3. Линейный асинхронный двигатель (ЛАД) предназначен для создания силы тяги экипажа ВСНТ при взаимодействии бегущего магнитного поля статора с токопроводящей путевой шиной. Статор двигателя представляет собой систему из трех, шести или более электромагнитов возбуждения поля, расположенных вдоль экипажа под его дном (рис.15.3). В этом случае шина устанавливается на дорожном полотне. Возможно обратное расположение: шина устанавливается на экипаже, а на полотне дороги устанавливается большое количество катушек возбуждения, включаемых в момент прохождения над ними экипажа.
 |
Когда магнитное поле со скоростью скольжения перемещается относительно путевой шины назад, в ней возбуждаются, вследствие явления электромагнитной индукции, вихревые индукционные токи. По правилу Ленца вихревые токи текут так, чтобы противодействовать перемещению магнитного поля, и значит, действовать на экипаж с силой тяги. При предельной скорости экипажа, равной скорости бегущего назад магнитного поля, магнитное поле стало бы неподвижным относительно шины, скорость скольжения стала бы равна нулю, вихревые токи и сила тяги исчезнут.
Рассмотрим более детально образование силы тяги на примере распределения магнитного поля в виде одной длины волны, которая перемещается по шине со скоростью скольжения (рис. 15.3). На самом деле при большом числе магнитов создается несколько волн, потому что больше магнитов, тем слабее краевой эффект. Представим распределение магнитного поля тяговых электромагнитов в виде четырех участков c линиями раздела abcde. На первом участке (a–b) индукция магнитного поля возрастает, значит, вихревой ток будет на этом участке шины циркулировать по часовой стрелке. В этом случае магнитное поле вихревых токов будет направлено за чертеж, препятствуя нарастанию магнитного поля, согласно правилу Ленца. На втором участке шины (b–c) магнитный поток тяговых электромагнитов уменьшается. Вихревые токи на этом участке, противодействуя уменьшению магнитного потока, будут, согласно правилу буравчика, циркулировать против часовой стрелки. На линии раздела участков b и dвихревые токи текут в одном направлении и складываются. В других местах шины, например на линии с, вихревые токи вычитаются.
Сила Ампера будет действовать на ту часть шины, где
вихревые токи и индукция магнитного поля отличны от нуля, то есть на участки шины
около линий раздела bиd. Сила Ампера, действующая на эти участки шины, по
правилу левой руки будет направлена в сторону скорости скольжения, против
направления движения экипажа. Согласно третьему закону Ньютона, на
электромагниты экипажа будет действовать такая же сила тяги, направленная по ходу
движения. Если скорость скольжения бегущего магнитного поля будет направлена в
сторону движения экипажа, то будет происходить торможение экипажа.
Оценим приближенно силу тяги линейного асинхронного двигателя. Пусть индукция магнитного поля распределена вдоль шины по закону
. (15.4)
Здесь х =ΔVt–– координата участка шины от головы волны, λ – длина волны магнитного поля. Она равна расстоянию между первым и седьмым электромагнитом, у которых фазы силы тока отличаются на 2π.
ЭДС электромагнитной индукции, согласно
закону Фарадея, равна скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность
контура: 
. Заменим сплошную шину отдельными
воображаемыми контурами в виде рамок, по которым циркулируют вихревые токи. На
рис. 15.3 это участок между линиями b–d,
в котором ток циркулирует против
часовой стрелки. Ширина рамки равна
ширине шины b, а длина равна половине длины волны магнитного поля.
Площадь рамки равна 
. ЭДС электромагнитной индукции в
рамке, по закону Фарадея, равна 
. Дифференцируя
уравнение магнитной индукции (15.4), получим
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.