電極パルス現象の電磁界解析

送電線路を伝搬するサ-ジの特性を有限要素法・モ-メント法を使用して解析し、その結果を従来の回路解析法(格子図法、Electro Magnetic Transients Program(EMTP)等)と比較して、3次元解析に必要な回路定数を各種機器の幾何学的デ-タ・材質定数(誘電率・抵抗率・透磁率)から直接求める方法を新しい開発した。解析手法の精度を検討するために分布定数線路に応用して、線路の入力インピ-ダンスを求めたところ理論解と良く一致した。ただし、線路の時間応答に関しては数値解析結果は誤差が比較的大になり今後の問題である。実験室で測定できるように約2mの電磁パルス実験用線路構成し、電流パルスをこれに印加して電圧・電流分布を測定した。その結果は解析的に求まる理論解に近いが数ns以下の速い過渡現象については差が大になることが明らかになった。その原因として2つ考えられ、第一に従来の理論が電流一定とする仮定のために実際のインピ-ダンスより高くなることがわかった。また第二の原因として測定法があり、これまで実施されてきた各種測定法の測定結果の関係について調べ、Bergeron法に基づくEMTPなどの回路解析法に使用する回路定数を求めることができた。これらの方法を使用して急峻波サ-ジが伝搬する鉄塔を含む送電線線路解析への応用を試みた。しかし、送電線鉄塔が存在する場合、電磁界が単純なTEM波でなくなり、有限要素法で解析した結果は誤差が大になるため、解析手法の改善が必要であることが明らかになった。本研究で開発した手法は電力機器の急峻波過電圧分布の解析はもちろん各種電子機器のインピ-ダンス解析に応用することが可能である。

送電線路を伝搬するサ-ジの特性を有限要素法・モ-メント法を使用して解析し、その結果を従来の回路解析法(格子図法、Electro Magnetic Transients Program(EMTP)等)と比較して、3次元解析に必要な回路定数を各種機器の幾何学的デ-タ・材質定数(誘電率・抵抗率・透磁率)から直接求める方法を新しい開発した。解析手法の精度を検討するために分布定数線路に応用して、線路の入力インピ-ダンスを求めたところ理論解と良く一致した。ただし、線路の時間応答に関しては数値解析結果は誤差が比較的大になり今後の問題である。実験室で測定できるように約2mの電磁パルス実験用線路構成し、電流パルスをこれに印加して電圧・電流分布を測定した。その結果は解析的に求まる理論解に近いが数ns以下の速い過渡現象については差が大になることが明らかになった。その原因として2つ考えられ、第一に従来の理論が電流一定とする仮定のために実際のインピ-ダンスより高くなることがわかった。また第二の原因として測定法があり、これまで実施されてきた各種測定法の測定結果の関係について調べ、Bergeron法に基づくEMTPなどの回路解析法に使用する回路定数を求めることができた。これらの方法を使用して急峻波サ-ジが伝搬する鉄塔を含む送電線線路解析への応用を試みた。しかし、送電線鉄塔が存在する場合、電磁界が単純なTEM波でなくなり、有限要素法で解析した結果は誤差が大になるため、解析手法の改善が必要であることが明らかになった。本研究で開発した手法は電力機器の急峻波過電圧分布の解析はもちろん各種電子機器のインピ-ダンス解析に応用することが可能である。