Усилия при наличии ферромагнитных частей

При приближении проводника с током к ферромагнитной стенке с бесконечно большой магнитной проницаемостью магнитная проводимость, а следовательно, и магнитный поток увеличиваются. Электромагнитная энергия системы возрастает:

; при .

На проводник действует усилие, притягивающее его к стенке,

. (1.45)

Для расчета усилия используют метод зеркальных отображений.

Магнитное поле не изменится, если ферромагнитную стенку отбросить, а вместо нее симметрично расположить второй проводник с таким же током (рис. 1.12). Тогда силу взаимодействия проводника и стенки можно рассматривать как силу взаимодействия между двумя проводниками с током i, находящимися на расстоянии 2 a.

В дугогасительных камерах аппаратов низкого напряжения широко применяется решетка из набора ферромагнитных пластин с пазом. Между пластинами (рис. 1.13) имеются воздушные зазоры. Электрическая дуга, являясь проводником с током, взаимодействует с ферромагнитными пластинами, и создается усилие, которое перемещает дугу вверх, пока она не пересечет пластины. В этот момент создаются условия для ее гашения.

Рис. 1.12. ЭДУ между проводником Рис. 1.13. ЭДУ, действующие на

и ферромагнитной стенкой дугу в решетке дугогасительной камеры

Рассмотрим расчет усилия, действующего на дугу. Пренебрегая магнитным сопротивлением стали пластин решетки и потоками рассеяния с их торцов, получаем усилие, действующее на проводник (дугу) согласно (1.45):

.

Элементарный поток , связанный с проводником, находящимся на расстоянии x от нижнего торца решетки,

(1.46)

Где - магнитная проводимость промежутка длиной и сечением ;

l - активная длина стали решетки.

Воспользовавшись (1.45) и (1.46), получим

Где - зазор, соответствующий координате x.

По мере роста x усилие возрастает и при x=h стремится к бесконечности. По мере уменьшения будет возрастать падение магнитного потенциала в стали. Полученным уравнением можно пользоваться, если падение магнитного потенциала в стали не превышает 10% общей МДС.

Усилие, действующее на дугу, зависит от ее формы, которая после расхождения контактов имеет вид части окружности. Это приводит к тому, что сначала в решетку входит средняя часть дуги, а потом крайние ее части. Поэтому приведенный расчет носит ориентировочный характер.