概要
電力機器やプラント設備において、大電流が流れるケーブルを鋼板などの構造物付近に配置する場合、電磁誘導による鉄板の過熱が問題となります。
本解析例では、自社開発の電磁界解析ソフト「PHOTO‑Series」のうち、渦電流解析ソフト「PHOTO‑EDDYjω」と熱解析ソフト「PHOTO‑THERMO」を用いて、3相交流ケーブルから発生する交番磁界によって鉄板内に生じる「渦電流損失」と、その発熱による「温度分布」を評価した事例をご紹介します。
渦電流解析と熱伝導解析を組み合わせ、時間経過とともに鉄板が高温化していくプロセスを詳細にシミュレーション。設計段階で熱的な影響を予測する連成解析の手法を解説します。
下図のような３相交流の電流線が貫いている鉄板が解析対象です。
３相電流が作る磁場から鉄板に渦電流が流れ、その渦電流による発熱分布を求めます。続いて、求まった発熱に対して熱伝導を解析します。
解析モジュールは、磁場解析にはPHOTO-EDDYjω、
熱伝導解析にはPHOTO-THERMOを使用します。
磁場解析
電流線には、下図の様な３相交流電流を設定します。
これをPHOTO-EDDYjωを用いて解析した結果を下に示しています。
電流密度ベクトル[A/m2]の変化の様子が見えます。
このように渦電流が発生し、発熱現象が起きます。
いわゆる「誘導加熱」現象です。
この時の発熱密度分布[W/m3]をコンター図で表すと下図のようになります。
発熱の様子を見ることが出来ます。
熱伝導解析
次に、磁場解析により求まった発熱を用い、PHOTO-THERMOを使用して、下図 の鉄板における熱伝導解析を行います。
その結果、下図のような結果が得られました。
鉄板における温度分布[℃]の変化を見ることが出来、熱伝導の様子がわかります。
解析ソフト導入・受託解析のご相談
本事例のような3相交流による誘導加熱問題をはじめ、磁場と熱の連成解析でお悩みではありませんか？
弊社では、自社開発ソフト「PHOTO-Series」の提供に加え、専門エンジニアによる受託解析も承っております。開発元ならではの技術力とサポート体制で、お客様の課題解決を支援いたします。