Аналітичний метод визначення електромагнітного поля стандартних імпульсів струму, що протікає поблизу електропровідного тіла

1
Інститут електродинаміки Національної академії наук України

Представлено математичну модель, яка основана на розвинутої теорії аналітичного рішення тривимірних квазістаціонарних задач імпульсного струму, що протікає поблизу електропровідного тіла з плоскою поверхнею. Застосовувана математична модель включає наближений розв’язок з використанням асимптотичного розкладання для розрахунку напруженостей магнітного і електричного полів у випадку швидкоплинних електромагнітних процесів. Відзначено, що розрахунок наближеним методом обмежений певним проміжком часу від початку імпульсу, однак, звичайно саме протягом цього проміжку часу поле змінюється найбільш швидко і досягає максимальних значень. Розглянуто електромагнітне поле при протіканні стандартних імпульсів струму: експоненціально загасаючий імпульс; імпульс, представлений різницею двох згасаючих експонент; коливальний експоненціально згасаючий імпульс. Для них проаналізовані основні особливості застосування наближеного аналітичного методу розрахунку поля. Знайдено інтегральні показники для врахування обмежень по частоті і часу залежно від параметрів імпульсів. Залежності від часу отримано з використанням спеціальних функцій та їх представлення у вигляді рядів.

  1. B.A. Larionov, F.M. Spevakova, A.M. Stolov, and E.A. Azizov, Problems of accumulation and conversion of electromagnetic energy in pulsed power systems with inductive drives. Physics and technology of powerful impulse systems. Moskva: Energoatomizdat, 1987. (Russian)
  2. V.O  Brzhezytskyi., I.V. Isakov, and V.V. Rudakov, High voltage engineering and electrophysics. Kharkiv: NTU «KhPI» Tornado, 2005. (Ukrainian)
  3. E. P. Velihov, Physics and technology of powerful impulse systems, Moskva: Energoatomizdat, 1987. (Russian)
  4. Yu.V. Batygin , N.I. Lavinskyi  and L.T.Khimenko , Pulsed magnetic fields for progressive technologies. Kharkiv: Most-Tornado, 2003. (Russian)
  5. Yu.M. Vasetskiy D.I. Vlasov, O.Ya. Konovalov, and V.M. Mikhailov, “Some solutions to the problem of continuation of a plane field in elementary functions”. Materialyi mezhdunarodnoy konferentsii «Modelirovanie-2012». Natsionalnaya akademiya nauk Ukrainyi, Institut problem modelirovaniya v energetike im. G.E. Puhova, pp. 232–236, 2012,. (Russian)
  6. V.M. Mikhailov, and N.P. Petrenko. “Approximation of Exact Massive Solenoid Profile for Generating Pulsed Magnetic Field”. Tekhnichna Elektrodynamika, no. 1, pp. 13-16, 2018. (Russian)
  7. G.V. Stepanov and A.I. Babutskiy, The effect of high-density pulsed electric current on the strength of metallic materials and the stress-strain state of structural elements. Kyiv: Naukova dumka, 2014.
  8. Yu.M. Vasetskyi, I.P. Kondratenko, O.M. Pashchyn, and K.K. Dziuba, “Machining welded joints with a pulsed electromagnetic field with a strong skin effect”. Pratsi Instytutu elektrodynamiky NANU, Kyiv: IED NANU, 2018, vyp. 49, pp. 68-76, 2018. (Ukrainian)
  9. Yu.M. Vasetskiy and I.L. Mazurenko. “The geometric parameters of electromagnetic systems for high-frequency induction heating of metal tapes”. Технічна електродинаміка, no. 5, pp. 9-15, 2009. (Russian)
  10. 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.
  11. 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. (Russian)
  12. 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”. Технічна електродинаміка, no. 5, pp. 7-17, 2017. (Russian)
  13. Yu.M. Vasetskyi and K.K. Dziuba. “Three-Dimensional Quasi-Stationary Electromagnetic Field Generated by Arbitrary Current Contour Near Conducting Body”. Технічна електродинаміка,.no 1, pp. 3-12, 2018.
  14. A.H.Nayfeh, A Introduction to Perturbation Techniques. New York: A Willey-Interscience Publication, 1981.
  15. V.I. Smirnov, Higher Mathematics Course, vol. 3, part 2. Moskva: Nauka, 1974. (Russian)
  16. K. Dziuba, I. Mazurenko, and Yu. Vasetsky , “An Assessment of Accuracy of Approximate Mathematical Model of Pulse Electromagnetic Field of Current Flowing near Conductive Body”. 16th Intern. Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE-2015). Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, pp. 36-38, 2015. IEEE Xplore. DOI: 10.1109/CPEE.2015.7333331.
  17. Yu.M. Vasetsky, Three-dimensional quasi-stationary electromagnetic field of the current near conducting body. Pro Format, 2019. (Russian)  
  18. K.M. Polivanov, Theoretical bases of electrical engineering. № 3. The theory of electromagnetic field. Moskva: Energiya, 1969. (Russian)