Назад: 6.3. Физические основы магнитно-импульсной обработки металлов

6.4. Электромагнитные насосы

Транспортировка жидких металлов осуществляется насосами, работающими на магнитогидродинамическом принципе. Кондукционные насосы перекачивают проводящую жидкость в результате воздействия на нее силы, возникающей при взаимодействии магнитного поля, создаваемого магнитной системой насоса, с электрическим током, проходящим через находящуюся в насосе проводящую жидкость. Они могут быть постоянного и переменного тока.

Кондукционный насос постоянного тока (рис.6.7) подобен электродвигателю постоянного тока, в котором обмотка якоря заменена электропроводящей жидкостью.

Рис.6.7. Схема кондукционного насоса постоянного тока: 1 – электромагнит; 2 – канал с токопроводящими шинами; 3, 4 – регуляторы тока через канал и катушку электромагнита

Сила, действующая на элементарный проводник dℓ с током I в магнитном поле В, F = I [dℓхB] . Эта сила, перпендикулярна dℓ и В, измеряется в ньютонах и ее направление определяют по правилу левой руки. Сила F максимальна в случае, когда dℓ и В взаимно перпендикулярны. Если же угол между dℓ и В не равен 90°, то

F = I·B dℓ sinα. (6.17)

Принцип действия кондукционных насосов переменного тока аналогичен принципу действия насосов постоянного тока. Однако в этом случае направление тока должно изменяться в соответствии с изменением направления магнитного поля, создаваемого электромагнитной системой насоса.

Часто такие насосы и трансформаторы объединяют в одно целое (рис.6.8). В каждый из полупериодов взаимодействия тока I и магнитного потока Ф создают электромагнитную силу F, действующую в одном и том же направлении.

Рис.6.8. Схема насоса-трансформатора: l – магнитопровод; 2,3 – обмотки трансформатора; 4 – канал с электропроводящей жидкостью; 5 – токопроводящая шина.

Индукционные насосы. Это электромагнитные насосы для перекачки жидких металлов, являются одной из разновидностей магнитогидродинамических машин переменного тока. Подвижной частью в них является жидкий металл, для перемещения которого применяется бегущее или вращающееся магнитное поле, образованное трехфазной обмоткой переменного тока. Электромагнитные индукционные насосы в зависимости от формы канала с жидким металлом могут быть винтовые и линейные.

Винтовой индукционный насос по своему устройству аналогичен асинхронному электродвигателю с полым ротором. Он имеет два статора: внешний и внутренний. Трехфазная обмотка, питающаяся от сети трехфазного тока, размещена в пазах магнитопровода внешнего статора. Иногда трехфазная обмотка размещается и на внешнем и на внутреннем статоре. Между статорами в зазоре находится плоская труба из немагнитного материала, внутри которой протекает жидкий металл. При подключении к сети трехфазного тока в системе образуется вращающееся магнитное поле, индуцирующее вихревые токи в жидкометаллическом проводнике. Возникающие при этом электромагнитные силы вынуждают жидкий металл двигаться с линейной скоростью v в сторону вращения поля.

Плоские линейные индукционные насосы по своему устройству схожи с асинхронными линейными двигателями. Они состоят из двух плоских статоров-индукторов, в пазах которых располагаются трехфазные многополюсные обмотки. В зазоре между индукторами расположен плоский канал прямоугольного сечения, внутреннюю полость которого заполняет жидкий металл.

Взаимодействие бегущего поля индукторов с индуцированными в жидком металле вихревыми токами приводит к появлению электромагнитных сил. В результате их действия на элементарные объемы металла в нем развивается давление, и он перемещается с некоторым скольжением в направлении движения поля.

Существуют также цилиндрические линейные индукционные насосы. В них действующие на жидкий металл электромагнитные силы также создаются бегущим полем. Канал с жидким металлом в таком насосе имеет кольцевое сечение. Внутри канала размещается сердечник без обмотки. Поверх его расположен индуктор, охватывающий канал. Трёхфазная обмотка расположена в кольцевых пазах индуктора.

Далее: 6.5. Физические основы электрогидравлической обработки