5. Электродинамические силы

Общие методы расчета электродинамических (ЭД) сил. ЭД силы между проводниками, в витке катушки, между контактами, между проводником и ферромагнитным телом. ЭД силы в цепях переменного тока. Электродинамическая стойкость аппаратов [1, с. 31-58; 2, с. 136-144; 3, с. 29-36; 4, с. 26-41; 5, с. 46-68].

5.1. Методические указания

Нужно уяснить методы расчета электродинамических сил, уметь приводить примеры использования этих методов и определять направление сил. Особое внимание необходимо обратить на характер изменения во времени электродинамических сил в однофазной и 3-фазной системах переменного тока и на величину пиковых значений силы.

5.2. Контрольные вопросы

5.2.1. Определите направление действия ЭД силы на проводник с током, находящийся между полюсами 1 и 2 электромагнита. Направление токов в проводнике и в катушке электромагнита показано на рис.1.

5.2.2. Чем отличаются выражения для ЭД сил между параллельными проводниками бесконечной и конечной длины?

5.2.3. Как влияет форма сечения проводников на величину ЭД силы?

5.2.4. Определите направление действия ЭД силы на проводник с током, находящийся между полюсами электромагнита. Направление токов в проводнике и в катушке электромагнита показано на рис. 2.

Рис. 1

5.2.5. Как рассчитываются ЭД силы в круговом витке и между витками?

5.2.6. Покажите направление магнитных силовых линий поля между полюсами (рис. 3); обозначьте полярность полюсов электромагнитов; определите направление действия ЭД сил на проводник с током, расположенный между полюсами.

Рис. 2

5.2.7. Чем обусловлена сила отталкивания контактов, и к каким вредным последствиям она может привести?

5.2.8. Объясните причину возникновения электродинамической силы между проводником с током и ферромагнитным телом и приведите пример ее использования в электрическом аппарате.

5.2.9. Сравните максимальные значения сил, действующих в однофазной системе и на различные фазы в трехфазной системе при наличии и отсутствии апериодической составляющей тока.

Рис. 3

5.2.10. Определите направление действия ЭД силы на проводник с током, находящийся между

полюсами электромагнита. Направление токов в проводнике и в катушке электромагнита показано на рис. 4.

5.2.11. Как рассчитываются ЭД силы внутри контура с током и между токоведущими контурами с помощью энергетического метода

5

Рис.4 44

.2.12. Как отреагирует деталь 3 (рис.5), свободно лежащая на полюсах электромагнита 1, если в катушку 2 подать импульс тока путем разряда конденсатора С через замкнутый ключ К в случае, если деталь 3 выполнена: из стали, из меди, из пластмассы? Обоснуйте ответы.

5.2.13. Объясните суть первого метода (на основе закона Ампера) расчета электродинамических сил.

5

Рис. 5

.2.14. В каком случае ЭД силы между проводниками прямоугольного сечения, обтекаемыми токами, будут больше - при взаимном расположении по рис. 6,а или по рис. 6,б? Обоснуйте ответ.

5.2.15. С позиции теории ЭД сил объясните принцип действия устройства, состоящего из С-образного электромагнита переменного тока, между полюсами к

Рис. 6

оторого расположен алюминиевый диск (счетчик электроэнергии).

5.2.16. Дайте понятие электродинамической стойкости электрических аппаратов.

5.2.17. Как направлены ЭД силы и моменты в системах взаимно перпендикулярных проводников?

5.2.18. Приведите примеры устройств, принцип действия которых основан на взаимодействии проводника с током и ферромагнитным телом.

5.2.19. Как компенсируется действие электродинамических сил в размыкаемых контактных соединениях, в неразмыкаемых контактных соединениях, в параллельных токоведущих шинах, в мощных масляных трансформаторах?

5.2.20. Покажите направление магнитных силовых линий поля между полюсами магнита (рис.7); обозначьте полярность полюсов электромагнитов; покажите направление тока в катушках электромагнитов; обозначьте полярность источника питания. ЭД сила F, действующая на проводник с током, показана стрелкой.

Рис. 7