При создании линейных индукционных машин для перемешивания сплавов в печах используют медь в обмотках и сталь для магнитопровода [1]. Результирующее качество работы линейной индукционной машины и конфигурация магнитного поля определяются эффективностью использования материалов. Кроме того, важны схемотехника обмоток и конструкция сердечника индукторов продольного и поперечного магнитного поля, которые в свою очередь определяют особенности несимметрии, результирующее тяговое усилие, а также потери [2]. Совокупность индукционной машины (ИМ) и преобразователя частоты (ПЧ) образует комплекс МГД-перемешивания алюминия [3]. Оба устройства в составе технологического комплекса отличаются специфическими электромагнитными режимами, поэтому их проектирование предпочтительно выполнять совместно. Наибольшее распространение получили трехфазные и двухфазные индукторы, реже применяют многофазные индукционные машины [4]. Конструктивные решения укороченных линейных индукционных машин разнообразны, а варианты включения обмоток многочисленны. В первую очередь надо рассматривать схемы трех-, четырехзонных индукторов [5], отличающихся простотой и эффективностью.
Постановка задачи. Перед проектированием МГД-устройств выполняют инженерный расчет основных размеров и приближенное определение интегральных характеристик [6]. Для моделирования электромагнитного поля в обмотках и сердечнике индукционной машины создают адекватную математическую модель и ее численную реализацию. Этот этап позволяет проверить и уточнить первоначальную приемлемую конфигурацию индуктора [7]. В результате моделирования чаще оценивают совокупность дифференциальных характеристик, от которых переходят к расчету тягового усилия. Важнейшим результатом математического моделирования, как правило, является детально проработанная конфигурация индукторов, пригодная для проведения проектирования [8]. Однако для уточнения интегральных параметров целесообразно выполнить еще один этап исследования, применив численный расчет нелинейной многофазной магнитной цепи ИМ, а затем, в ходе построения комплекса оборудования, изучить особенности согласования индуктора с инвертором [9].