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        傳輸線磁場分布研究*

        2012-06-07 01:52:52樊友誼郝曉軍
        艦船電子工程 2012年11期
        關(guān)鍵詞:螺旋線傳輸線電磁輻射

        樊友誼 郝曉軍 鄭 星

        (中國人民解放軍63880部隊(duì) 洛陽 471003)

        1 引言

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種家用電器,電子辦公設(shè)備進(jìn)入到了人們的日常工作生活中,這些電子產(chǎn)品在帶給人們便利的同時(shí),也帶來了電磁污染[1~3]。因?yàn)楹愣娏髦車鷷a(chǎn)生磁場,所以傳輸線周圍必定分布著強(qiáng)弱不均的磁場,對附近的生活人們造成一定的影響。本文主要針對無限長直導(dǎo)線、無限長雙導(dǎo)線和螺旋線等三種不同形式的傳輸線進(jìn)行研究,分別計(jì)算了其磁場分布,并就其分布規(guī)律做了比對研究。希望本文的研究能夠?qū)鬏斁€的設(shè)計(jì)和使用有一定的幫助。

        2 比奧-沙伐定律

        恒定電流周圍會產(chǎn)生磁場,根據(jù)電磁學(xué)中的比奧-沙伐定律[4~5],r′處電流元I′dl′在r點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

        可依據(jù)式(2)計(jì)算供電線路周圍產(chǎn)生的磁場。

        3 線電流產(chǎn)生的磁場

        3.1 無限長直流電源線周圍的場分布

        如圖1所示,沿z軸放置的無限長直流電源I,其周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度B為

        1 無限長直線電流輻射場計(jì)算示意圖

        圖2 直流雙導(dǎo)線電流輻射場計(jì)算示意圖

        此即為大家所熟知的安培環(huán)路定律。

        3.2 無限長直流雙導(dǎo)線周圍的場分布

        如圖2所示,沿z軸放置的無限長直流雙導(dǎo)線,其周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度B為

        由于雙導(dǎo)線間距d對于距離r來說非常小,因此式(4)中分母d可忽略。即

        將上述兩個(gè)小節(jié)的內(nèi)容作對比說明,直線電流周圍場分布如圖3[6]所示:

        圖3 直線電流輻射場分布示意圖

        通過上圖比較可知,通過改變傳輸線相應(yīng)供電線路的電流相位,可以起到改變傳輸線周圍場分布的效果。

        3.3 螺旋線周圍的場分布

        通過電流的線圈,磁場通常只是集中在線圈里,在線圈外面的磁場很弱。如圖4所示,沿z軸放置的任意電流環(huán)I(螺旋線可視作若干匝電流環(huán)的集合),在軸線某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為

        圖4 電流環(huán)輻射場計(jì)算示意圖

        通過上述三個(gè)小節(jié)模型計(jì)算可知:

        4 結(jié)語

        傳輸線周圍的場分布對生活在周圍的人們造成影響。本文針對三種不同形式的傳輸線,無限長直導(dǎo)線、無限長雙導(dǎo)線和螺旋線進(jìn)行研究,分別計(jì)算了其磁場分布,就其分布規(guī)律做了比對研究。

        生活在高壓輸電線附近的居民應(yīng)視電磁輻射污染[7]程度采取相應(yīng)措施[8~9]。其實(shí)房屋本身的結(jié)構(gòu)對于屏蔽電磁輻射就很有實(shí)際意義。為了提高房屋的屏蔽效果,必要時(shí)房屋可采用專門的屏蔽頂架,以減少室內(nèi)場強(qiáng);為了減少強(qiáng)電線引起的電磁污染,還可將輸電線的導(dǎo)線高度適當(dāng)增加[10],也可加設(shè)屏蔽等;通過改變傳輸線相應(yīng)供電線路的電流相位,也可以起到改變傳輸線周圍場分布的效果。本文針對傳輸線輻射的研究,希望對傳輸線的設(shè)計(jì)和使用有一定的幫助。

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