ИНДУКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Если в переменное магнитное поле, создаваемое электромагнитной системой 1 (рис. 9-4), поместить токопроводящий контур 2 (диск, барабан), то в контуре будет наведена ЭДС Е – ЭДС трансформации и в контуре

Рис. 9-4. Принцип работы индукционной системы

появится ток I_тр. Взаимодействие этого тока с возбудившим его потоком приведет к появлению силы (расположенной в плоскости диска и определяемой по правилу левой руки), перпендикулярной потоку и току и приводящей в движение контур (диск). На этом принципе и основаны индукционные механизмы, т.е. движущая сила (момент) в индукционном механизме получается в результате взаимодействия переменного тока, индуцированного в каком-то проводнике, с переменным потоком, индуцировавшим этот ток. Если поток меняется синусоидально:

(9-20)

то i = I_т sin (ωt – ψ) и мгновенная сила

(9-21)

где с – коэффициент пропорциональности, зависящий от длины i проводника с током, площади потока и выбранной системы единиц, a ψ – угол сдвига между током I и потоком Ф.

Так как ток и поток меняются во времени, то и направление и значение силы будут меняться во времени. Нас интересует среднее значение силы за один период, под действием которой система, обладающая значительным моментом инерции, придет в движение:

(9-22)

Рис. 9-5. Токи трансформации (а) и токи резания (б)

Если индуктивность проводника (диска) мала, то ток в проводнике очень мало сдвинут по отношению к ЭДС, а следовательно, угол ψ близок к 90°. Средняя сила при этом очень мала и стремится к нулю. Поэтому в электродинамических системах создают несколько переменных потоков, сдвинутых во времени и пространстве относительно друг друга. Получается как бы бегущее поле, наподобие поля в короткозамкнутых асинхронных двигателях. При этом угол ψ существенно отличается от 90° и движущая сила Р_ср получается нужного значения.

Как только начнется движение подвижной системы (диска), в ней индуцируется новый ток I_рез, называемый током резания, обусловленный движением проводника в магнитном поле. Схема токов трансформации I_тр и токов резания I_рез под полюсом показана на рис. 9-5. Токи резания, взаимодействуя с магнитным полем, будут создавать тормозное усилие, определяемое по правилу правой руки. Значение тормозного усилия

(9-23)

где В_m – амплитудное значение индукции; l – размер полюса в направлении, перпендикулярном движению подвижной системы (т. е. длина линии тока под полюсом); R – сопротивление току в подвижной системе; v – скорость движения подвижной системы, ее можно считать практически постоянной.

Таким образом, в индукционной системе движение подвижной части происходит под действием разности двух сил – силы движущей и силы тормозящей.

По принципу работы индукционные системы пригодны только для переменного тока.