圆形金属线圈雷电感应电压和感应电流数值模拟分析

为明晰雷电电磁场在圆形金属线圈中产生感应电压和感应电流特性,利用有限元法模拟分析了雷电通道周围圆形金属线圈的雷电感应电压和感应电流随距离、随时间的变化特征,以及与不同金属材质的关系。结果显示:感应电压随时间先增大后减小,增大速率和减小速率接近。感应电压出现最大值的时间早于感应电流波形最大值的时间,不同材质的金属线圈感应电压数值随时间、随距离的衰减变化特性一致。感应电流的波形和用作激励源的雷电流波形相似,感应电流随时间增大速率大于其减小速率。对比感应电压随时间的衰减速度,感应电流衰减的较慢。在相同条件下,不同材质线圈感应电流的最大值从大到小依次是铜、铝、钢,随着间距的增大,不同材质线圈感应电流数值绝对差随之减小。在感应电流作用下,钢线圈升温最高,铝线圈次之,铜线圈最低。研究结果雷电防护特别是雷电感应电压和感应电流防护提供指导和参考。