本發(fā)明涉及一種計算接地網(wǎng)與線圈之間互感的方法，特別涉及一種利用疊加原理計算接地網(wǎng)與線圈之間互感的方法。

背景技術(shù)：

目前，互感是電路理論中的基本參數(shù)之一，互感系數(shù)的計算也是電工、電力、無線電技術(shù)中經(jīng)常遇到的問題。

電磁法探測是一種常用的地球物理方法，主要包括探地雷達(dá)方法gpr、瞬變電磁法tem、頻率域電磁法fem。目前電磁法探測被廣泛應(yīng)用于金屬礦勘探、煤礦水文地質(zhì)調(diào)查和工程勘查等領(lǐng)域。近年來該類方法也被應(yīng)用于接地網(wǎng)的斷點檢測中。

中國專利cn201410069150.8公開了一種瞬變電磁法的接地網(wǎng)斷點診斷方法，該方法應(yīng)用瞬變電磁探測裝置在接地網(wǎng)上方地面進(jìn)行探測，對測量得到的感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行反演得到視電阻率斷面圖，以此判斷接地網(wǎng)的斷點情況。

中國專利cn201510418318.6公開了一種基于瞬變電磁異常環(huán)原理的接地網(wǎng)斷點診斷方法，該方法將接地網(wǎng)視為異常線圈，根據(jù)欲檢測位置,確定測量區(qū)域，采用中心回線裝置進(jìn)行探測，直接通過判斷感應(yīng)電壓形態(tài)判斷斷點位置。

中國專利cn201510581347.4公開了一種基于頻率域電磁法的接地網(wǎng)故障自動診斷方法，該方法主要依據(jù)電磁異常環(huán)原理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),將接地網(wǎng)網(wǎng)格看做是地下水平放置的異常環(huán)，依據(jù)電磁異常環(huán)原理理論計算接地網(wǎng)的響應(yīng)，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)斷點診斷的訓(xùn)練樣本，并通過頻率域電磁設(shè)備采集各測點的響應(yīng)作為測試樣本，進(jìn)行接地網(wǎng)的斷點診斷。

以上所述方法都是應(yīng)用瞬變電磁法和頻率域電磁法探測接地網(wǎng)的斷點情況，對于電磁法探測接地網(wǎng)的理論分析需要計算接地網(wǎng)與線圈之間的互感，本發(fā)明將接地網(wǎng)視為平面網(wǎng)格，更接近接地網(wǎng)的實際情況，對于任意形狀、規(guī)模的接地網(wǎng)均可以計算得到接地網(wǎng)與線圈之間的互感。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了計算得到任意形狀、規(guī)模的接地網(wǎng)與線圈之間的互感而提供的一種利用疊加原理計算接地網(wǎng)與線圈之間互感的方法。

本發(fā)明提供的利用疊加原理計算接地網(wǎng)與線圈之間互感的方法，其方法如下所述：

步驟一、將接地網(wǎng)看作是平面網(wǎng)格；

步驟二、將接地網(wǎng)平面s2劃分為一個大的方形平面s′2_1和多個小的方形平面s′2_j(j＝2,3,4…m)，滿足并得到每個方形平面s′2_j的中心坐標(biāo)與尺寸參數(shù)；

步驟三、選擇線圈l1的形狀，圓形或方形，確定線圈l1的中心坐標(biāo)和尺寸參數(shù)；

步驟四、通過計算線圈l1與平面s′2_j相交鏈的磁通求得兩者之間的互感

步驟五、按照疊加原理求得線圈l1與接地網(wǎng)平面s2的互感

步驟四中，當(dāng)線圈l1為圓形時，半徑為r1，匝數(shù)為n1匝，中心坐標(biāo)為(tx1,ty1,tz1)，平面s′2_j邊長為2a×2b，中心坐標(biāo)為(tx2,ty2,tz2)，l1與s′2_j平行時兩者之間的互感如下式：

其中，

步驟四中，當(dāng)線圈l1為方形時，邊長為2c×2d，匝數(shù)為n1匝，中心坐標(biāo)為(tx1,ty1,tz1)，平面s′2_j邊長為2a×2b，中心坐標(biāo)為(tx2,ty2,tz2)，l1與s′2_j平行時兩者之間的互感如下式：

其中，

步驟五中，從線圈l1(匝數(shù)為n1，電流為i1)與接地網(wǎng)平面s2之間相交鏈的互感磁鏈出發(fā)，l1與s2相交鏈的互感磁鏈從而推導(dǎo)出l1與s2之間的互感如下式：

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明針對接地網(wǎng)與線圈之間的互感計算，將接地網(wǎng)看作是平面網(wǎng)格，對方形平面與圓形和方形線圈之間的互感計算推導(dǎo)了一般化的計算公式，并利用疊加原理推導(dǎo)了接地網(wǎng)平面與線圈之間互感計算的公式?？梢杂嬎闳我庑螤詈鸵?guī)模的接地網(wǎng)與線圈之間的互感。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述方法流程示意圖。

圖2為本發(fā)明所述線圈與接地網(wǎng)平面位置關(guān)系示意圖。

圖3為本發(fā)明所述圓形線圈與方形平面位置關(guān)系示意圖。

圖4為本發(fā)明所述方形線圈與方形平面位置關(guān)系示意圖。

圖5為本發(fā)明一個實施例接地網(wǎng)平面示意圖。

圖6為本發(fā)明一個實施例互感計算結(jié)果圖。

具體實施方式

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示：

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實施例

參見圖1結(jié)合圖2所示，一種利用疊加原理計算接地網(wǎng)與線圈之間互感的方法，包括：

步驟一、如圖2中所示，將接地網(wǎng)看作是平面網(wǎng)格；

步驟二、將接地網(wǎng)平面s2劃分為多個小平面s′2_j(j＝1,2,3…m)，得到每個平面s′2_j的中心坐標(biāo)與尺寸參數(shù)；

平面s2為如圖5所示的接地網(wǎng)平面(中心坐標(biāo)為(0m,0m,0m))，小網(wǎng)格邊長為5m，接地網(wǎng)導(dǎo)體邊框為0.04m，可以將平面s2劃分為5個平面(最外圍大的平面s′2_1和中間四個小的平面s′2_2、s′2_3、s′2_4、s′2_5)，滿足并得到每個方形平面s′2_j的中心坐標(biāo)與尺寸參數(shù)；

步驟三、線圈l1的形狀為圓形，線圈l1的半徑為0.5m，匝數(shù)為1匝，中心坐標(biāo)為(tx1,ty1,0.6m)，線圈在接地網(wǎng)上方移動，tx1、ty1的移動范圍均為-5m到+5m，移動間隔1m，即共11條測線，兩條測線之間的間隔1m，一條測線上兩個測點之間的間隔也是1m；

步驟四、計算線圈l1中電流i1在任一點(x,y,z)處產(chǎn)生的磁矢位通過計算線圈l1與方形平面s′2_j相交鏈的磁通求得兩者之間的互感

如圖3所示，當(dāng)線圈l1為圓形時(半徑為r1，匝數(shù)為n1匝，中心坐標(biāo)為(tx1,ty1,tz1))，線圈l1中電流i1在任一點處產(chǎn)生的磁矢位如下式，l1與s′2_j平行時兩者之間的互感如下式：

其中，

dl1和ds′2_j分別為線圈l1和平面s′2_j的積分元，和θ分別為dl1和ds′2_j與x軸的夾角，ρ為沿徑向積分變量。

步驟五、按照疊加原理求得線圈l1與接地網(wǎng)平面s2的互感

接地網(wǎng)平面如圖5所示，從線圈l1(匝數(shù)為n1，電流為i1)與平面s2之間相交鏈的互感磁鏈出發(fā)，l1與s2相交鏈的互感磁鏈可以轉(zhuǎn)化為l1與s′2_1相交鏈的互感磁鏈減去l1與s′2_j(j＝2,3,4,5)相交鏈的互感磁鏈之和，所以按照疊加原理得到l1與s2之間的互感為

圖6為本發(fā)明一個實施例(如圖5所示)的互感計算結(jié)果。