FDTD-based Thermal Analysis of a Parallel-connected Zinc-oxide Varistor with Emphasis on its Surge-withstand Capability

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: EPP20085,SP20027,HV20071

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: 2020/11/19

タイトル(英語): FDTD-based Thermal Analysis of a Parallel-connected Zinc-oxide Varistor with Emphasis on its Surge-withstand Capability

著者名: 田中 督也(同志社大学),馬場 吉弘(同志社大学),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): Tokuya Tanaka(Doshisha University),Yoshihiro Baba(Doshisha University),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|マクスウェル方程式|熱伝導方程式|FDTD method|Varistor|Zinc-oxide (ZnO) element|Nonlinear resistivity|Maxwell's equations|Heat transport equation

要約(日本語): 酸化亜鉛（ZnO）素子は，その優れた非線形電圧－電流特性により避雷素子として広く用いられている。しかし，素子に仕様以上の電流や繰り返しインパルス電流が流入すると，劣化や故障を引き起こす。そこで，電流容量を増やすために，並列素子を平板電極間に挟んだ構造のバリスタが製作されている。本論文では，平板電極で挟まれた並列バリスタに雷電流が流入した場合の解析をFDTD法を用いて行い，得られた結果について検討を行う。

要約(英語): In this paper, electromagnetic fields and temperature rises in and around three Zinc-oxide (ZnO) elements connected in parallel are computed using the finite-difference time-domain (FDTD) method. Each of the three-parallel-connected ZnO elements is expected to operate simultaneously and have higher surge-protective performance than the corresponding three independent elements. Each of the ZnO elements having a thickness of 1.5 mm and a cross-sectional area of 144 mm2 is represented as a combination of stacked small cells, each of which has a nonlinear resistivity depending on the magnitude of electric field in the x, y, and z directions and temperature. The spatial and temporal distributions of heat are computed, on the basis of FDTD-computed electromagnetic fields, with the discretized heat transport equation.

原稿種別: 英語

PDFファイルサイズ: 2,221 Kバイト