电压值。
（3）灭磁装置的电路和结构型式应简单可靠。灭磁开关应有足够大容量能遮断发电机各种可能故障工况下的最大故障转子电流，灭磁耗能元件容量应大于发电机各种
可能故障工况下发电机转子最大储能所需吸收部分。
非线性灭磁及过电压保护是由氧化锌（ZnO）非线性电阻（也叫压敏电阻）与双断口直流灭磁开关组合而成的新型灭磁及过电压保护方式，适用于大中型同步发电机转子灭磁及过电压保护，能快速灭磁，过电压保护性能优良，结构简单，运行维护方便。
2.结构及工作原理
2.1系统结构
主回路接线原理见图1。
图1 非线性电阻灭磁和过电压保护原理接线图
FMK双断口灭磁开关 FR1灭磁非线性电阻
FR2，FR3过电压保护压敏电阻
D二极管 L发电机励磁绕组
由原理图可见，灭磁系统由三部分组成：（1）FMK：双断口磁场断路器DM4；（2）灭磁用非线性电阻FR1；（3）过电压保护用非线性电阻FR2、FR3。
2.2工作原理
2.2.1 DM4开关工作原理
DM4开关是双断口快速空气开关，每个断口均有独立的合闸操作和分闸操作机构，工作时两断口均应合上。
灭磁时，只要任一断口分断，就能切断磁场电流，保证灭磁的可靠性，DM4开关吹弧能力强，能快速切断磁场电流。保证有较高的建压能力，以便与非线性电阻配合，使非线性电阻可靠导通。
2.2.2氧化锌非线性电阻工作原理
氧化锌非线性电阻的伏/安特性见图2，当电压较低时，流过的电流很小，电阻很大，当电压超过一定数值后，流过电流急剧上升，等效电阻急剧下降，通常用非线性数β表示其特性，其定义如下：
β=Go/Ge
式中：Go=Io/Uo 为工作点的静态电导
Ge=dIo/dUo 为工作点的动态电导
由定义可导出U=CIβ
式中 U：为电阻的电压降（伏）
I：为电阻通过电流（安）
C：为常数，即流通1安时的电压降（伏）
显然，β（0<β<1）值愈小其压敏特性愈好。若β=1则为线性电阻，若β=0则为压降恒定的“理想压敏元件”。
2.2.3灭磁装置的工作原理
2.2.
3.1发电机正常运行时工况
发电机运行时，灭磁开关DM4合闸，发电机励磁电压经二极管或可控硅加在非线性电阻FR1、FR2、FR3上。对于灭磁非线性电阻FR1，因有反向二极管阻断，无正向电流也无反向电流（当可控硅整流时，因有负电压波，反向只有很小的漏电流）。对于过电压保护非线性电阻FR2、FR3因有正向可控硅，在过电压达动作触发之前，可控硅关断，回路无正向电流，也无反向电流。正常时，FR1、FR2、FR3不流过电流，不消耗能量，不影响主回路工作。
2.2.
3.2发电机正常运行中，发生过电压
发电机运行中，过电压保护非线性电阻FR2、FR3原工作点在A1处。如果产生过电压能量，如正向过电压，则当该能量积累使得正向过电压超过过电压动作整定值后，则FR2、FR3的控制触发回路启动，可控硅导通非线性电阻两端所加的电压，因超过非线性电阻的压敏电压值而快速导通，消耗转子过电压能量。这时非线性电阻的工作点由原A1点移至A2点，当过电压能量被释放后，过电压值下降，则工作点又回复到正常工作点A1，这时发电机转子电压回复正常。如发生反向过电压，由非线性电阻FR2、FR3的工作点沿着伏/安特性曲线向负横轴方向移动，当反向过电压值超过FR2、FR3动作压敏电压拐点后FR2、FR3反向开通，运行工作点在A3，当过电压能释放完毕后，过电压降低直至消失，非线性电阻FR2、FR3的工作点又由A3移回至A1点，由上面的分析可知，因发电机转子过电压能量有限，只要FR2、FR3能量足够大，则发电机转子的电压被有效地限制在-U LM～+U LM之间，这就保护了转子的绝缘。
2.2.
3.3发电机停机灭磁工况
当发电机正常或故障停机时，都可依靠该装置进入快速灭磁并在灭磁过程中控制励磁回路产生的过电压在安全范围内。 FMK在收到停机指令后两主触头分闸。励磁绕组两端电压
UL由下式表示（未计其他绕组感应）：
U L I R dI
dt
L
L L L
=?+?
式中R L为励磁绕组电阻；L为励磁绕组电感。
当DM4企图强制切断电流I L时，则dI
dt
L
L
?<0，FR1工作点向UL减小的方向移动，UL由
正变负并且反向幅值增加；非线性电阻电流I NR由小变大I L=I NR+I K。开始I NR=0，I K=I L。当UL 反向数值达到一定数值时（如图2中A4点）I NR = I L，则I K =0开关熄弧。以后由励磁绕组与FR单独构成放电回路，直到磁场能量通过放电在非线性电阻上转化为热能。在放电的过程中随着I NR（即I L）的减小FR1的工作点则沿着伏一安曲线往回移动。在这一过程中励磁绕组两端所承受的最高反向峰值电压取决于FR1伏一安特性以及灭磁时涌入FR1支路最大电流I NM，I NM值要小于灭磁瞬间I L的最大可能值，如图2中I NM对应灭磁反向转子最高电压数值－U LM。
由于磁场断路器所具备的消弧能力足以保证分闸后励磁绕组两端能迅速建立起FR1通流所需要的电压以完成换流（即由I K=I L转为I NR=I L）。断路器分闸后可迅速熄弧，将励磁绕组与励磁电源完全切断，这一过程一般在30毫秒内完成。对于FR1的设计与选用将保证在可能的工况下灭磁转子电压均能被限制在允许值以内。由于FR1良好的压敏特性，从换流完成直到I L衰减接近于零，励磁绕组端电压始终维持较高的大体不变的数值。因此，获得较高的灭磁速度，接近于“理想灭磁过程”。
图2 非线性电阻伏/安特性及工作点
3.技术参数
注：泄漏电流是指每组非线性电阻两端施加1/3灭磁电压控制值时，通过每组元件的漏电流。
4.安装说明
非线性灭磁及过电压保护装置，安装原则上根据配线表或系统设计图进行，但应注意以下几方面问题：
（1）灭弧罩的安装，为保证安全，装置出所时将双断口灭磁开关灭弧罩取下单独包装发运，现场灭磁柜就位后需安装灭弧罩，这时一定要将灭弧罩的吹弧线圈连接线接至静触头的导电铜杆，用螺丝固定在开关支架上，以保证在分断磁场电流时，能产生偏转磁场以达到吹弧的目的。如不连接好，将会造成吹弧失败，烧坏开关。
（2）灭磁开关进出线位置即转子的正负极应严格按图纸要求接，不能反接，否则会造成灭磁回路不通产生灭磁失败而发生过电压。
（3）合闸电源容量为直流220V，50A，1秒，需由厂用动力电源单独供给。
（4）操作电源容量为直流220V，5A。
（5）过电压动作信号复位回路应按要求接远方控制线。
5.使用和维护
装置在运行期间必须进行检查和定期维护
5.1灭磁开关按其使用说明书进行检查和维护保养。
5.2空载误强励
灭磁柜进行空载误强励灭磁后，需经一小时冷却后方能重新投入运行。
5.3操作次数
5.3.1正常工况下允许连续操作两次。
5.3.2带负荷工况下灭磁。
带负荷工况下灭磁50次（包括空载误强励）后，应检查压敏电阻组件的泄漏电流及正反向过电压保护值。
5.4正常使用两年后，应对本装置进行一次全面检查，可在大修或小修时进行，检查灭磁开关和压敏电阻组件泄漏电流，压敏电压，正反向过电压保护值等。
当压敏电阻组件泄漏电流大于0.1毫安（或插件泄漏电流大于4×0.1毫安）或压敏电压变化大于±10%以上时，应予调换。
5.5过压保护功能动作后，有信号输出及盘面指示，并保持，运行人员应及时复归计数信号回路，否则下次过压不能计数。
5.6应定期检查灭磁开关触头是否光滑，接触是否良好。
5.7.DM4开关分合闸故障情况分析
5.7.1.DM4开关分闸失败通常原因有两种：其一开关辅助节点位置不到位，造成操作回路不通，可以通过调整或更换辅助节点来解决；其二分闸机构动作不到位。线包损坏或电磁铁铁芯连动机构行程过长都能造成分闸机构动作不到位，通过调整或更换器件也可以恢复。
5.7.2.DM4开关合闸失败通常原因也有两种：其一是辅助节点引起；其二是合闸机构线包或铁芯传动机构消耗的力量太多，或合到位不能扣住。通过调整或更换器件都可以恢复。
6.附录1：DMX磁场断路器
我们也可以选用DMX磁场断路器作为灭磁开关，与非线性电阻一起完成灭磁功能（详见DMX磁场断路器使用说明书）
该断路器主要具有以下优点：
（1）开启式主触头与弧触头的接触系统，采用相同型式的双回转式串联触头结构，以积木组合方式安装在同一转动的绝缘方轴上。整体结构受力对称、动作同步；不同数量触头相互并联可组合成五个以上电流等级的断路器，两组或四组触头相互串联可组合成两个电压等级的断路器，其参数范围广，可以满足国内、外大、中、小容量发电机灭磁配套的需要，以及ZnO非线性电阻灭磁对弧压的特殊需求，更能满足其它线性或非线性电阻的灭磁。与国内、外同类产品相比，其结构简单，易于组合与调整，便于维护，具有独创性。
（2）采用电磁合闸、永磁保持、反磁分闸以及后备电磁分闸的独特传动机构，其双重分闸功能不存在机构拒动的可能性，采用永磁保持而不用机械锁扣装置，避免了机械磨损，
大大提高了断路器的保护可靠性与使用寿命。
（3）由永久磁场替代了通常所用的串联吹弧线圈所建立的吹弧系统，及采用短弧栅片制成的灭弧室，既保证了小电流范围内的可靠断流，又能建立稳定而重复性能好的弧压，从而确保断路器分断时向吸能元件可靠换流灭磁。
（4）在同一绝缘方轴上的常闭触头，既能满足断路器在正常运行时隔离机组的吸能元件，又便于在事故保护与正常停机时将吸能元件可靠地接入回路进行灭磁。
该断路器使用注意事项：
（1）DMX 1600A以上开关有后备分闸，后备分闸后的机械位置与手动位置一致。此时不能电动合闸，只能手动合闸。
（2）电动分闸，由主分闸线包完成时不能手动合闸。如一定要手动合闸，需在操作手动杆同时有人抬上合闸线包的铁芯及连杆。
（3）后备分闸与主分闸线包的延时时间一般整定在大于主分闸线包动作完成时间，小于手操作开关时间与后备分闸动作完成时间之差，经验值是10ms左右。
（4）开关正常电动分合闸是由开关下部的同一铁芯的同轴分合闸线包完成，它们的动作分别推动铁芯及连杆上下运行而完成分合闸。
（5）开关手动分闸，后分闸是推动开关上部2TQ的电磁铁铁芯前后运行，推动合闸连杆向后运行完成一个脱扣过程。只有此时，开关后辅助节点才动作。
（6）开关是电磁铁线包提供动力，短时工作制线包不可以长时间通额定电压。
########大学毕业论文设计 50MW电站励磁系统参数计算 指导老师：胡先洪 王波、张敬 学生姓名：######## 《电气工程及自动化》2002级
目录 1 发电机组参数 (3) 2 励磁变压器技术参数计算 (3) 2.1 二次侧额定线电压计算 (3) 2.2 二次侧额定线电流计算 (4) 2.3 额定容量计算 (4) 3 晶闸管整流元件技术参数计算 (5) 3.1 晶闸管元件额定电压的选择 (5) 3.2 晶闸管元件额定电流的选择 (5) 4 快速熔断器参数计算 (6) 5 励磁电缆计算 (7) 6 灭磁及过压保护计算 (7) 6.1 灭磁阀片计算 (7) 6.2 过电压保护计算 (9) 7 直流断路器计算 (9) 8 附录12
1 发电机组参数 A. 额定容量（MVA ） 58.8 B. 额定功率因数（滞后） 0.85 C. 额定电压（kV ） 10.5 D. 额定频率（Hz ） 50 E. 相数 3 F. 空载励磁电压（V ） 62 G. 额定负荷及功率因素下励磁电压（V ） 164 H. 空载励磁电流（A ） 592 I. 额定负荷下励磁电流（A ） 1065 J. 励磁绕组绝缘的最高耐压（直流V ） 1500 K. 励磁绕组75?C 的电阻（Ω） 0.1307 L. 直轴瞬态开路时间常数T 'do(s) 6.76 M. 直轴瞬态短路时间常数T 'd(s) 1.82 N. 直轴同步电抗（Xd ） 1.059 O. 直轴瞬态电抗（Xd ’） 0.308 2 励磁变压器技术参数计算 2.1 二次侧额定线电压计算 励磁系统保证在机端正序电压下降到额定值的80％时，能够提供励磁系统顶值电压。励磁系统顶值电压为发电机额定容量时励磁电压的2.0倍。 A. 具体计算公式： min 2 cos 35.18.0α??= fN u fT U K U 式中： Ku----电压强励倍数（α=10?时），取2.0倍（在80%U GN 下）。
励磁系统正常停机，调节器自动逆变灭磁; 事故停机，跳灭磁开关将磁场能量转移到耗能电阻灭磁。 当发电机处于滑极等非正常运行状态时，将在转子回路中产生很高的感应电压，此时安装在转子回路中的转子过电压检测单元A61模块将检测到转子正向过电压信号，马上触发V62可控硅元件，将耗能电阻单元FR并入转子回路，通过耗能电阻的吸能作用，将产生的过电压能量消除；而转子回路的反向过电压信号则直接经过V61二极管接入耗能电阻吸能，以确保发电机转子始终不会出现开路，从而可靠地保护转子绝缘不会遭受破坏。由于这种保护的存在，转子绕组会产生相反的磁场，抵消定子负序电流产生的反转磁场，以保护转子表面及转子护环不至于烧坏。 图中： QFG——灭磁开关, FR——耗能电阻 RD——快速熔断器 V61——二极管 V62——可控硅 A61——可控硅触发器 CT——过电压动作检测器
逆变灭磁 利用三相全控桥的逆变工作状态，控制角由小于90°的整流运行状态，突然后退到大于90°的某一适当角度，此时励磁电源改变极性，以反电势形式加于励磁绕组，使转子电流迅速衰减到零的灭磁过程称为逆变灭磁。 这种灭磁方式将转子储能迅速地反馈到三相全控桥的交流侧电源中去，不需放电电阻或灭弧栅，是一种简便实用的灭磁方法。由于无触点、不燃弧、不产生大量热量，因而灭磁可靠。 反电势愈大，灭磁速度愈快。三相全控桥逆变时产生的反电势与其交流侧电源电势成正比，因此反电势的数值受到一定限制，同时为防止“逆变颠覆”而设的最大控制 max（或最小逆变角 min）的限制，也在一定程度上降低了反电势。所以，单独逆变灭磁，受交流电源电压
的限制，逆变灭磁时，励磁电流虽直线下降，但逆变时所施加的反电势数值比灭弧栅灭磁方式要小，因此电流衰减率较小，灭磁时间相对较长，但过电压倍数也很低。 另外，对于自并励励磁系统而言，逆变灭磁过程中机端电压的下降使施加于转子绕组的逆变反电势也降低，因而造成逆变灭磁过程的延缓，在这种情况下，应配合其它灭磁方法同时灭磁。 事实上，两种灭磁方式配合使用的情况是很常见的。如300MW汽轮发电机励磁系统中，交流励磁机灭磁方式一般采用逆变和恒值电阻放电这两种灭磁方式加以配合；同步发电机灭磁则采用灭弧栅灭磁和非线性电阻灭磁这两种灭磁方式加以配合使用。灭磁方式的配合使用，可以产生互补效果，使灭磁更迅速，更可靠。
1、在RLC 串联电路中，已知R=30Ω, L=254Hm ，C=80μF 。电源电压 )30314sin(2202?+?=t u ，求：电路的复功（ B,D ）。 A 、968?∠7 B 、968?∠53 C 、582.5-j773.1 D 、582.5+j773.1 2、一三相对称负载，联成Y 形接到三相对称电源上，现测得U 相电流为10A ，则U 相、V 相、W 相的线电流的解析式为( B,D ) (A)。 A 、i V =102sin ωt B 、i W =102sin(ωt+120°) C 、i W =102sin ωt D 、i V =102sin(ωt-120°) 下图所示电路的复阻抗为（ A,D ）Ω。 A 、 6－j6 B 、 6＋j10 C 、26?∠45 D 、 26?-∠45 3、由R=100Ω，x c = 318Ω，串联接在f=50HZ ，U=220V 电源上，电路的电流是（A,B ）。 A 、0.66?∠5.72 A B 、A Z U I ?-∠?∠== ? ? 5.723330220 C 、A Z U I ? ∠?∠== ? ? 5.723330220 D 、0.66A 4、在RLC 串联电路中，已知R=6Ω，x L =10Ω ,x C =2Ω ，f=50Hz ，电压为120?∠0V ，则电路的电流为（B,C ）。 A 、212 A B 、12?-∠53A C 、)53314sin(212?-=t i A D 、12cos53°A 5、RLC 串联电路发生串联谐振时，下列描述正确的是( A,D )。
A 、 阻抗角等于零 B 、 电压与电流反相 C 、 电路表现为感性 D 、 电路表现为纯电阻性 6、若等效电导22X R R g +=与电纳2 2X R X b +=并联，则其等效复阻抗为（ A,B ）。 A 、jb g Z -=1 B 、R+jx C 、jb g Z += 1 D 、R-jx 7、三相四线制中，三相不对称负载供电特点有( A,B,C,D )。 A 、各相负载所承受的电压为对称的电源相电压，与负载是否对称无关 B 、各线电流等于相应的各负载的相电流 C 、中线电流等于三个负载电流的相量和 D 、中性线的作用：使三相电路能够成为互不影响的独立电路，无论各相负载如何变动都不影响各相电压 8、三相负载对称指的是( A ，D )。 A 、各相阻抗值相等 B 、各相阻抗值差1Ω C 、各相阻抗复角相差120° D 、各相阻抗值复角相等 9、关于对称三相电路的功率计算，以下公式正确的是( B,C )。 A 、 ?cos 3p p I U P = B 、 ?cos 3p p I U P = C 、 ?cos 3l l I U P = D 、 ?cos 3l l I U P = 10、互感电动势的方向与( A,D )有关。 A 、互感磁通的变化趋势 B 、磁场的强弱 C 、线圈的匝数 D 、线圈的绕向 11、如下图所示，如果将两线圈顺接串联，则应将（ A,D ）连接。
半导体材料的磁电阻效应研究 磁阻器件由于其灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域应用十分广泛，如：数字式罗盘、交通车辆检测、导航系统、伪钞检别、位置测量等探测器。磁阻器件品种较多，可分为正常磁电阻，各向异性磁电阻，特大磁电阻，巨磁电阻和隧道磁电阻等。其中正常磁电阻的应用十分普遍。锑化铟)InSb (传感器是一种价格低廉、灵敏度高的正常磁电阻，有着十分重要的应用价值。它可用于制造在磁场微小变化时测量多种物理量的传感器。本实验装置结构简单，实验内容丰富，使用两种材料的传感器：砷化镓 )GaAs (测量磁感应强度，研究锑化铟)InSb (在磁感应强度变化时的电阻，融合霍尔效应和磁阻效应两种物理现象，具有科学研究的前瞻性，特别适合大学物理实验。 【实验仪器】 磁阻效应实验仪 【实验目的】 1、了解磁阻现象与霍尔效应的关系与区别； 2、了解并掌握FB512型磁阻效应实验仪的工作原理与使用方法； 3、了解电磁铁励磁电流和磁感应强度的关系及气隙中磁场分布特性； 4、测定磁感应强度和磁阻元件电阻大小的对应关系，研究磁感应强度与磁阻变化的函数关系。 【实验原理】 在一定条件下，导电材料的电阻值R 随磁感应强度B 的变化规律称为磁阻效应。在该情况下半导体内的载流子将受洛仑茨力的作用，发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。如霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑茨力作用刚好抵消，那么小于或大于该速度的载流子将发生偏转。因而 沿外加电场方向运动的载流子数目将减少，电阻增 大，表现出横向磁阻效应。如果将图1 中B ,A 端 图1 霍尔效应原理图 短接，霍尔电场将不存在，所有电子将向A 端偏转，也表现出磁阻效应。通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻)0(/ρρ?，为零磁场时的电阻率，()()0B ρ-ρ=ρ?, 而 ()()00R R ρ?∝? , 其中()()0R B R R -=?。 通过理论计算和实验都证明了磁场较弱时，一般磁阻器件的()0R R ?正比于B 的两次方，而在强磁场中()0R R ?则为B 的一次函数。 当半导体材料处于弱交流磁场中，因为()0R R ?正比于B 的二次方，所以R 也随时 间周期变化。 ()2 B k 0R R ?=? 假设电流恒定为0I ，令t cos B B 0ω=（其中k 为常量），于是有:
巨磁电阻效应 ――GMR 模拟传感器的磁电转换特性测量 【实验目的】 1. 掌握GMR 效应的定义； 2. 了解GMR 效应的原理； 3. 熟悉GMR 模拟传感器的构成； 4. 测量GMR 磁阻特性曲线。 【实验仪器】 ZKY-JCZ 巨磁电阻效应及应用实验仪、基本特性组件、导线 【实验原理】 一、巨磁电阻效应定义及发展过程 1、定义 2007年10月，科学界的最高盛典—瑞典皇家科学院颁发的诺贝尔奖揭晓了。本年度，法国科学家阿尔贝·费尔(Albert Fert)和德国科学家彼得·格林贝格尔(Peter Grunberg)因分别独立发现巨磁阻效应而共同获得2007年诺贝尔物理学奖。瑞典皇家科学院在评价这项成就时表示，今年的诺贝尔物理学奖主要奖励“用于读取硬盘数据的技术，得益于这项技术，硬盘在近年来迅速变得越来越小”。 巨磁阻到底是什么？ 诺贝尔评委会主席佩尔·卡尔松用比较通俗的语言解答了这个问题。他用两张图片的对比说明了巨磁阻的重大意义：一台1954年体积占满整间屋子的电脑，和一个如今非常普通、手掌般大小的硬盘。正因为有了这两位科学家的发现，单位面积介质存储的信息量才得以大幅度提升。目前，根据该效应开发的小型大容量硬盘已得到了广泛的应用。 “巨磁电阻”效应（GMR ，Giant Magneto Resistance)是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。也就是说，非常弱小的磁性变化就能导致巨大电阻变化的特殊效应，变化的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值高10余倍。 2、发展过程 人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。量子力学出现后，德国科学家海森伯(W. Heisenberg)明确提出铁磁性有序状态源于铁磁性原子磁矩之间的量子力学交换作用，这个交换作用是短程的，称为直接交换作用。后来发现很多的过渡金属和稀土金属的化合物具有反铁磁(或亚铁磁)有序状态，化合物中的氧离子(或其他非金属离子)作为中介，将最近的磁性原子的磁矩耦合起来，这是间接交换作用。直接交换作用的特征长度为0.1-0.3nm ，间接交换作用可以长达1nm 以上。1nm 已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度，所以1970年之后，科学家就探索人工微结构 中的磁性交换作用。 1988年法国的M.N.Baibich 等人在美国物理学会主办的Physical Review Letters 上发表了有关Fe/Cr 巨磁电阻效应的著名论文，首次报告了采用分子外延生长工艺（MBE ）制成 图1（Fe/Cr ）n 多层膜的GMR 效应特性曲线
电气试验工 变电运行与检修专业--电气试验工试题 La2B1044 技师314、在一个电路中，选择不同的参考点，则两点间的电压也不同。( ) 答案：× La2B3045 技师315、一个周期性非正弦量也可以表示为一系列频率不同，幅值不相等的正弦量的和(或差)。( ) 答案：√ La2B3046 技师316、换路定律是分析电路过滤过程和确定初始值的基础。( ) 答案：√ La2B3047 技师317、光线示波器是由光学系统、传动系统、电气系统、时标发生器及振动子五大部分组成的。( ) 答案：√ La2B3048 技师318、巴申定律指出低气压下，气体击穿电压U1是气体压力p与极间距离S乘积的函数，即U1＝f(p·S)，并且函数曲线有一个最小值。( ) 答案：√ Lb2B2110 技师319、污秽等级是依据污源特性和瓷件表面的等值盐密，并结合运行经验划分的。( ) 答案：√ Lb2B2111 技师320、在均匀电场中，电力线和固体介质表面平行，固体介质的存在不会引起电场分布的畸变，但沿面闪络电压仍比单纯气体间隙放电电压高。( ) 答案：× Lb2B2112 技师321、恒压源的电压不随负载而变，电压对时间的函数是固定的，而电流随与之连接的外电路不同而不同。( )
Lb2B3113 技师322、谐振电路有一定的选频特性，回路的品质因数Q值越高、谐振曲线越尖锐，选频能力越强，而通频带也就越窄。( ) 答案：√ Lb2B3114 技师323、发电机的负序电抗是指当发电机定子绕组中流过负序电流时所呈现的电抗。( ) 答案：√ Lb2B3115 技师324、对于一个非正弦的周期量，可利用傅里叶级数展开为各种不同频率的正弦分量与直流分量，其中角频率等于ωt的称为基波分量，角频率等于或大于2ωt的称为高次谐波。( ) 答案：√ Lb2B3116 技师325、电流互感器、断路器、变压器等可不考虑系统短路电流产生的动稳定和热稳定效应。( ) 答案：× Lb2B3117 技师326、在不均匀电场中增加介质厚度可以明显提高击穿电压。( ) 答案：× Lb2B3118 技师327、分析电路中过渡过程时，常采用经典法、拉氏变换法。( ) 答案：√ Lb2B3119 技师328、对人工污秽试验的基本要求是等效性好、重复性好、简单易行。( ) 答案：√ Lb2B3120 技师329、在中性点不直接接地的电网中，发生单相接地时，健全相对地电压有时会超过线电压。( )
磁性材料及巨磁电阻效应简介 物理系隋淞印学号SC11002094 引言 磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料, 人们对物质磁性的认识源远流长。 磁性材料的进展大致上分几个历史阶段:当人类进入铁器时代, 除表征生产力的进步外,还意味着金属磁性材料的开端，直到18世纪金属镍、钻相继被提炼成功, 这一漫长的历史时期是3d 过渡族金属磁性材料生产与原始应用的阶段; 20世纪初期(1900-1932, FeSi、FeNi 、FeCoNi 磁性合金人工制备成功,并广泛地应用于电力工业、电机工业等行业, 成为3d 过渡族金属磁性材料的鼎盛时期, 从此以后, 电与磁开始了不解之缘; 20世纪后期, 从50年代开始, 3d 过渡族的磁性氧化物(铁氧体 逐步进入生产旺期, 由于铁氧体具有高电阻率, 高频损耗低, 从而为当时兴起的无线电、雷达等工业的发展提供了所必需的磁性材料, 标志着磁性材料进入到铁氧体的历史阶段; 1967年, SmCo 合金问世, 这是磁性材料进入稀土—3d 过渡族化合物领域的历史性开端。1983年,高磁能积的钕铁硼(Nd—FeB 稀土永磁材料研制成功。现已誉为当代永磁王。TbFe 巨磁致收缩材料与稀土磁光材料的问世更丰富了稀土一3d 过渡族化合物磁性材料的内涵。1972年的非晶磁性材料与1988年的纳米微晶材料的呈现, 更添磁性材料新风采。1988年, 磁电阻效应的发现揭开了自旋电子学的序幕。因此从20世纪后期延续至今, 磁性材料进入了前所未有的兴旺发达时期, 并融入到信息行业, 成为信息时代重要的基础性材料之一。 磁性材料的分类 磁性材料应用十分广泛, 品种繁多, 存在以下多种分类方式。按物理性质分类:(1按静磁特性:即根据静态磁滞回线上的参量,如矫顽力、剩磁等来确定 磁性材料的类型。例如:永磁属高矫顽力一类磁性材料; 软磁属低矫顽力的一类 磁性材料; 矩磁属高剩磁、低矫顽力的一类磁性材料; 磁记录介质属于中等矫顽
巨磁电阻效应及其应用 【实验目的】 1、 了解GM 效应的原理 2、 测量GM 模拟传感器的磁电转换特性曲线 3、 测量GM 的磁阻特性曲线 4、 用GM 传感器测量电流 5、 用GM 梯度传感器测量齿轮的角位移，了解 GM 转速（速度）传感器的原理 【实验原理】 根据导电的微观机理， 电子在导电时并不是沿电场直线前进， 而是不断和晶格中的原子 产生碰撞（又称散射），每次散射后电子都会改变运动方向，总的运动是电场对电子的定向 加速与这种无规散射运动的叠加。 称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程， 电 子散射几率小，则平均自由程长，电阻率低。电阻定律 R= I/S 中，把电阻率 视为常数， 与材料的几何尺度无关， 这是因为通常材料的几何尺度远大于电子的平均自由程 （例如铜中 电子的平均自由程约 34nn ）,可以忽略边界效应。当材料的几何尺度小到纳米量级，只有几 个原子的厚度时（例如，铜原子的直径约为0.3nm ），电子在边界上的散射几率大大增加，可 以明显观察到厚度减小，电阻率增加的现象。 电子除携带电荷外，还具有自旋特性，自旋磁矩有平行或反平行于外磁场两种可能取向。 早在1936年，英国物理学家，诺贝尔奖获得者 N.F.Mott 指出，在过渡金属中，自旋磁矩与材 料的磁场方向平行的电子，所受散射几率远小于自旋磁矩与材料的磁场方向反平行的电子。 总电流是两类自旋电流之和 ；总电阻是两类自旋电流的并联电阻， 这就是所谓的两电流模型。 在图2所示的多层膜结构中，无外磁场时，上下两层磁性材料是反平行（反铁磁）耦合 的。施加足够强的外磁场后， 两层铁磁膜的方向都与外磁场方向一致， 外磁场使两层铁磁膜 从反平行耦合变成了平行耦合。电流的方向在多数应用中是平行于膜面的。 图3 某种GMR 材料的磁阻特性 电阻\欧 姆 4HH 470C i6X -HO 433 諏 -CT 磁场强度/高斯
逆变灭磁利用三相全控桥的逆变工作状态，控制角由小于90°的整流运行状态，突然后退到大于90°的某一适当角度，此时励磁电源改变极性，以反电势形式加于励磁绕组，使转子电流迅速衰减到零的灭磁过程称为逆变灭磁。这种灭磁方式将转子储能迅速地反馈到三相全控桥的交流侧电源中去，不需放电电阻或灭弧栅，是一种简便实用的灭磁方法。由于无触点、不燃弧、不产生大量热量，因而灭磁可靠。反电势愈大，灭磁速度愈快。三相全控桥逆变时产生的反电势与其交流侧电源电势成正比，因此反电势的数值受到一定限制，同时为防止“逆变颠覆”而设的最大控制max（或最小逆变角min）的限制，也在一定程度上降低了反电势。所以，单独逆变灭磁，受交流电源电压的限制，逆变灭磁时，励磁电流虽直线下降，但逆变时所施加的反电势数值比灭弧栅灭磁方式要小，因此电流衰减率较小，灭磁时间相对较长，但过电压倍数也很低。 非线性电阻灭磁励磁系统正常停机，调节器自动逆变灭磁; 事故停机，跳灭磁开关将磁场能量转移到耗能电阻灭磁。当发电机处于滑极等非正常运行状态时，将在转子回路中产生很高的感应电压，此时安装在转子回路中的转子过电压检测单元A61模块将检测到转子正向过电压信号，马上触发V62可控硅元件，将耗能电阻单元FR并入转子回路，通过耗能电阻的吸能作用，将产生的过电压能量消除；而转子回路的反向过电压信号则直接经过V61二极管接入耗能电阻吸能，以确保发电机转子始终不会出现开路，从而可靠地保护转子绝缘不会遭受破坏。由于这种保护的存在，转子绕组会产生相反的磁场，抵消定子负序电流产生的反转磁场，以保护转子表面及转子护环不至于烧坏。 灭磁电阻的作用：发电机的励磁绕组就是一个具有较大电感的线圈，在正常情况下，励磁电流在发电机转子上产生较强的磁场。当发电机内部故障时，需要迅速切断励磁电流，除去发电机的磁场，以免事故扩大。但是，用开关直接切断这种具有较大电感的电路中的电流是很困难的。因为直接切断励磁电流会在励磁绕组的两端产生高电压，可能烧坏开关触头。因此，在切断励磁回路前，首先在转子两端并联接入灭磁电阻，这样再切断励磁回路时，灭磁电阻就可迅速吸收励磁绕阻的磁能，减缓转子电流变化速度，达到降低转子自感电动势，起到抑制转子过电压和灭磁的目的。 灭磁电阻的投退不是在发电机并列或解列时，而是在发电机起励建压之前
Type Test Report for SiC Non-Linear Resistor M & I Materials - METROSIL
CONTENT: 1.Introduction (3) 2.Test Set-up (4) 3.Test No. 1: 2’200 A; 620 V; 0,5 seconds (5) 4.Test No. 2: 6’000 A; 0,1 seconds (6) 5.Records of the Test No. 1 (7) 6.Records of the Test No. 2 (13)
1. Introduction The test was performed on a set of the SiC non-linear resistors of type 600A /US16/ p / Spec. 6298. The purpose of the test was to investigate the loading capability of the SiC non-linear resistor for two cases: No. 1: Intermittent load with current of approximately 2’200 A and duty cycle: - Loading period was 0,5 seconds - Cooling period was 30 minutes - Repetition of duty cycle was ten (10) times No. 2: 6’000 A in duration of 0,1 second. Testing results are shown in Item 3 & 4 Records are shown in Item 5 & 6
技术讲座讲稿 灭磁与转子过电压保护 2004年10月
灭磁与转子过电压保护 1.非线性电阻 所谓非线性电阻是指加于此电阻两端的电压与通过的电流呈非线性关系，其电阻值随电流值的增大而减少。 作为非线性电阻的材料一般用碳化硅和氧化锌。就非线性特性而言，氧化锌电阻优于碳化硅。在评价非线性电阻特性时，通常以非线性电阻系数β来表征，此系数仅与电阻阀片的材质有关。碳化硅SiC 非线性电阻β＝0.25～0.5；氧化锌ZnO 非线性电阻β＝0.025～0.05。 U G U D U C U 对于氧化锌非线性电阻，标志其特征的主要数据有： （1）导通电压U D （U 10mA ） 当元件的漏电流为10mA 时的外加电压值，其后如果电压继续上升，流过非线性压敏元件的电流将迅速增大，为此，定义在导通电压U D 以下的区域为截止区，U D 以上的区域为导通区。 （2）残压U C （U 残） 当元件流过100A 电流时，非线性电阻两端的残压值。 对于氧化锌非线性灭磁电阻元件而言，在正常工作及导通条件下流多的漏电流均会引起元件部分分子结构的损坏并影响到元件的使用寿命，为此正常工作电压的选择不宜过高。 （3）荷电率S U G 为元件工作电压，此值影响到元件的老化寿命。荷电率比值取得越高，元件的漏电流也越大，从而加速老化过程。一般S ≤0.5为宜。 U fN ——额定励磁电压 U f0——空载励磁电压 U ac ——阳极电压 U min ——最小工作电压 COS α＝U f0/ U ac /1.35 U min ＝ 2U ac SIN （120＋α） S ＝︱U min ︱/U D
实验报告85 PB07001095 蔡嘉铖数学系 08.11.23 【实验题目】磁阻效应及磁阻传感器的特性研究 【实验目的】 1、了解磁阻效应的基本原理及测量磁阻效应的方法； 2、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系； 3、画出锑化铟传感器电阻变化与磁感应强度的关系曲线，并进行相应的曲线和直线拟合； 4、学习用磁阻传感器测量磁场的方法。 【实验原理】 磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。和霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到的洛仑兹力而产生的。若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应；若外加磁场与外加电场平行，称为纵向磁阻效应。磁阻效应还与样品的形状有关，不同几何形状的样品，在同样大小的磁场作用下，其电阻不同，该效应称为几何磁阻效应。由于半导体的电阻率随磁场的增加而增加，有人又把该磁阻效应称为物理磁阻效应。目前，磁阻效应广泛应用于磁传感、磁力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探测、GPS导航、仪器仪表、磁存储（磁卡、硬盘）等领域。 一定条件下，导电材料的电阻值R随磁感应强度B变化规律称为磁阻效应。如图1所示，当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。如果霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，则小于此速度的电子将沿霍尔电场作用的方向偏转，而大于此速度的电子则沿相反方向偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，即沿电场方向的电流密度减小，电阻增大，也就是由于磁场的存在，增加了电阻，此现象称为磁阻效应。如果将图1中U H 短路，磁阻效应更明显。因为在上述的情况里，磁场与外加电场垂直，所以该磁阻效应称为横向磁阻效应。 当磁感应强度平行于电流时，是纵向情况。若载流子的有效质量和弛豫时间与移动方向无关，纵向磁感应强度不引起载流子漂移运动的偏转，因而没有纵向霍尔效应的磁阻。而对于载流子的有效质量和弛豫时间与移动方向有关的情形，若作用力的方向不在载流子的有效质量和弛豫时间的主轴方向上，此时，载流子的加速度和漂移移动方向与作用力的方向不相同，也可引起载流子漂移运动的偏转现象，其结果总是导致样品的纵向电流减小电阻增加。在磁感应强度与电流方向平行情况下所引起的电阻增加的效应，被称为纵向磁阻效应。 通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小，即用Δρ/ρ（0）表示。其中ρ（0）为零磁场时的电阻率，设磁电阻电阻值在磁感受应强度为B的磁场的电阻率为ρ（B），则Δρ=ρ（B）－ρ（0）。由于磁阻传感器电阻的相对变化率ΔR/ R（0）正比于Δρ/ρ（0），这里ΔR=R（B）－R（0）。因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量ΔR/ R（0）来表示磁阻效应的大小。 测量磁电阻电阻值R与磁感应强度B的关系实验装置及线路如图2所示。尽管不同的磁阻装置有不同的灵敏度，但其电阻的相对变化率ΔR/ R（0）与外磁场的关系都是相似的。
灭磁电阻的计算与选择（srgpz，admin，Leildy） srgpz：[求助]有关灭磁电阻的选择 移能型灭磁开关的工作原理是：通过先期闭合的常闭接点将磁场电流转移至线性灭磁电阻，或通过建立足以使非线性灭磁电阻呈现低阻特性的电压，将磁场能量转移至灭磁电阻。 我现在的问题是对上面提到的灭磁电阻的选择要怎么来确定，如果有公式麻烦将公式附上.谢谢版主！！ admin：非线性灭磁电阻容量的选择： 所谓非线性灭磁电阻的容量，是指在灭磁时，由非线性灭磁电阻所吸收的磁场能量，并继而转换为热能的容量。上述磁场能量的大小决定于灭磁时发电机的运行工作状态，一般按下列较严重的故障情况来考虑。包括： １、主变压器高压侧三相短路。 ２、发电机端三相短路。 ３、励磁系统故障引起误强励，特别是发电机空载并网前引起的误强励。 此时，在发电机励磁绕阻中储藏的能量最大。最大误强励励磁电流的数值决定于发电机过电压保护定值，一般为１。３倍，由此，可求得最大误强励励磁电流值为： Im=1.3×1.35U2÷Rf ( 1 ) 式中U2——励磁变压器二次值； Rf——发电机励磁绕阻电阻值。 误强励产生的励磁电流值Ifm有时可达额定励磁电流值的４～５倍，以ABB公司承制的三峡水轮发电机为例，U2＝1243V，Rf＝0.1144Ω，代入上式( 1 )可得： Ifm＝1.3×1.35×1243÷0.1144＝19069 ( A ) 发电机额定励磁电流IfN＝4158 ( A ) 由此可得：Ifm ÷IfN＝19069÷4158＝4.58 ( 倍 ) 在灭磁过程中储藏在转子回路的总磁能将分别由励磁绕阻电阻、阻尼绕阻电阻、断路器的电弧压降以及非线性灭磁电阻按一定比例消耗。显然绕阻储藏的磁能越多，由非线性电阻分担消耗的能量也越多。对灭磁电阻容量的选择应该满足在任何工况下灭磁电阻吸收的最大容量值，一般由灭磁电阻所吸收的容量约占磁场总能量的60%左右。 同选择线性灭磁电阻容量相同，对非线性电阻容量的选择也应该根据热平衡方程式，在吸收分配容量的磁能时，电阻的温升不应超过允许值，并具有一定的安全裕度。 Leildy：对于灭磁电阻的选择问题，我觉得admin说得并不完全确切。 首先我们应该明确灭磁电阻的作用，其是在灭磁时吸收转子绕组上的能量（当然很多励磁装置此灭磁电阻也用于过压保护的吸收），而此能量只是发电机能量的一部分，也就是我们常说的d轴能量，而发电机的总能量包括d轴和q轴（阻尼）两部分能量。但是我们知道，在灭磁时特别是事故情况下，我们是希望整个发电机的能量尽快被消耗掉。所以我觉得灭磁真正的含义应该是消灭整个发电机的磁场能量，而不紧紧是转子上的能量。明确这一点，我们就会发现汽轮发电机和水轮发电机的
五、实验数据及处理 1.GMR模拟传感器的磁电转换特性测量 实验数据及由公式B = μ0nI算得的磁感应强度如下表所示：（n=24000匝/m）
以B为横坐标，输出电压U为纵坐标，作图得： 误差分析： （1）在实验操作中，用恒流源调节励磁电流时距离要调到的值总会有部分偏差，其范围在正负0.2mA以内，反应在图像上就是最低处的输出都在y轴上，实际上应当是分别分布在y轴左右两侧的； （2）用恒流源调节励磁电流时，为保证调到需要调到的励磁电流的精确度，会有很小幅度的回调，可能因磁滞现象造成影响； （3）使用Excel表格处理数据的过程中可能会有精度损失；
2. GMR的磁阻特性曲线的测量 根据实验数据由公式B = μ0nI算得的磁感应强度，由R=U/I算得的电阻如下表所示：（磁阻两端电压U=4V）
作图如下： 误差分析： （1）在实验操作中，用恒流源调节励磁电流时距离要调到的值总会有部分偏差，其范围在正负0.2mA以内，反应在图像上就是最高处的输出都在y轴上，实际上应当是分别分布在y轴左右两侧的； （2）用恒流源调节励磁电流时，为保证调到需要调到的励磁电流的精确度，会有很小幅度的回调，可能因磁滞现象造成影响； （3）使用Excel表格处理数据的过程中可能会有精度损失；
3. GMR开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线测量 实验数据及由公式B = μ0nI算得的磁感应强度如下表所示： 高电平：1V，低电平：-1V 作图如下： 误差分析： （1）在实验操作中，用恒流源调节励磁电流时距离要调到的值总会有部分偏差，其范围在正负0.2mA以内；（2）用恒流源调节励磁电流时，为保证调到需要调到的励磁电流的精确度，会有很小幅度的回调，可能因磁滞现象造成影响； （3）使用Excel表格处理数据的过程中可能会有精度损失；
励磁系统选型计算书 一. 发电机技术参数 额定容量： 额定电压： 额定频率： 励磁方式：自并励 额定励磁电压： 额定励磁电流： 空载励磁电压： 空载励磁电流： 强励倍数 转子电阻 短路比 瞬变电抗Xd ˊ 超瞬变电抗Xd ″ 发电机定子开路时转子绕组时间常数： 二.系统主要元件的设计计算 1励磁变压器选择 1．1变压器二次侧电压的选择 方式一：变压器二次侧电压的选择原则应考虑在一次电压为80%额定电压时仍能满足强励要求，即： min n 2cos 35.18.0K α???=f U U 方式二：按新算法不考虑机端电压下降80%，即： min n 2cos 35.1K α??=f U U 其中：U 2为变压器二次电压 K 为强励倍数 U fn 为额定励磁电压 1. 35为三相全控整流电路的整流系数
αmin 为强励时的可控硅触发角 考虑换弧压降，实际选择变压器二次侧电压按U 2向上近似取整 注：在没有明确要求的情况下，在计算小机组的励磁变压器容量时强励倍数按1.6倍考虑。 1．2变压器额定容量的选择 变压器额定容量可由以下公式确定： S=e I U 23 =3* U 2*I fn *1.1*0.816 其中： S 为变压器计算容量 U 2为变压器二次电压 Ie 为变压器二次电流 I fn 为额定励磁电流 1. 1为保证长期运行的电流系数 0.816为三相全控桥交直流侧电流的换算系数 实际上，在确定实际使用的变压器容量时，要考虑实际选择的容量是否与计算的变压器容量相比有5-10%的裕度，在满足技术要求的前提下尽量选择低容量的变压器，有时要通过调整换弧压降来确定最终的变压器容量。 接线组别：Y/△-11，或△/Y-11 额定容量：kV A 原边电压：kV 副边电压： KV 短路阻抗：% 注：在考虑变压器定货时要明确变压器的形式 2可控硅元件选型 2．1可控硅反向峰值电压计算 每臂元件承受的最大反向电压应小于元件重复反向峰值电压，即：
磁阻效应 一、磁阻效应的定义 磁阻效应(Magnetoresistance Effect,MR)是指材料之电阻随着外加磁场的变化而改变的效应。衡量磁阻（Magnetoresistance，缩写为MR）的物理量定义为外加磁场后的电阻变化率，即：在有无外加磁场下的电阻之差除以无外加磁场时的电阻。 磁阻效应明显的材料称为磁阻材料，最典型的磁阻材料是锑化铟（InSb）。 二、磁阻效应的原理 当半导体受到与电流方向垂直的磁场作用时，载流子会同时受到洛伦兹力与霍尔电场力，由于半导体中载流子的速度有所不同，假设速度为V0的载流子受到的洛伦兹力及霍尔电场力相互抵消，那么，这些载流子的运动方向不会偏转，而速度低于V0或高于V0的载流子的运动方向将发生偏转，导致沿电流方向的速度分量减小，电流变小，电阻增大。这种现象就是磁阻效应。 三、磁阻效应的发现 磁阻效应由威廉?汤姆逊（William Thomson）于1857年发现。由于在一般材料中，磁阻效应（电阻的变化）通常小于5%，这样的效应后来被称为“常磁阻”(ordinary magnetoresistance,OMR)。 四、磁阻效应的分类 1、常磁阻效应(ORDINARY MAGNETORESISTANCE Effect,OMR) 对所有非磁性金属而言，由于在磁场中受到洛伦兹力的影响，部分载流子在行进中发生偏转，使得路径变成沿曲线前进，如此将使载流子行进路径长度增加，使载流子碰撞机率增大，进而增加材料的电阻。 2、巨磁阻效应(GIANT MAGNETORESISTANCE Effect,GMR) 巨磁阻效应存在于铁磁性(如：Fe,Co,Ni)/非铁磁性(如：Cr,Cu,Ag,Au)的多层膜系统，由于非磁性层的磁交换作用会改变磁性层的传导电子行为，使得电子产生程度不同的磁散射而造成较大的电阻，其电阻变化较常磁阻大上许多，故被称为“巨磁阻”。 2007年诺贝尔物理学奖授予来自法国国家科学研究中心的物理学家艾尔伯?费尔和来自德国尤利希研究中心的物理学家皮特?克鲁伯格，以表彰他们发现巨磁阻效应的贡献。 3、超巨磁阻效应(COLOSSAL MAGNETORESISTANCE Effect,CMR) 超巨磁阻效应存在于具有钙钛矿(Perovskite)ABO3的陶瓷氧化物中。其磁阻变化随着外加磁场变化而有数个数量级的变化。其产生的机制与巨磁阻效应(GMR)不同，而且往往大上许多，所以被称为“超巨磁阻”。 4、异向性磁阻效应(ANISOTROPIC MAGNETORESISTANCE Effect,AMR) 有些材料中磁阻的变化，与磁场和电流间夹角有关，称为异向性磁阻效应。
复习提纲 1.并列操作，同期，准同期的概念。 答：发电机投入电力系统参加并列运行的操作称为“并列操作”；同步发电机的并列操作称为“同期”。以近于同步运行条件进行的并列操作称为“准同期”。 2.同步发电机并列需要遵循的两个原则？ 答：1、并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1-2倍的额定电流。2、发电机并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。 3.准同期并列和自同期并列方法、特点以及应用的场合？准同期并列装置的功 能有哪些？ 答：a，在电力系统正常运行的情况下，一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行；只有当电力系统发生故障时，为了迅速投入水轮发电机组，过去曾采用自同期并列方法。 B，检测相角差，频率差，电压差，计算恒定越前时间 4.电压幅值差满足什么要求？产生的冲击电流主要是什么分量？有什么危害？ 答：A，并列操作是正常操作，冲击电流最大瞬时值限制在1-2倍的额定电流以下；电压差U s不能超过额定电压的5%~10%. B．冲击电流主要为无功电流分量； C，冲击电流的电动力对发电机组的绕组产生影响，而定子绕组端部机械强度最弱，需特别注意对其造成的危害。 5.电压频率差产生的冲击电流主要是什么分量？有什么危害？ 答：主要是有功分量；若并列时频率差较大，即使合闸相角差很小，满足要求，也需要发电机经历一段时间的加速或者减速过程，才能实现同步。加速或减速力矩会对机组造成冲击，严重时甚至会导致失步。一般限制滑差周期在10s-16s（不够完整？） （合闸相角差主要产生有功电流分量；在有相角差的情况下合闸后，发电机与电网间立刻进行有功功率的交换，使得发电机组的联轴受到冲击，这对于发电机组和电网均产生不利影响，为了保证机组安全，一般将有功冲击电流限制在较小的范围内。最大允许并列误差角为5.73°） 6.什么是恒定越前时间？什么是恒定越前相角？ 考虑到断路器操动机构和合闸回路控制电器的固有时间，必须在发电机电压和电网电压相量重合之前发出合闸信号，即需要有一个提前量，这一段时间称为“恒定越前时间”； 对应恒定越前时间的相角差称为恒定越前相角。 7.滑差与滑差频率？ 角频率之差，滑差频率是频率之差 8.合闸误差角的影响因素有哪些？ 装置的越前时间信号、出口继电器的动作时间、断路器的合闸时间 9.整步电压分类？半波或全波线性整步电压与那些因素有关？与那些因素无 关？ 整步电压分为正弦型整步电压、半波线性整步电压、全波线性整步电压； 半波线性整步电压仅与发电机与并列系统间的相角差有关，与电压幅值无关； 全波线性整步电压与发电机和并列系统间的相角差有关，与电压幅值无关
巨磁电阻效应及其应用【实验目的】 1、了解GMR效应的原理 2、测量GMR模拟传感器的磁电转换特性曲线 3、测量GMR的磁阻特性曲线 4、用GMR传感器测量电流 5、用GMR梯度传感器测量齿轮的角位移，了解GMR转速（速度）传感器的原理 【实验原理】 根据导电的微观机理，电子在导电时并不是沿电场直线前进，而是不断和晶格中的原子产生碰撞（又称散射），每次散射后电子都会改变运动方向，总的运动是电场对电子的定向加速与这种无规散射运动的叠加。称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程，电子散射几率小，则平均自由程长，电阻率低。电阻定律 R=?l/S中，把电阻率?视为常数，与材料的几何尺度无关，这是因为通常材料的几何尺度远大于电子的平均自由程（例如铜中电子的平均自由程约34nm），可以忽略边界效应。当材料的几何尺度小到纳米量级，只有几个原子的厚度时（例如，铜原子的直径约为），电子在边界上的散射几率大大增加，可以明显观察到厚度减小，电阻率增加的现象。 ;总电阻是两类自旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。 在图2所示的多层膜结构中，无外磁场时，上下两层磁性材料是反平行（反铁磁）耦合的。施加足够强的外磁场后，两层铁磁膜的方向都与外磁场方向一致，外磁场使两层铁磁膜从反平行耦合变成了平行耦合。电流的方向
在多数应用中是平行于膜面的。 图3是图2结构的某种GMR材料的磁阻特性。由图可见，随着外磁场增大，电阻逐渐减小，其间有一段线性区域。当外磁场已使两铁磁膜完全平行耦合后，继续加大磁场，电阻不再减小，进入磁饱和区域。磁阻变化率ΔR/R 达百分之十几，加反向磁场时磁阻特性是对称的。注意到图2中的曲线有两条，分别对应增大磁场和减小磁场时的磁阻特性，这是因为铁磁材料都具有磁滞特性。 有两类与自旋相关的散射对巨磁电阻效应有贡献。 其一，界面上的散射。无外磁场时，上下两层铁磁膜的磁场方向相反，无论电子的初始自旋状态如何，从一层铁磁膜进入另一层铁磁膜时都面临状态改变（平行－反平行，或反平行－平行），电子在界面上的散射几率很大，对应于高电阻状态。有外磁场时，上下两层铁磁膜的磁场方向一致，电子在界面上的散射几率很小，对应于低电阻状态。 其二，铁磁膜内的散射。即使电流方向平行于膜面，由于无规散射，电子也有一定的几率在上下两层铁磁膜之间穿行。无外磁场时，上下两层铁磁膜的磁场方向相反，无论电子的初始自旋状态如何，在穿行过程中都会经历散射几率小（平行）和散射几率大（反平行）两种过程，两类自旋电流的并联电阻相似两个中等阻值的电阻的并联，对应于高电阻状态。有外磁场时，上下两层铁磁膜的磁场方向一致，自旋平行的电子散射几率小，自旋反平行的电子散射几率大，两类自旋电流的并联电阻相似一个小电阻与一个大电阻的并联，对应于低电阻状态。 多层膜GMR结构简单，工作可靠，磁阻随外磁场线性变化的范围大，在
灭磁设备检修 一、灭磁设备检修试验基本方法与要求 1．灭磁开关（磁场断路器）试验 （1）绝缘电阻测定及介电强度试验。介电强度试验按前述方法和要求进行。用2500V绝缘电阻表测量断开的两极触头间和主回路中所有导电部分与地之间绝缘电阻，不应小于5MΩ。 （2）导电性能检查。灭磁开关或磁场断路器中通以100A以上电流，连续接通和分断3次，测量主触头的电压降。其3次测量结果的平均值应不大于制造厂的规定。电压降不应有明显变化。双断口或多断口电压降要尽可能一致。另可附加测试灭磁开关或磁场断路器各触头的合闸压力，应符合厂家规定。现场一般不进行此项试验。 （3）操作性能试验。在控制回路施加的合闸电压为80%额定操作电压时，合闸5次。在控制回路施加的分闸电压为65%额定操作电压时，分断5次。灭磁开关或磁场断路器动作应正确、可靠。 （4）同步性能测试。多断口磁场开关的各断口间动作的同时性均应符合厂家规定要求。测试使用毫秒计和电气录波仪测量开关各断口的动作时差，如各主断口间的分闸时差，合闸时差，主、辅断口间的分闸时差,合闸时差等。动断辅助触点的动作领先时间应满足灭磁功能的要求。 （5）分断电流试验。灭磁开关及磁场断路器分别以最小分断电流、空载励磁电流、50%和100%的额定励磁电流各进行1～2次分断试验。试验后检查触头及栅片间隙等，应无明显异常。该试验可结合发电机负载试验进行。 2．非线性电阻试验 （1）ZnO非线性电阻试验。型式试验及出厂试验按制造厂家规定进行。对于高能氧化锌压敏电阻元件，交接试验中应逐支路测试记录元件压敏电压U10mA 测试元件泄漏电流，对元件施加相当于0.5倍U10mA直流电压时其漏电流应小于100μA，定期检验时按同样标准检测元件泄漏电流。A，B修时，测定元件压敏电压，在同样外部条件下与初始值比较，压敏电压变化率大于10%应视元件为老化失效。当失效元件数量大于整体数量的20%时应更换整个非线性电阻。现场定期检验，采用ZnO测试仪测量阀片组件的伏安特性或采用恒定直流电源测量组件的漏电流，其记录符合技术要求或与原始记录一致。 （2）SiC非线性电阻试验。型式试验及出厂试验按制造厂家规定进行。交接试验采用红外热像测测量SiC组件空载灭磁温度和温升，要求符合厂家技术规范和合同技术要求。现场定期检验，可采用外加电源测量SiC组件的温度和温升的方法，测量计算的技术指标应满足发电机最大灭磁能量的安全灭磁要求。