概 要
サージ電圧のように、コイルに高い電圧が印加されると、局所的に高電界が発生することで、
放電し、コイルの被覆が損傷する現象があります[1]。
本事例では、被覆付きのコイル素線(ケーブル)間に電圧を印加したときに発生する電界を解析しました。
コイル素線間の電圧1[V]当たりに発生する電界強度としています。
実際に印加されている電圧の大きさを掛けることによって、最大電界強度とみなすことができます。
図１．概要図
使用ソフトウェア：PHOTO-VOLT
解析結果
図２．ポテンシャル[V] ギャップ長0.001[mm]
図３．電界分布[V/mm] ギャップ長0.001[mm]
ギャップ長を変更して解析した結果を図４に示します。
図４．電界強度とギャップ長
パッシェン曲線[2][3]
放電は放電開始電圧Vs、ギャップ長d及び雰囲気圧pの関係を示すパッシェン曲線から推定できると考えられます。
パッシェン曲線は
で表すことができます。ここで、Bは電極間の気体によってきまる定数です。Cは気体と電極によって決まります。
B=C=1としたときの、パッシェン曲線を図５に示します。
図５．パッシェン曲線
パッシェン曲線は雰囲気圧を固定して(例えば、大気圧)、電界-ギャップ長で表すと、図５の黒線のようになります。
他方で、電界解析から得られる結果から電界-ギャップ長で表すと赤線のようになります。図４に相当します。
印加電圧を大きくしていくとパッシェン曲線と交差し、放電が開始される印加電圧が推測できると考えられます。
図６．概念図([1]を参考にして、模式図を作成)
参考文献
[1]N. Hayakawa, H. Okubo, ”Partial Discharge Characteristics of Inverter-Fed Motor Coil Samples
Under AC and Surge Voltage Conditions,”
IEEE Electrical Insulation Magazine, Vol.21,No.1,pp.5-10, 2005.
[2]“電子写真”, R.M.シャファート[著], 井上 英一[監訳], 共立出版
[3]“放電プラズマ工学”, 行村 健[編著], オーム社