Розподіл вихрових електричних струмів в анізотропному електропровідному трансформаторі
This paper investigates the formation and spatial distribution of eddy electric currents (EEC) within the structure of an anisotropic electrically conductive transformer (AECT), which represents a promising functional component for modern infocommunication systems. The research is based on a mathema...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2025.3-4.03 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
Institution
Technology and design in electronic equipment| _version_ | 1856543876904386560 |
|---|---|
| author | Ashcheulov, Anatoly Derevianchuk, Mykola |
| author_facet | Ashcheulov, Anatoly Derevianchuk, Mykola |
| author_sort | Ashcheulov, Anatoly |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-02-07T21:03:40Z |
| description | This paper investigates the formation and spatial distribution of eddy electric currents (EEC) within the structure of an anisotropic electrically conductive transformer (AECT), which represents a promising functional component for modern infocommunication systems. The research is based on a mathematical formulation that accounts for the tensor nature of the material’s electrical conductivity and the dependence of current distribution on the anisotropy coefficient K and the rotation angle of the crystallographic axes relative to the laboratory coordinate system γ.
A differential-form equation describing the behavior of eddy currents in a rectangular plate composed of an anisotropic material has been derived. It is shown that this equation exhibits an elliptic character, which significantly influences both the configuration and density of the eddy current distribution. Numerical modeling of current patterns has been performed, followed by visualization in the form of vector field maps for various values of K and angles γ.
Analysis of the simulation results reveals that the anisotropy coefficient governs the geometry of the eddy current loops: for K > 1, the elongation of the elliptical contours occurs along the axis with higher conductivity, while for K < 1, it occurs along the orthogonal axis. The angle γ determines the orientation of the principal axes within the laboratory plane and, consequently, the direction of elongation of the eddy structures. Meanwhile, the rotation direction of the eddy electric currents (CW/CCW) remains constant and is determined by the polarity of the applied voltage.
The practical significance of this study lies in establishing the relationship between anisotropy parameters and thermal losses within the transformer’s volume. It has been found that at higher K values, local losses decrease due to a more uniform current distribution along the major axis, whereas for 0 < K < 1, a more concentrated distribution is formed with intense local heating zones. These findings enable consideration of the anisotropic electrically conductive transformers operational characteristics in the design of telecommunication system components, particularly in power supply and coupling units.
Thus, this work presents, for the first time, a Laplacian-type equation for the distribution of eddy electric currents that incorporates material anisotropy, provides its classification, and demonstrates numerical implementation. The obtained results are of both scientific and practical interest for the development of new high-efficiency components in infocommunication technologies. |
| first_indexed | 2026-02-08T08:10:12Z |
| format | Article |
| id | oai:tkea.com.ua:article-501 |
| institution | Technology and design in electronic equipment |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-02-08T08:10:12Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:tkea.com.ua:article-5012026-02-07T21:03:40Z Distribution of eddy electric currents in an anisotropic electrically conductive transformer Розподіл вихрових електричних струмів в анізотропному електропровідному трансформаторі Ashcheulov, Anatoly Derevianchuk, Mykola electrical conductivity anisotropy eddy electric current transformer infocommunication system elements tensor анізотропія тензор вихровий електричний струм трансформатор елементи інфокомунікаційної системи електропровідність This paper investigates the formation and spatial distribution of eddy electric currents (EEC) within the structure of an anisotropic electrically conductive transformer (AECT), which represents a promising functional component for modern infocommunication systems. The research is based on a mathematical formulation that accounts for the tensor nature of the material’s electrical conductivity and the dependence of current distribution on the anisotropy coefficient K and the rotation angle of the crystallographic axes relative to the laboratory coordinate system γ. A differential-form equation describing the behavior of eddy currents in a rectangular plate composed of an anisotropic material has been derived. It is shown that this equation exhibits an elliptic character, which significantly influences both the configuration and density of the eddy current distribution. Numerical modeling of current patterns has been performed, followed by visualization in the form of vector field maps for various values of K and angles γ. Analysis of the simulation results reveals that the anisotropy coefficient governs the geometry of the eddy current loops: for K > 1, the elongation of the elliptical contours occurs along the axis with higher conductivity, while for K < 1, it occurs along the orthogonal axis. The angle γ determines the orientation of the principal axes within the laboratory plane and, consequently, the direction of elongation of the eddy structures. Meanwhile, the rotation direction of the eddy electric currents (CW/CCW) remains constant and is determined by the polarity of the applied voltage. The practical significance of this study lies in establishing the relationship between anisotropy parameters and thermal losses within the transformer’s volume. It has been found that at higher K values, local losses decrease due to a more uniform current distribution along the major axis, whereas for 0 < K < 1, a more concentrated distribution is formed with intense local heating zones. These findings enable consideration of the anisotropic electrically conductive transformers operational characteristics in the design of telecommunication system components, particularly in power supply and coupling units. Thus, this work presents, for the first time, a Laplacian-type equation for the distribution of eddy electric currents that incorporates material anisotropy, provides its classification, and demonstrates numerical implementation. The obtained results are of both scientific and practical interest for the development of new high-efficiency components in infocommunication technologies. Досліджено формування та розподіл вихрових електричних струмів у конструкції анізотропного електропровідного трансформатора як елемента інфокомунікаційних систем. Побудовано математичну модель у вигляді диференціального рівняння, що враховує тензорну природу електропровідності матеріалу пластини. Проведено чисельне моделювання та візуалізацію векторних полів струмів. Показано, що при коефіцієнті анізотропії K >1 контури вихрових струмів витягуються вздовж осі з більшою провідністю, а при K< 1 — уздовж ортогональної. Встановлено зв’язок між анізотропією та тепловими втратами, що важливо для проєктування високоефективних елементів телекомунікаційних систем. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2025-12-30 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2025.3-4.03 10.15222/TKEA2025.3-4.03 Technology and design in electronic equipment; No. 3–4 (2025): Technology and design in electronic equipment; 3-8 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 3–4 (2025): Технологія та конструювання в електронній апаратурі; 3-8 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2025.3-4 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2025.3-4.03/723 Copyright (c) 2025 Mykola Derevianchuk, Anatoly Ashcheulov http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| spellingShingle | анізотропія тензор вихровий електричний струм трансформатор елементи інфокомунікаційної системи електропровідність Ashcheulov, Anatoly Derevianchuk, Mykola Розподіл вихрових електричних струмів в анізотропному електропровідному трансформаторі |
| title | Розподіл вихрових електричних струмів в анізотропному електропровідному трансформаторі |
| title_alt | Distribution of eddy electric currents in an anisotropic electrically conductive transformer |
| title_full | Розподіл вихрових електричних струмів в анізотропному електропровідному трансформаторі |
| title_fullStr | Розподіл вихрових електричних струмів в анізотропному електропровідному трансформаторі |
| title_full_unstemmed | Розподіл вихрових електричних струмів в анізотропному електропровідному трансформаторі |
| title_short | Розподіл вихрових електричних струмів в анізотропному електропровідному трансформаторі |
| title_sort | розподіл вихрових електричних струмів в анізотропному електропровідному трансформаторі |
| topic | анізотропія тензор вихровий електричний струм трансформатор елементи інфокомунікаційної системи електропровідність |
| topic_facet | electrical conductivity anisotropy eddy electric current transformer infocommunication system elements tensor анізотропія тензор вихровий електричний струм трансформатор елементи інфокомунікаційної системи електропровідність |
| url | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2025.3-4.03 |
| work_keys_str_mv | AT ashcheulovanatoly distributionofeddyelectriccurrentsinananisotropicelectricallyconductivetransformer AT derevianchukmykola distributionofeddyelectriccurrentsinananisotropicelectricallyconductivetransformer AT ashcheulovanatoly rozpodílvihrovihelektričnihstrumívvanízotropnomuelektroprovídnomutransformatorí AT derevianchukmykola rozpodílvihrovihelektričnihstrumívvanízotropnomuelektroprovídnomutransformatorí |