Проблема создания магнитных полей (МП) с высокой индукцией и напряженностью перешла в практическую плоскость применительно к магниторезонансным томографам (МРТ), токомакам, МГД-движителям в разных средах. Проблема создания сильных МП и их экранированию отражена в [1, 2]. Указанная проблема МП тесно связана с проблемой высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) и ее реализации в технических устройствах в виде ленты и сверхпроводника, что отражено в [2, 3]. Применение сильных МП в судовом приводе, МРТ, токомаках, ВТСП-токоограничителях приведено в [4–6]. Прототипом реализации таких МП являются природные физические объекты и явления, как МП Солнца, Земли, линейных и шаровых молний, что отражено в [7–9]. Сильные МП с индукцией свыше 10 Тл в непрерывном режиме и до 100 Тл в импульсном режиме требуют экранирования для защиты персонала и электрооборудования, способы которого освещены в [10–12]. Реализация таких экранов и вопросы их конструирования приведены в [13, 14]. Проблемы повышения индукции и напряженности МП в широком ассортименте электрооборудования в виде электромашин (ЭМ) и трансформаторов (ТР) стали в настоящее время наиболее актуальными за счет применения инновационных технологий, включающих использование новых материалов, сплавов, компаундов и др. Указанные решения позволяют повысить энергоэффективность и надежность ЭМ и ТР, снизить их массогабаритные показатели, повысить ресурс, экологические показатели и улучшить условия эксплуатации.
Целью настоящей статьи является анализ МП вращающегося витка с током, однофазной и трехфазной ЭМ переменного тока, а также однофазного и трехфазного ТР на холостом ходу и с нагрузкой, что необходимо учитывать при эксплуатации, модернизации и конструировании указанных видов электрооборудования.
Однофазное пульсирующее МП
Для понимания возникновения магнитного поля (МП) в электромашине (ЭМ) и трансформаторе (ТР) рассмотрим МП витка провода сечением контура S с переменным током i, который находится в МП с напряженностью поля H, магнитной индукцией В, магнитным потоком Ф, сопротивлением трубки МП, равным Rм. Тогда по закону полного тока можно записать: