Analytical magnetic field calculation of helical current conductors

• Autorzy: Budnik K. , Machczyński W.

Warianty tytułu

PL

Analiza pola magnetycznego helisy z prądem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a theoretical study of the calculation of magnetic fields in vicinity of conductors having helical structure. In the case of an infinitely long helical conductor the magnetic vector potential can be expressed using the series expansion of the reciprocal distance between the observation point and the source point, whereas for the helical conductor with finite length the method is based on the Biot- Savart law. The analytical formulas for calculating the 3D magnetic field are derived. The formulas can be used by a software tool to model the magnetic fields generated by e.g. twisted wires, helical coils, etc. The exemplary calculations show the usefulness of the formulas derived in the paper.

PL

W artykule przedstawiono analizę rozkładu pola magnetycznego w pobliżu przewodu o kształcie helisy wiodącego prąd. Dla nieskończenie długiej helisy rozkład pola magnetycznego uzyskano wyznaczając magnetyczny potencjał wektorowy, dla helisy o skończonej długości skorzystano z prawa Biota-Savarta. Wyznaczone zależności analityczne wykorzystano do napisania programu obliczającego rozkład 3-wymiarowego pola magnetycznego w sąsiedztwie podwójnej helisy (skrętki dwuprzewodowej) oraz potrójnej helisy (skrętki trójprzewodowej). W artykule umieszczono przykłady obliczeniowe.

Słowa kluczowe

EN

helical line current; magnetic flux density; vector potential; Biot-Savart law

PL

helisa z prądem; wektor indukcji magnetycznej; potencjał wektorowy; prawo Biota-Savarta

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka
• Rocznik: 2010
• Tom: z. 4
• Strony: 17--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Budnik K.

autor

Machczyński W.

• Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Politechnika Poznańska,

Bibliografia

• 1. Buchholz H.: Elektrische Stromungsfelder mit Schraubenstruktur. Elektrische Nachrichtentechnik, Band 14, 1937, Heft 8. S. 264 - 284.
• 2. Moser J.R., Spencer R.F.: Predicting the magnetic fields from a twisted-pair cable. IEEE Trans, on Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-10, No. 3, September 1968, p. 324 -329.
• 3. Shenfeld S.: Magnetic fields of twisted-wire pairs. " I E E E Trans, on Electromagnetic Compatibility", Vol. EMC-11, 1969, Nov., N o . 4, p. 164-169.
• 4. Haber F.: The magnetic field in the vicinity of parallel and twisted three-wire cable carrying balanced three-phased current. " I E E E Trans, on Electromagnetic Compatibility" 1974, May, Vol. EMC-16, No. 2, p. 76-82.
• 5. Hagel R., Gong L., Unbehauen R.: On the magnetic field of an infinitely long helical line current. " I E E E Trans, on M a g n e t i c s " 1994, Jan., Vol. 30, N o . 1, p. 80-84.
• 6. Pettersson P., Schonborg N.: Reduction of power system magnetic field by configuration twist. " I E E E Trans, on Power Delivery" 1997, Oct., Vol. 12, N o . 4, p. 1678 - 1683.
• 7. Holbert K.E., Karady G.G., Adhikari S.G., Dyer M.L.: Magnetic fields produced by underground residential distribution system. " I E E E Trans, on Power D e l i v e r y " 2009, July, Vol. 24, N o . 3, p. 1616-1622.
• 8. Griffiths D.J.: Introduction to Electrodynamics. Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J. 1989.