发电机的电流电动力分析
因为通有电流的导体在发电机周围要形成磁场,而处于磁场中的载流导体要受到机械力的作用,所以两个载流导体之间也同样存在机械力的作用,这种由于电流的存在而产生的力通常称为电动力。
1、两导体间的点动力。
两平行直线导体,导体a中通过的电流I1在导体b处产生磁场,其强度为,的大小正比于导体a中的电流I1值,即BaI1,磁场的标的目的可用右手螺旋定则来确定。处于磁场中载流导体b受到电动力F的作用,磁场对载流导体的作用力标的目的可用左手定则来判定,而F的大小正比于磁感应强度B和导体b中的电流。同理可知,处于载流导体b所产生的磁场中的载流导体a同样受到电动力F的作用。a、b两导体的电动力可简单表示为
F=CI1I2(7-1)
式中F——每相导体上所受的点动力;
C——单位电流的电动力,决定于导体的回路形式、导体长度及彼此间的位置;
I1I2——导体中所通过的电流值。
在电器结构中的载流导体间,如图7-2所示的两平行或垂直的直流载流导体、两同轴线且平行放置的载流线圈、环形或U形回路等,都有电动力的彼此作用。
在式(7-1)中,如I1=I2=I3,则
F=CI2(7-2)
由式(7-2)可知,导体间彼此作用的电动力F不仅与通过导体的电流有关,也与电器的结构尺寸有关。但力F与电流I的平方成正比,因此电流大小对电动力的影响是主要的。
2、触头间的电动力
当电流通过触头的接触点时,由于电流线在接触面附近发生收缩,在触头间会产生点动力,这是一种电流自身磁场作用下的电动力,如图7-3所示。如果把电流线看作载流元导体,各元导体所受电动力F垂直于电流线,将电动力F分解成水平标的目的分力Fx和垂直标的目的分力Fy,因电流线分布对称,则水平标的目的分力相抵消,接触面两侧垂直标的目的分力相加,且其合力标的目的相反,这就是触头间的电动斥力。
按照触头接触面附近电流的收缩区电流——电位场的理论分析,触头间的电动斥力Fd与触头电流I的平方成正比,当短路故障电流通过触头时,在触头间产生很大的电动斥力,当电动斥力大于触头压力时,就会使触头斥开而产生电弧,导致触头的严重烧损或发生触头熔焊,甚至整合电器遭到破坏,以致扩大短路变乱。
3、交流电流时的电动力