ارزیابی نظری و آزمایشگاهی اندوکتانس و مقاومت معادل مولدهای شارفشرده مارپیچی و وابستگی آنها به فرکانس با استفاده از روش فیلامانی دوبعدی

خانزاده, محمد حسین; علی نژاد برومی, یوسف; شولایی, عباس; شولایی, عباس

ارزیابی نظری و آزمایشگاهی اندوکتانس و مقاومت معادل مولدهای شارفشرده مارپیچی و وابستگی آنها به فرکانس با استفاده از روش فیلامانی دوبعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار، دانشگاه جامع امام حسین(ع)

² دانشیار دانشکده مهندسی برق، دانشگاه سمنان

³ استاد دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در این مقاله روشی جدید برای محاسبه دقیق اندوکتانس و مقاومت معادل مولدهای شارفشرده مارپیچی و وابستگی این کمیتها به فرکانس اراﺋﻪ شده است. این روش مبتنی بر روش فیلامانی دوبعدی در حوزه فرکانس است. با استفاده از روش پیشنهادی، میتوان تأثیر فرکانس و حضور آرمیچر را بر اندوکتانس و مقاومت معادل مولد در نظر گرفت. بهمنظور در نظر گرفتن تأثیر جریان گردابی بر مقاومت و اندوکتانس معادل مولد، با استفاده از روش فیلامانی ضریبی بهنام ضریب جریان گردابی معرفی شده است. نتایج محاسبات نشان میدهد که حضور آرمیچر نه تنها اندوکتانس معادل مولد را کاهش میدهد، بلکه باعث افزایش مقاومت معادل آن نیز میشود. در مورد تأثیر اخیر در کارهای منتشر شده قبلی در این زمینه، بحثی به میان نیامده است. برای اعتبارسنجی معادلات استخراج شده، یک نمونه کوچک مولد مارپیچی، ساخته شده و امپدانس، مقاومت و اندوکتانس آن در فرکانسهای مختلف اندازهگیری شده است. نتایج محاسبات تطابق خوبی با نتایج اندازهگیری دارند

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26455153.1393.2.3.1.3

عنوان مقاله [English]

Theoretical and Experimental Evaluation of Equivalent Initial Inductance and Resistance of Helical Flux Compression Generators and their Dependence on Frequency Using 2-D Filamentary Meth

چکیده [English]

This paper presents an approach to calculate the initial equivalent inductance and resistance of helical flux
compression generators and their    dependence on frequency accurately. This approach is based on the
2-D filamentary method in frequency domain. By using this method, it is possible   to consider both the effects of the
armature presence and frequency on the inductance and resistance of helical flux compression generators. In order to
consider the eddy current effects on the equivalent resistance and inductance of the helical coil, we introduce an eddy
current coefficient using the filamentary method. The calculation results show that the presence of the armature not
only decreases the equivalent inductance of the HFCG, but also increases its equivalent resistance. The latter effect
has not been discussed previously in the open literature. To verify our derived equations, a small scale HFCG was
built and its inductance, resistance and impedance were measured at different frequencies. It is shown that the
calculation results demonstrate a good agreement with measurement results.

کلیدواژه‌ها [English]

Flux Compression Generator
Liner
Seed Current

مراجع

[1] C. M. Fowlers, R. S. Caird, and W. B. Garn, “An
Introduction to Explosive Magnetic Flux Compression
Generators,” Los Alamos Report LA-5890-MS, pp. 1-7,
1975. ##
[2] A. A. Neuber and J. C. Dickens, “Magnetic Flux
Compression Generators,” Proceeding of The IEEE, vol.
92, no. 7, pp. 1205-1215, 2004. ##
[3] S. Younger, I. Lindemuth, R. Reinovsky, C. M. Fowler,
J. Goforth, and C. Ekdahi, “Scientific Collaboratings
Between Los Alamos and Arzamas-16 Using Explosive
–Driven Flux compression Generators,” Los Alamos
Science, no. 24, pp. 52-54, 1996. ##
[4] B. M. Novac, I. R. Smith, H. R. Stewardson, P. Senior,
V. V. Vadher, and Enache, “Design Construction and
Testing of Explosive-driven Helical Generators,” J.
Appl. Phys.,vol. 28, pp. 807-823, 1995. ##
[5] A. A. Neuber, J. Dickens, J. B. Cornette, K. Jamison, E.
R. Parkinson, M. Giesselmann, P. Worsey, J. Baird, M.
Schmidt, and M. Kristiansen, “Electrical Behavior of
Simple Helical Flux Compression Generator for Code
Benchmarking,” IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 29, no. 4,
pp. 573-579, August 2001. ##
[6] J. C. Hernandez, A. A. Neuber, J. C. Dickens, and M.
Kristiansen, “Quantification of Ohmic and Intrinsic Flux
Losses in Helical Flux Compression Generators,” IEEE
Trans. Plasma Sci., vol. 32, no. 5, pp. 1902-1907,
October 2004. ##
[7] A. A. Neuber, J. C. Hernandez, T. A. Holt, J. C.
Dickens, and M. Kristiansen, “Physical Efficiency
Limits of Inch-Sized Helical MFCGs,” in Dig. Tech.
Papers 14th IEEE Int. Pulsed Power Conf., vol. 1, pp.
413-416, 2003. ##
[8] L. L. Altgilbers, M. D. Brown, I. Grishnaev, B. M.
Novac, I. R. Smith, I. Tkach, and Y. Tkach,
“Magnetocumulative Generators,” NewYork:
Springer – Verlag, 1999. ##
[9] A. A. Neuber, “ Explosivley Driven Pulsed Power,”
Helical Magnetic Flux Compression Generators, Berlin,
Heidel berg: Springer- Verlag, 2005. ##
[10] B. M. Novac and I. R. Smith, “Explosive-Driven Pulsed
Power Generation Program (MURI):2-Dimensional
Simulation of Helical Gernerators,” 14th IEEE Int.
Pulsed Power Conf., pp. 110-113, 2003. ##
[11] J. C. Maxwell, “A Treatise on Electricity and
Magnetism Oxford Pub.,” London, vol. 2, pp. 305-307,
1878. ##
[12] M. H. Khanzade, Y. Alinejad-Beromi, and A. Shoulaie,
“Accurate Modeling of the Eddy Current Effects in
Helical Flux Compression Generators Using ##
2-Dimensional Filamentary Method in Frequency
Domain,” Int. Review on Modelling and Simulations,
vol. 2, no. 4, pp. 433-437, 2009.##