ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет, экспериментальные исследования и промышленная эксплуатация из "Магнитогидродинамические аппараты защиты, контроля и управления" Индукторы, включенные в трехфазную сеть, создают поступательно движущееся магнитное поле. В жидком проводнике индуктируется э.д.с. и возникают вторичные токи. Контуры токов замыкаются в пределах объемов, ограниченных шириной индуктора 2а и длиной полюсного деления т (на рис. 2-1 показаны пунктиром). Взаимодействие токов с бегущим полем вызывает возникновение электромагнитной силы и перемещение жидкости в направлении движения поля по оси X. [c.43] Конструктивно возможны два варианта исполнения канала плоского индукционного насоса реле. В первом варианте канал изготавливают из изоляционного материала и затем устанавливают между двумя индукторами (рис. 2-1). Технологически это просто, но стенки канала толщиной б—Ь увеличивают зазор между индукторами и соответственно уменьшают напряженность магнитного поля в этом зазоре. Для получения требуемой индукции приходится увеличивать потребляемую реле входную мощность, его массу и габариты. Второй вариант предусматривает значительное снижение массы и габаритов реле. Для этого пластины электротехнической стали, из которых набираются сердечники индуктора, склеиваются компаундом. После размещения в пазах обмотки каждую половину индуктора заливают компаундом. С одной стороны компаунд снимают до зубцовых поверхностей, между которыми на расстоянии 2 а зажимают две пластины шириной с—а и толщиной 2 6. Боковые поверхности этих пластин и зубцовые поверхности индукторов являются стенками канала насоса. На концах канала устанавливают штуцера, посредством которых сосуды соединяют с насосом. Контактные электроды управляемой цепи крепят на крышке сосудов. Затем производят заливку компаундом. Технология изготовления такого насоса и выбор стойких по отношению к данной жидкости материалов несколько сложнее, но его к.п.д. и соответственно коэффициент усиления выше, так как стенками канала являются непосредственно поверхности индукторов. Это позволило изготовить реле, у которых 2 6 равно десятым долям миллиметра. [c.44] Обмотки индукторов в первых образцах реле выполняли двухслойными, с заполнением всех пазов активной зоны. В дальнейшем выбирали обмотки предельно простые по исполнению с намоткой катушек за спинку (рис. 2-2, а), с тремя явно выраженными полюсными выступами на двойное полюсное деление (рис. 2-2,6) [Л. 1-3]. Это несколько ухудшает электромагнитные показатели индукхоров, но упрощает и удешевляет их изготовление. [c.44] В идеальном индукторе магнитная проницаемость материала магнитопровода, и.с = о°, а его электрическая проводимость Ос =0. Идеальный канал с жидкостью бесконечен в плоскости зазора между индукторами. Магнитная проницаемость всех естественных жидкостей практически равна магнитной постоянной цо. В такой постановке расчет полей, токов и сил упрощается, но полученные результаты существенно отличаются от экспериментальных данных, поскольку реальные насосы имеют конечные размеры. В частности, из-за конечной ширины слоя жидкости 2 а (рис. 2-1) в нем имеются составляющие плотности тока х, которые, замыкая контуры токов, не участвуют в создании давления, но уменьшают полезную составляющую jy за счет увеличения общей длины линий тока. Влияние этого так называемого поперечного краевого эффекта учитывают, исключив рассмотрение поля за пределами активной зоны (т. е. объема между индукторами). [c.45] На основе [Л. 1-3—1-10] кратко проанализируем три варианта конструктивного исполнения плоских насосов, которые представляют интерес применительно к МГД-реле. Учитываем только составляющую магнитной индукции Bkz которая создает в канале основное усилие, направленное по оси х. [c.45] Безразмерная величина 8j характеризует влияние вторичной системы (индуктированных в жидкости токов) на первичную и может быть представлена как магнитное число Рейнольдса, где скорость движения vk =2xfs и характерный размер т/я. [c.46] Сравнивая (2-2) и (2-3), можно проследить следующую зависимость в центре канала z=0 и Вкг =0 по мере увеличения г растет Вкг, ее максимальное значение Втг — на поверхности индуктора. Ослабление индукции имеет место и при идеальном холостом ходе, когда жидкости между индукторами нет и ej ==0. Тогда, подставив в (2-3) значение Xj, получим пропорциональную h аг/ h аб зависимость В (z). Физически ослабление поля при холостом ходе объясняется тем, что часть магнитного потока не доходит от поверхности индуктора до середины зазора (z=0), а замыкается между разноименными полюсами одного индуктора. Это ослабление весьма мало, если б С т, и поле можно считать плоскопараллельным. [c.46] При холостом ходе сдвиг фаз между током в обмотках индук-тора и магнитной индукцией на поверхности индуктора равен 90°. Имеется в виду сдвиг в пространстве, т. е. в том месте, где па координате х максимальное значение тока, значение индукции на поверхности индуктора минимальное. В рабочем режиме под влиянием индуктированных в жидком металле токов при Л д = onst уменьшается индукция на поверхности индуктора в l/fe, раз и уменьшается сдвиг фаз между током в обмотках индуктора и индукцией на его поверхности. Большинство авторов отмечает, что условие Л т= onst в насосах обычно не выполняется, так как при переходе от холостого хода к рабочему режиму ток увеличивается. Но в насосах первичных токовых реле такое положение имеет место весьма часто. [c.47] Распределение токов по всему объему жидкости аналитически относительно просто описывается лишь в некоторых частных случаях. Поскольку Вк2 и /у изменяются с одинаковой частотой, то их произведение, т. е. мгновенное значение плотности полезной силы, изменяется с двойной частотой. Сила является функцией двух координат и максимальна на ближайшей к индуктору поверхности металла. [c.48] Если поперечный краевой эффект отсутствует, то Вкг и ]у совпадают по фазе, и в течение полупериода тока х формально изменяется подобно активной мощности в цепи переменного тока. Наличие поперечного краевого эффекта приводит к неравномерному растеделению плотности сил по ширине канала и сдвигу фаз межд) Вкг и /у на угол у. В результате плотность силы в течение части периода принимает отрицательное значение, уменьшая среднее за период ее значение. Поперечная электромагнитная сила fy направлена к центру канала и создает небольшое сжимающее усилие. [c.48] При заполнении галлием 85 1, т. е. для реле, заполненных жидким металлом, 1. Это позволяет во многих практических расчетах считать ,5=0 (2-4). Тогда согласно (2-3) отношение индукций незначительно отличается от 1, и принятое условие плоскопараллель-ности поля вполне оправдано. [c.51] При постоянной плотности тока в обмотке индуктора к.п.д. насоса возрастет с увеличением линейной токовой нагрузки лишь до определенного предела. Из-за насыщения магнитопровода имеет место некий оптимум нагрузки, при котором обеспечивается рациональное использование магнитного материала. Определение наилучшей геометрии зубцовой зоны с учетом насыщения является весьма трудоемкой задачей. Для ненасыщенной цепи оптимальные размеры и токовую нагрузку можно найти численным решением связывающего эти величины уравнения [Л. 1-8]. [c.51] Подключение реле напряжения или промежуточного реле на разные напряжения сети t/ обычно осуществляется за счет параллельного или последовательного соединения обмоток индукторов или их частей. Из (2-16) следует, что такие переключения не изменят давления, если останется неизменным В . Приближенно напряжение сети равно э.д.с. основной гармоники [Л. 1-3], т. е. [c.53] Следовательно, если под о)ф понимать только последовательно включенные витки, то условие переключения /с/да = onst. [c.53] При переключении следует сохранить постоянным электромагнитное давление, поэтому второе условие должно обеспечить, чтобы при изменении Уг в (2-34) остальные зависящие от г сомножители компенсировали это изменение, т. е. [c.54] Требования (2-38) и (2-41) одновременно выполнить нельзя, поэтому изменение полюсного шага и напряжения сети (при сохранении прочих параметров) ведет либо к изменению электромагнитного давления, либо к изменению /ф и нарушению теплового режима реле. Такое переключение приемлемо лишь в частных случаях. Например, токовую нагрузку целесообразно увеличить при переходе от длительного к кратковременному режиму работы. [c.54] Переходный процесс в трехфазном реле анализировался (совместно с Б. М. Михайловичем) в гидравлическом приближении для среднего значения давления. Пульсации давления основной частоты и колебания низкой частоты не учитывались. Первые обусловлены переменным характером тока и потока, вторые — вторичными течениями в канале насоса. [c.54] В некоторых частных случаях (2-42) решается относительно просто. Например, во многих реле реализуется ламинарное течение, и 5i=5s (рис. 1-5). Тогда ai (j ) = ао = onst и р, (л ) = X. [c.55] При х 1 можно увеличивать р и соответственно /и- Если % 1г лучше наращивать силу за счет ширины якоря. [c.57] Вернуться к основной статье