3.Двухконтурный электромагнитный преобразователь.

Схематично показан на рис. а, б, в, г.

Преобразователи, содержащие 2 или несколько контуров, называют трансформаторными или взаимноиндуктивными. Если пропустить переменный ток через контур 1 то в контуре 2 будет индуктироваться ЭДС зависящая от угла  между плоскостями контуров и максимальная при совпадении этих плоскостей рис.а.

Рис.а)

Поток, с которым сцепляется контур 2, при прохождении тока по контуру 1 равен

- взаимная индуктивность контуров;

w₁ , w₂ – числа витков контуров;

Z_м – магнитное сопротивление пути, по которому замыкается поток между контурами.

- модуль

При пропускании токов i₁ и i₂ через оба контура между ними возникает механический электромагнитный момент М стремящийся развернуть их так, чтобы магнитное поле было максимальным, т.е. чтобы плоскости контуров совпадали рис. б

Рис.б)

При этом если токи i₁ и i₂ переменные, то в образовании момента М могут участвовать не только токи создаваемые внешними источниками, но и токи i₁₂ и i₂₁ наводимые в каждом из контуров потоком соседнего контура. При чисто активном сопротивлении контура момент равен 0 так как между наводящими потоками и наведенным током фазовый сдвиг составляет 90^° . Если же контур замкнуть на индуктивное или емкостное сопротивление то развиваемый момент будет максимальным и контур будет стремится развернуться так как показано на рис.в и г.

Рис.в)

Рис.г)

Для того чтобы усилить электромагнитное поле и сконцентрировать его в определенной области применяют ферромагнитные магнитопроводы . Пример двухконтурного преобразователя с ферромагнитным сердечником показан на рис.д.

Рис. д)

Если через обмотку 1 проходит переменный ток, то в рамке 2 наводится ЭДС зависящая от угла поворота рамки и максимальная когда плоскость рамки перпендикулярна линии аа. Если ток пропустить и через рамку 2 то на рамку будет действовать момент М_фд стремящийся повернуть ее так чтобы магнитное поле рамки совпало с магнитным полем обмотки.

Накоротко замкнутую рамку также воздействует момент М_инд вызываемый индуктированным в рамке током. Кроме того, между обмотками и ферромагнитным магнитопроводом действует электромагнитная сила или момент стремящийся расположить их так, чтобы магнитный поток создаваемый соответствующей обмоткой был максимальным. В примере рис.д обмотка 1 оптимальным образом расположена относительно магнитопровода поэтому между ней и магнитопроводом такая сила не возникает. Рамка 2 должна быть развернута так чтобы ее плоскость была перпендикулярна линии аа. Однако момент М_эм направление которого показано на рис.д очень мал по значению так как изменение магнитного поля рамки 2 мало зависит от ее поворота относительно магнитопровода.

Энергия электромагнитного поля определяется формулой:

Учитывая как показано выше что в преобразователе могут действовать кроме потоков самоиндукции Ψ_L = i_k·L_k, потоки взаимоиндукции Ψ_м = i_р·М_kр и потоки внешнего поля Ψ_{к внеш}. А токи в каждом из контуров кроме составляющей тока от внешнего источника i_ko могут содержать еще и ток i_kΨ наведенный потоком Ψ, выражение для энергии 1-го контура можно представить состоящим из нескольких слагаемых

Электромагнитная сила, действующая на 1-ый контур может иметь 4 составляющие f_мэ, f_эм, f_эд, f_инд называемые соответственно магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и индукционной.

g – обобщенный параметр.

Для магнитоэлектрической силы при постоянном потоке Ψ_внеш сила f_мэ пропорциональна мгновенному току а сила f_эм имеет постоянную составляющую пропорциональную квадрату действующему току

и переменную составляющую являющуюся 2-ой гармоникой.

Сила f_эд – имеет постоянную составляющую: пропорциональную произведению токов и косинусу угла между их векторами и переменную составляющую, также зависящую от угла сдвига между токами. Характер силы f_инд зависит от сдвига между токами в контуре и взаимодействующим с ним потоком Ψ_м. Сила f_инд также имеет постоянную и переменную составляющие, особенностью которых является зависимость от частоты потока Ψ_р наводящего ток в контуре так как чем выше частота тем больше ток