Про розподіл імпульсного струму в одновитковому масивному соленоїді складного профілю

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2019
Předmět:
magnetic pulse forming
massive single-turn solenoid
profile contour
pulse current distribution
skin effect
ring effect
proximity effect
edge rounding
магнитно-импульсная обработка металлов
массивный одновитковый соленоид
контур профиля
распределение импульсного тока
поверхностный эффект
кольцевой эффект
эффект близости
скругление кромок
магнітно-імпульсна обробка металів
масивний одновитковий соленоїд
контур профілю
розподіл імпульсного струму
поверхневий ефект
кільцевий ефект
ефект близькості
округлення кромок
Zdroj: Bulletin of NTU "KhPI". Series: Problems of Electrical Machines and Apparatus Perfection. The Theory and Practice; № 1 (2019); 42-46
Вестник НТУ "ХПИ". Серия: Проблемы совершенствования электрических машин и аппаратов. Теория и практика; № 1 (2019); 42-46
Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин i апаратiв. Теорiя i практика; № 1 (2019); 42-46
ISSN: 2079-3944
Popis: A curvilinear contour of a massive single-turn solenoid for generating a given distribution of pulse magnetic field on the cylindrical workpiece during magnetic pulse forming process can be significantly simplified using approximation by a polygon. The current distribution near the sharp edges of such solenoids is of theoretical and practical interest. However, in real conditions the ideally sharp edges are not achievable. Besides, in high-voltage and high-current equipment they are usually rounded to avoid local overheating. Therefore, the current redistribution may be caused by such rounding. The distributions of pulsed current in system of massive single-turn solenoid and coaxially placed conductive cylinder is received with help of numerical solution of integral equation for surface current density using ideal skin effect approximation. In this the integral equation is approximated by a system of linear algebraic equations on the grid applied on the solenoid profile contour and the cylinder generatrix. It is established that approximation of the exact contour by a polygon leads to the significant redistribution of the current in the solenoid. If the interior angle of corresponding vertex is less than π, the surface current density will be highly increased on the approach of the sharp edge. If the interior angle is more than π, the surface current density will be highly decreased on the approach of the sharp edge. Redistribution of the current due to rounding of the polygonal profile contour using arcs with different radius is considered. It is shown that increase in the arc radius leads to decrease in the maximum of surface current density near the edges if their interior angle is less than π. In this, the relative magnitude of such decrease depends mainly on the angle and is almost independent of the location. The maximum decrease corresponds to the vertices which angle is π/2, the current density decreased by 2.5÷4 times, depending on the radius of the rounding. If the interior angle is more than π the rounding leads to increase in the minimum current density due to strengthening of ring effect and proximity effect
Криволинейный контур профиля массивного одновиткового соленоида для создания заданного распределения импульсного магнитного поля на цилиндрической поверхности при магнитно-импульсной обработке металлов можно существенно упростить, аппроксимируя многоугольником. Распределение тока вблизи острых кромок таких соленоидов, соответствующих вершинам многоугольника, представляет теоретический и практический интерес. Однако в реальных условиях идеально острые кромки не достижимы и в высоковольтной и сильноточной технике их обычно скругляют, чтобы избежать локального перегрева. Такое скругление может вызывать перераспределение тока. Получены распределения импульсного тока в системе массивный одновитковый соленоид – соосный проводящий цилиндр при помощи численного решения интегрального уравнения для поверхностной плотности тока в приближении идеального поверхностного эффекта. При этом интегральное уравнение аппроксимировали системой линейных алгебраических уравнений на сетке, нанесенной на контур профиля соленоида и образующую цилиндра. Установлено, что аппроксимация точного контура многоугольным ведет к существенному перераспределению тока в соленоиде. Имеет место значительное возрастание поверхностной плотности тока вблизи кромок соответствующих вершинам многоугольника, величина внутреннего угла которых меньше π, и уменьшение поверхностной плотности тока, если величина такого угла больше π. Сделана оценка влияния скругления острых кромок дугами относительно малого радиуса на получаемые распределения поверхностной плотности тока. Показано, что увеличение радиуса скругления приводит к уменьшению максимальной плотности тока вблизи скругляемой кромки, если внутренний угол при соответствующей вершине меньше π. При этом, относительная величина этого уменьшения зависит преимущественно от величины угла и практически не зависит от расположения. Максимальное уменьшение наблюдается вблизи вершин, угол при которых равен π/2: плотность тока уменьшается в 2.5÷4 раза в зависимости от радиуса скругления. Для вершин, угол при которых больше π, характерно увеличение минимальной плотности тока вследствие усиления кольцевого эффекта и эффекта близости.
Криволінійний контур профілю масивного одновиткового соленоїда для створення заданого розподілу імпульсного магнітного поля на циліндричній поверхні при магнітно-імпульсній обробці металів можна суттєво спростити, апроксимуючи багатокутником. Розподіл струму поблизу гострих кромок таких соленоїдів, відповідних вершинам багатокутника, становить теоретичний і практичний інтерес. Однак в реальних умовах ідеально гострі кромки недосяжні і в високовольтній та потужнострумовій техніці їх зазвичай округлюють, щоб уникнути локального перегріву. Таке округлення може викликати перерозподіл струму. Отримано розподіли імпульсного струму в системі масивний одновитковий соленоїд – співвісний провідний циліндр за допомогою чисельного рішення інтегрального рівняння для поверхневої густини струму в наближенні ідеального поверхневого ефекту. При цьому інтегральне рівняння апроксимували системою лінійних алгебраїчних рівнянь на сітці, нанесеній на контур профілю соленоїда та утворюючу циліндра. Встановлено, що апроксимація точного контуру багатокутним веде до суттєвого перерозподілу струму в соленоїді. Має місце значне зростання поверхневої густини струму поблизу кромок, величина відповідного внутрішнього кута при яких менше π, та зменшення поверхневою густини струму, якщо величина такого кута більше π. Зроблена оцінка впливу округлення гострих кромок дугами відносно малого радіусу на отримувані розподіли поверхневої густини струму. Показано, що збільшення радіусу округлення призводить до зменшення максимальної густини струму, якщо внутрішній кут при відповідній вершині менше π. При цьому, відносна величина такого зменшення залежить переважно від величини кута и практично не залежить від розташування. Максимальне зменшення спостерігається поблизу вершин, кут при яких дорівнює π/2: густина струму зменшується в 2.5÷4 рази залежно від радіусу округлення. Для вершин, кут при яких більше π, характерно збільшення мінімальної густини струму внаслідок посилення кільцевого ефекту та ефекту близькості.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: