Параметри для розрахунку тривимірного електромагнітного поля методом асимптотичного розкладання

1
Інститут електродинаміки Національної академії наук України
2
Інститут електродинаміки Національної академії наук України

Представлено наближений аналітичний розв’язок тривимірної задачі теорії електромагнітного поля, який оснований на використанні асимптотичного розкладання за умови сильного скін-ефекту для поля, створеного замкнутим струмовим контуром, розташованим поблизу електропровідного півпростору. Зазначено, що кожен член асимптотичного ряду визначається з похибкою, величина якої залежить від значення малого параметра і  зростає зі збільшенням номера члена ряду, що обумовлює обмеженість кількості його членів. Встановлено, що при використанні методу асимптотичного розкладання число членів ряду може бути обмежено відносно невеликою кількістю, яка визначається заданими межами припустимої точності розрахунку (відносною похибкою). Визначено оптимальне число членів асимптотичного ряду та вказано оцінку точності розрахунку в залежності від величини малого параметру, а для конкретного електропровідного матеріала в залежності від частоти поля і мінімальної відстані від джерел зовнішнього поля до електропровідного тіла.

  1. V.M. Mikhailov, “Continuation of magnetic flux and potential of axisymmetric fields from flat surface”, Elektrichestvo, no 10, pp. 58-64, 2002. (Rus).
  2. Yu. M. Vasetskiy, D. I. Vlasov, O. Ya. Konovalov, and V. M. Mikhaylov, “Nekotorye resheniya zadachi prodolzheniya ploskogo polya v elementarnykh funktsiyakh”, Zbirnyk prac" konferenciyi SIMULATION, 2012. Kyiv: Instytut problem modelyuvannya v enerhetyci im. H.Ye. Puxova NAN Ukrayiny, pp. 212-216, 2012. (Rus)
  3. V. M. Mikhaylov, “Green’s functions of axisymmetric electric and magnetic fields above flat boundary surface”, Tekhnichna elektrodynamika, no 4, pp. 5-9, 2018. (Rus)
  4. V. Rudnev, D. Loveless, R. Cook, and M.Black, Handbook of induction heating. London: Taylor & Francis Ltd. 2017.
  5. Yu. V. Batyigin, S. F. Golovaschenko, and E. A. Chaplyigin, “Magnetic-Impulse Attraction of Nonmagnetic Metals”. Elektrichestvo, no 2, pp. 40-52, 2014. (Rus)
  6. G. V. Stepanov and  A. I. Babutskiy, Effect of high-density pulsed electric current on strength of metallic materials and stress-strain state of structural components. Kyiv: Naukova dumka, 2010. (Rus)
  7. K. M. Polivanov, Theoretical bases of electrical engineering. № 3. The theory of electromagnetic field. Moskva: Energiya, 1969. (Rus).
  8. Yu. M. Vasetskyi and K. K. Dziuba, “An analytical calculation method of quasi-stationary three-dimensional electromagnetic field created by the arbitrary current contour that located near conducting body”, Technical Electrodynamics, no. 5, pp. pp. 7-17, 2017. (Rus).
  9. Yu. M. Vasetsky and K. K. Dziuba, “Three-dimensional quasi-stationary electromagnetic field generated by arbitrary current contour near conducting body”, Technical Electrodynamics, no 1, pp. 3–12, 2018.
  10. Yu. M. Vasetskiy, I.L. Mazurenko. “The geometric parameters of electromagnetic systems for high-frequency induction heating of metal tapes”. Technical Electrodynamics, no. 5, pp. 9-15, 2009. (Rus)
  11. Yu. Vasetskyi , I. Mazurenko  “Approximation mathematical models of electromagnetic and thermal processes at induction heating of metal strips”, Computation Problems of Electrical Engineering, no 1, pp. 45-50, 2011.
  12. Yu. M. Vasetskiy, I.P. Kondratenko, A. P. Ra­shchepkin, and I. L. Mazurenko, Electromagnetic interactions between current contours and conductive medium. Kyiv: Pro Format, 2019. (Rus)
  13. A. H. Nayfeh, A Introduction to Perturbation Techniques. New York: A Willey-Interscience Publication, 1981.
  14. V. I. Smirnov, Higher Mathematics Course, vol. 3, part 2. Moskva: Nauka, 1974. (Rus)
  15. Yu. Vasetsky, L. Gorodga, and I. Mazurenko, “Approximate model for calculating alternating magnetic field of an arbitrary contour taking into account eddy currents in a conducting half-space”. Tekhnichna elektrodynamika. Tematychnyi vypusk. Modeliuvannia elektronnykh, enerhetychnykh ta tekhnolohichnykh system, no. 1, pp. 88–93, 1999. (Rus)