В електричних апаратах часто зустрічається розташування частин струмоведучого контуру під прямим кутом (рис. 6, а). Для спрощення завдання при розрахунку вважаємо, що струм тече по геометричній осі провідників і вертикальний провідник йде в нескінченність.
Сила, що діє на елемент перемички dx, дорівнює:
Індукція Вх від напівнескінченного провідника в точці на відстані х від його осі дорівнює:
|
Указаний закон зміни індукції справедливий у всіх точках простору, за винятком х<r .
Сила на ділянці х дорівнює Fx=10-7 i2 ln x/r.Тоді повна сила F, що діє на перемичку на довжині від r до а, дорівнюватиме:
Якщо довжина вертикального провідника кінцева, то індукція насправді менша, ніж це випливає з рівняння , а реальна сила, що діє на перемичку, менше, ніж дає рівняння .
Розподіл сили уздовж перемички представлений на рис. 6, б. З віддаленням від осі вертикального провідника індукція зменшується, що веде до зменшення сили.
У масляних вимикачах та інших апаратах струмопровідний ланцюг може мати вигляд «петлі» (рис. 6, в). На перемичку в цьому разі діє сила як від правого, так і від лівого вертикального провідників, тобто сила буде удвічі більша за ту, яку одержуємо за формулою. Якщо «петля» виконана з провідників круглого перерізу, то силу можна знайти, скориставшись енергетичним методом.
Відомо, що індуктивність П-подібної петлі дорівнює:
Одержуємо:
Формула враховує і силу, що виникає в місці переходу струму з одного провідника в інший.
Якщо довжина l спільномірна з відстанню а, то розрахунок Е.Д.З. необхідно проводити за формулою, що враховує кінцеву довжину вертикального провідника :
Слід зазначити, що сили, які діють на вертикальні провідники і на горизонтальний провідник, в загальному випадку, коли довжини провідників різні, неоднакові.
При розрахунку електродинамічної стійкості необхідно визначати момент Е.Д.З. щодо точки обертання рухомого контакту або щодо точки кріплення. Розрахуємо вигинаючий момент, що створюється Е.Д.З. у точці О кріплення траверси до тяги (рис. 6, в). При цьому будемо вважати, що вертикальні провідники нескінченні і що струм проходить по їх геометричних осях.
Елементарний момент Н-м, у перетині, віддаленому на відстані х від лівого провідника, дорівнює:
Окрім Е.Д.З., від лівого і правого провідників створюється вигинаючий момент за рахунок сили, що виникає в місці переходу струму. Повний момент щодо точки О дорівнює: