2.6. Електродинамічні зусилля в місці зміни перерізу провідника

При зміні перерізу провідника лінії струму скривлюються, в результаті сила F, що діє на лінію струму, одержує подовжню F₂ і поперечну F₁, складові. Поздовжня складова прагне розірвати місце переходу уздовж осі провідника (рис.10) і направлена в бік більшого перерізу:

Нитка струму

Рис. 10 – Електродинамічні зусилля в місці зміни перерізу провідника

Електродинамічна сила, що виникає при зміні перерізу, залежить тільки від відношення кінцевого і початкового радіусів і не залежить від форми переходу при осесиметричному провіднику. В електричному контакті під час переходу струму з одного контакту в інший відбувається викривлення ліній струму, аналогічне розглянутому. Для одноточечного контакту (рис.10) стикання контактів відбувається по площині дотику r² = a². коли вважати, що ця площина знаходиться в центрі циліндрових провідників, то сила, що діє на кожен напівконтакт, може бути розрахована за формулою

де r – радіус циліндрового контакту;

r_к – радіус круглої площини дотику.

Для того, щоб контакт був стійким в динамічному відношенні, сила натиснення контактів F_к повинна бути більше сили відкиду.

2.7. Електродинамічні зусилля за наявності феромагнітних частин

Розглянемо провідник зі струмом поблизу феромагнітної стінки з нескінченною магнітною проникністю. При наближенні провідника до стінки магнітна провідність, а отже, і потік збільшуються, оскільки скорочується шлях потоку по повітрю. На провідник діє сила, що притягає його до стінки:

Рис. 11 – Електродинамічні зусилля між провідниками і феромагнітною стінкою.

Рис. 12 – Електродинамічні зусилля, що діють на дугу в стальній решітці.

Магнітне поле не зміниться, якщо феромагнітну стінку відкинути, а замість неї симетрично розташувати другий провідник зі струмом (рис. 11). Довжина магнітної лінії зросте в 2 рази і сила, що намагнічує, також зросте в 2 рази .

У дугогасних камерах апаратів низької і високої напруги застосовують решітки з набору феромагнітних пластин з пазом.

Електрична дуга, що виникає між контактами апарата, є своєрідним провідником із струмом. Взаємодія цього провідника з решітками створює електромагнітну силу, рушійну дугу.

Розглянемо силу, що діє на провідник (дугу), симетрично розташований у пазу клиновидного перерізу (рис. 12). Дуга знаходиться ліворуч координати x + dx/2. При розрахунку нехтуємо магнітним опором сталі й потоками розсіяння, що виходять з торця решітки.

Сила, що діє на провідник (дугу), дорівнює:

Визначимо елементарний потік dФ, пов'язаний з провідником, що знаходиться на відстані х від гирла решітки:

де dG – магнітна провідність проміжку завдовжки _x і з перетином l dx;

l – активна довжина решітки.

Одержимо:

де _x = _x (h-x)/h зазор, відповідний координаті х.

При зростанні x величина сили зростає, а при x=h сила досягає нескінченно великого значення.

Насправді зі зменшенням _x зростатиме падіння магнітного потенціалу в сталі.

Рівнянням можна користуватися тільки тоді, коли падіння магнітного потенціалу в сталі невелике (не більше 10% загальної магніторушійної сили).

Сила, що діє на дугу, може значно спотворюватися її формою. Після розходження контактів дуга має форму частини кола. Це, звичайно, призводить до того, що спочатку в решітку входить середня частина дуги, а потім крайні її частини. Тому проведений розрахунок має орієнтовний характер.