Ключові слова
strong skin effect
external field of rectilinear current and magnetic moment
asymptotic method
analytical solution тривимірне квазістаціонарне електромагнітне поле
сильний скін-ефект
зовнішнє поле прямого струму і магнітного моменту
асимптотичний метод
аналітичний розв’язок
Як цитувати
Анотація
Метою роботи є отримання конкретних виразів для напруженостей електричної та магнітної складових електромагнітного поля через дію двох типів елементарних джерел зовнішнього поля, розташованих поблизу електропровідного півпростору, з урахуванням вихрових струмів: прямолінійного струму, паралельного поверхні поділу діелектричного та електропровідного середовищ, і магнітного моменту, орієнтованого вздовж нормалі до поверхні електропровідного тіла у разі прояву сильного скін-ефекту. Застосовано розв’язок для електромагнітного поля на поверхні поділу середовищ, що справедливий за сильного скін-ефекту у вигляді розкладання в асимптотичний ряд, кожен член якого пропорційний похідної відповідного порядку від компонент зовнішнього поля, що дає змогу врахувати вплив неоднорідності зовнішнього поля. Показано, що математичні моделі з ідеальним скін-ефектом мають обмежену область застосування, що обумовлює для неоднорідного поля і кінцевої глибини скін шару застосовування більш коректних математичних моделей. Отримані виразі для електромагнітного поля за дії елементарних джерел неоднорідного зовнішнього поля дають змогу використовувати принцип суперпозиції задля визначення розподілу полів в електромагнітних системах більш складної тривимірної конфігурації. Бібл. 25, рис. 5.
Посилання
Psyk V., Risch D., Kinsey B.L., Tekkaya A.E., Kleiner M. Electromagnetic forming – A review. Journal of Materials Processing Technology. 2011. Vol. 211. Issue 5. Pp. 787-829. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.12.012.
Gayakwada D., Dargara M.K., Sharmaa P.K., Rajesh purohitb, Ranab R.S. A Review on Electromagnetic Forming Process. Procedia Materials Science. 2014. Vol. 6. Pp. 520-527. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.066.
Batygin Y., Barbashova M., Sabokar O. Electromagnetic Metal Forming for Advanced Processing Technologies. Springer, Cham., 2018. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-74570-1.
Rudnev V., Loveless D., Cook R., Black M. Handbook of induction heating. London: Taylor & Francis Ltd, 2017. 772 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315117485.
Lucía O., Maussion P., Dede E.J., Burdío J.M. Induction Heating Technology and Its Applications: Past Developments, Current Technology, and Future Challenges. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2014. Vol. 61. Issue 5. Pp. 2509-2520. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2013.2281162.
Acero J., Alonso R., Burdio J.M., Barragan L.A., Puyal D. Analytical equivalent impedance for a planar induction heating system. IEEE Transaction on Magnetics. 2006. Vol. 42. No 1. Pp. 84-86. DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2005.854443.
Kondratenko I., Vasetsky Yu., Zaporozhets A. Interactions Between Electromagnetic Field and Moving Conducting Strip. Lecture Notes in Electrical Engineering. 2023. Vol. 1111. Springer, Cham. VII. 124 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-48274-8.
Rashchepkin A., Kondratenko I., Karlov O., Kryshchuk R., Zhiltsov A., Vasyuk V. Electromagnetic stirring of metals in spatially orthogonal magnetic fields. Tekhnichna elektrodynamika. 2020. No 2. Pp. 86-92. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2020.02.086.
Babutsky A., Chrysanthou A., Ioannou J. Influence of pulsed electric current treatment on corrosion of structural metals. Strength of materials. 2009. Vol. 41. No 4. Pp. 387-391. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-009-9142-3.
Gallo F., Satapathy S., Ravi-Chandar K. Melting and crack growth in electrical conductors subjected to short-duration current pulses. International Journal of Fracture. 2011. Vol. 16. Pp. 183-193. DOI: https://doi.org/10.1007/s10704-010-9543-0.
Vasetsky Yu. М., Kondratenko I.P. Electromagnetic field of the inductor for local electric pulse effects on metal products. Tekhnichna Elektrodynamika. 2020. No 4. Pp. 11-14. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2020.04.011. (Ukr)
Olevsky E.A., Jiang R., Xu W., Maximenko A., Grippi T., Torresani E. Quasi-instantaneous materials processing technology via high-intensity electrical nano pulsing. Scientific Reports. 2024. Vol. 14. Pp. 434. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-50698-w.
Kondratenko I., Zhiltsov A., Vasyuk V. Mathematical modeling of electrophysical processes in systems of operational non-destructive determination of residual stresses. Tekhnichna Elektrodynamika. 2012. No 3. Pp. 21-22. (Ukr).
Kondratenko I., Zhiltsov A., Vasyuk V. Simulation of discharge capacity axle symmetric systems 'coil – Non-ferromagnetic massive disk' by the method of integral equations. Proceedings 6th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE), Lviv Ukraine, 02-05 September 2015. Art. no. 7333340. Pp. 71-73. DOI: https://doi.org/10.1109/CPEE.2015.7333340 .
Vasetsky Yu., Zaporozhets A. Electromagnetic Field of Arbitrary Spatial Current Contour Located Near Conducting Body with Flat Surface. Electromagnetic Field Near Conducting Half-Space. Chapter 1. Lecture Notes in Electrical Engineering. 2023. Vol. 1070. Springer, Cham. Pp. 1-32. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-38423-3_1
Rytov S.M., Calculation of skin effect by perturbation method. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 1940. Vol. 10. Issue 2. Pp. 180-190. (Rus).
Mitzner K.M. An integral equation approach to scattering from a body of finite conductivity. Radio Science. 1967. Vol. 2. Issue 12. Pp. 1459–1470. DOI: https://doi.org/10.1002/rds19672121459.
Landau L.D., Lifshitz E.M. Electrodynamics of Continuous Media. Elsevier Ltd, 1984. 475 p. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-030275-1.50024-2.
Simonyi K. Foundation of electrical engineering. Elsevier Ltd, 1963. 865 p. DOI: https://doi.org/10.1016/C2013-0-02694-1.
Yuferev S., Ida N. Surface Impedance Boundary Conditions: A Comprehensive Approach. CRC Press, 2018. 412 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315219929.
Liu X., Yang F., Li M., Xu S. Generalized Boundary Conditions in Surface Electromagnetics: Fundamental Theorems and Surface Characterizations. Applied Sciences. 2019. Vol. 9. Issue 9. Pp. 1891-1918. DOI: https://doi.org/10.3390/app9091891.
Berdnyk S., Gomozov A., Gretskih D., Kartich V., Nesterenko M. Approximate boundary conditions for electromagnetic fields in electromagnetism. Radioelectronic and Computer Systems. 2022. No 3. Pp. 141-160. DOI: https://doi.org/10.32620/reks.2022.3.11.
Vasetsky Y., Zaporozhets A. Approximate Mathematical Models for Analysis of Alternating Electromagnetic Field of Sources Near Conducting Body. Electromagnetic Field Near Conducting Half-Space. Lecture Notes in Electrical Engineering. 2023. Vol. 1070. Springer, Cham. Pp. 33-67. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-38423-3_2.
Tamm I.E. Fundamentals of the Theory of Electricity. Moskva: Mir, 1979. 684 p. (Rus)
Polivanov K. Theory of Electromagnetic Field. Imported Pubn, 1984.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2024 Array