Про розподіл імпульсного струму в одновитковому масивному соленоїді складного профілю

Анотація

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.