交流電流による導線の近接効果解析事例

近接した2本の導線内の電流密度分布

解析テーマ ： 導線の近接効果の評価解析 (周波数応答解析)

近接した2本の導線内の電流密度分布

解析内容 ： 近接効果とは、平行な2本の導線に交流電流印加時、導線内の電流密度が、電流の向きが同じ場合互いに遠方側が大きく

電流の向きが反対な場合互いに近接側が大きくなる現象です。

また、片方の電流がつくる磁界によって、もう片方の電流が力を受け、導線同士が引き合ったり反発し合ったりします。
今回は、近接した2本の導線内の電流密度分布による近接効果を評価解析してみました。
今回はコイル断面の2次元解析を行い、表皮効果を確認しました。
コイルの断面には以下の荷重を設定し、 2ケース解析しました。

・ 1000V/10Hz
・ 1000V/100kHz

解析ツール ： 磁界解析ソフトウェア F-MAG

解析モデル (全体) ：

解析モデル (コイルの断面拡大図)

物性値

導線：

比透磁率：1／電気伝導率：2.0e+005 (S/m)

空気：

比透磁率：1／電気伝導率：0 (S/m)

導線への印加電圧／電流周波数

(1) 左導体：1000V　右導体： 1000V　周波数：10Hz

(2) 左導体：1000V　右導体： 1000V　周波数：100KHz

(3) 左導体：-1000V　右導体： 1000V　周波数：10Hz

(4) 左導体：-1000V　右導体： 1000V　周波数：100KHz

導線断面の磁束密度分布 (単位：T)

1000V(左右)/周波数：10Hz		1000V(左右)/周波数：100kHz
電流の向きが同じ場合：磁束密度分布は互いに遠方側が大きくなります。
左：-1000V/右：1000V/周波数：10Hz		左：-1000V/右：1000V/周波数：100kH
電流の向きが反対の場合：磁束密度分布は互いに近接側が大きくなります。

導線断面の電流密度分布 (単位：A/m²)

1000V(左右)/周波数：10Hz		1000V(左右)/周波数：100kHz
電流の向きが同じ場合：電流密度分布は互いに遠方側が大きくなります。
左：-1000V/右：1000V/周波数：10Hz		左：-1000V/右：1000V/周波数：100kHz
電流の向きが反対の場合：電流密度分布は互いに近接側が大きくなります。

この評価解析は磁界解析ソフトウェア F-MAG で行いました。

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