2. Электромагнитный экран

Электромагнитный экран в виде сектора. Создать два магнитных потока, сдвинутых по отношению друг к другу по фазе и в пространстве ИЕ, можно следующим образом. Если на пути части магнитного потока рассеяния ИЕ поставить электромагнитный экран, то в нем будут наводиться вихревые токи, создающие свой магнитный поток. Поскольку экран имеет активное и индуктивное сопротивления, то его магнитный поток будет сдвинут по фазе относительно неэкранированной части потока рассеяния. В результате наложения всех потоков в области канала появится вращающееся магнитное поле, приводящее расплав во вращение.

На этом принципе предложено устройство электромагнитного вращателя, схематично изображенное на рисунке 6.8. Индуктор ИЕ состоит из прямоугольного сердечника 1 и обмотки 2. Для механической прочности футерованный продольный канал 4 с жидким расплавом 3 охвачен цилиндрическим каркасом 5, выполненным из нержавеющей стали.

Медный электромагнитный экран 6 представляет собой сектор полого кругового цилиндра с углом раскрытия . Экран может поворачиваться вокруг оси канала и устанавливаться под любым углом к силовым линиям первичного магнитного поля.

При подключении обмотки индуктора 2 к сети переменного напряжения создается магнитный поток рассеяния , на рисунке 6.8 показан сплошными линиями. Частью магнитного потока в проводящем секторе наводятся вихревые токи. Направление магнитного тока от вихревых токов зависит от угла установки сектора . На рисунке 6.8 магнитный поток показан пунктирными линиями. В результате наложения потоков и в области канала создается вращающееся магнитное поле.

Устройство электромагнитного вращателя в виде экрана. Электропроводный экран можно расположить сверху футеровки канала. Величина вращающего момента жидкого металла в канале, будет зависеть от следующих параметров: от радиуса экрана R_э, от угла разворота экрана β, от положения экрана в расчетной системе координат (угол θ) и его толщины ∆(рисунок 7, б). Расчеты проведены при значении β=30 градусов; R_э = 0,16 м. Зависимость относительного момента вращения M^* от угла θ представлена на рисунке 7 б. Максимальное значение момента возникает при θ=135⁰ и θ=225⁰, при этом при переходе от одного угла к другому вращение момента изменяется на противоположное. Зависимость момента от толщины экрана представлено на рисунке 8.

M^*, о.е.

θ, гр.

R_э

а) б)

Рисунок 7 – Электромагнитный экран: а – эскиз ИЕ с электромагнитным экраном;

б – зависимость относительного момента от угла θ

Рисунок 8 – Зависимость момента от толщины экрана ∆

Максимальное значение электромагнитного момента, при частоте 50 Гц, возникает при толщине экрана приблизительно равным ∆=1,5 мм.

3. Короткозамкнутый виток

Короткозамкнутый виток. Более эффективным фазосдвигающим устройством, по сравнению с электромагнитным экраном, является короткозамкнутый виток, охватывающий продольный канал и имеющий возможность поворота вокруг оси канала [6.4]. На рисунке 6.9 изображена ИЕ с короткозамкнутым витком. Виток состоит из двух параллельных осей канала стержней 6 и двух полуколец 7. Принцип получения вращающегося магнитного поля в ИЕ с помощью короткозамкнутого витка аналогичен принципу с электромагнитным экраном.