ارزيابي نظري و آزمايشگاهي اندوكتانس و مقاومت معادل مولدهاي شار فشرده مارپيچي و وابستگي آنها به فركانس با استفاده از روش فيلاماني دوبعدي

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

در اين مقاله، روشي جديد براي محاسبه دقيق اندوكتانس و مقاومت معادل مولدهاي شار فشرده مارپيچي و وابستگي اين كميتها به فركانس ارائه شده است. اين روش، مبتني بر روش فيلاماني دوبعدي در حوزه فركانس است. با استفاده از روش پيشنهادي، ميتوان تاثير فركانس و حضور آرميچر را بر اندوكتانس و مقاومت معادل مولد در نظر گرفت. بهمنظور در نظر گرفتن تاثير جريان گردابي بر مقاومت و اندوكتانس معادل مولد، با استفاده از روش فيلاماني، ضريبي بهنام ضريب جريان گردابي معرفي شده است. نتايج محاسبات نشان ميدهد كه حضور آرميچر نهتنها اندوكتانس معادل مولد را كاهش ميدهد، بلكه باعث افزايش مقاومت معادل آن نيز ميشود. در مورد تاثير اخير در كارهاي منتشرشده قبلي در اين زمينه، بحثي به ميان نيامده است. براي اعتبارسنجي معادلات استخراجشده، يك نمونه كوچك مولد مارپيچي، ساخته شده و امپدانس، مقاومت و اندوكتانس آن در فركانسهاي مختلف اندازهگيري شده است. نتايج محاسبات، تطابق خوبي با نتايج اندازهگيري دارند.

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.