短波尾インパルス電流流入時に角型酸化亜鉛素子に生じる熱応力の数値解析

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: EPP21104,SP21045,HV21092

グループ名: 【A】基礎・材料・共通部門 放電・プラズマ・パルスパワー/【B】電力・エネルギー部門 開閉保護/【B】電力・エネルギー部門 高電圧合同研究会

発行日: 2021/11/26

タイトル(英語): Numerical Analysis of Thermal Stress in a Square-shape Zinc Oxide Varistor Element for a Short-tail Impulse Current

著者名: 土佐 凌平(同志社大学),馬場 吉弘(同志社大学),田中 督也(建設技術研究所),辻本 義将(音羽電機工業),塚本 直之(音羽電機工業)

著者名(英語): Ryohei Tosa(Doshisha University),Yoshihiro Baba(Doshisha University),Tokuya Tanaka(CTI Engineering Co.,Ltd),Yoshimasa Tsujimoto(Otowa Electric Co. Ltd.),Naoyuki Tsukamoto(Otowa Electric Co. Ltd.)

キーワード: ＦＤＴＤ法|バリスタ|酸化亜鉛素子|非線形抵抗率|熱伝導方程式|熱応力|FDTD method|Varistor|Zinc-oxide (ZnO) element|Nonlinear resistivity|Heat transport equation|Thermal stress

要約(日本語): FDTD法と有限要素法を併用し，角型酸化亜鉛素子に短波尾電流が流入した際に生じる熱応力の解析を行った。まずFDTD法に熱伝導方程式に基づく熱計算を組み込むことで電磁界と熱の連成解析を行う。FDTD計算で得られた温度の時間変化から発熱密度を算出し，それを有限要素法による解析の入力データとして用い熱応力の計算を行う。本稿では電極見切りの有無や，局所的な電流集中による熱応力への影響について検討を行った。

要約(英語): The thermal stress in a square zinc oxide (ZnO) element during short tail impulse current inflow is computed. First, the electromagnetic fields and the temperature during lightning current inflow are computed using the FDTD method. Then, the thermal stress is computed using the FEM from the heat generation density based on the temperature-rise waveform of each cell obtained by the FDTD computation. The results show that the non-uniform current distribution caused by the effect of the ZnO top- and bottom-part in the absence of electrode affects the temperature distribution, and the thermal stress is caused by the non-uniform temperature distribution.

本誌: 2021年11月29日-2021年11月30日放電・プラズマ・パルスパワー/開閉保護/高電圧合同研究会-2

本誌掲載ページ: 75-80 p

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 1,328 Kバイト