Электрофизика

Особенности применения теоремы вириала для магнитных систем с квазибессиловыми обмотками

Г. А. Шнеерсон^a, С. Л. Шишигин<sup>b

a</sup> Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 195251 Санкт-Петербург, Россия
^b Вологодский государственный университет, 160000 Вологда, Россия

Аннотация: Показано, что в магнитной системе с тонкостенной уравновешенной обмоткой, близкой к бессиловой, возможно существенное увеличение параметра $\theta=W_M\gamma/M\sigma_M$, который, согласно теореме вириала, характеризует отношение энергии магнитной системы $W_M$ к массе оборудования с плотностью материала $\gamma$, в котором под действием электромагнитных сил имеет место механическое напряжение $\sigma_M$. В квазибессиловой магнитной системе основная часть обмотки находится в состоянии локального равновесия и лишь в относительно небольшой части оборудования имеет место напряженное состояние. Эта часть определяет массу всей системы, и эта масса может быть минимизирована. Построены конфигурации уравновешенных тонкостенных обмоток, на границах которых выполнены одновременно два граничных условия - отсутствие нормальной к границе компоненты индукции и постоянство произведения индукции на радиус. Рассмотрен пример системы, состоящей из основной части – последовательности уравновешенных “поперечных” модулей в форме плоских дисков, и концевых частей, состоящих из комбинации “поперечных” модулей и “продольных”, имеющих вид вытянутых вдоль оси колец с уравновешенными торцевыми частями. Показано, что в рассмотренной системе характерный безразмерный параметр $\theta$ при неограниченном росте числа элементов основной части может достигать значения около 24, а при изменении числа этих элементов в пределах 20–40 изменяется от 6 до 9.

Ключевые слова: квазибессиловое магнитное поле, энергия поля, масса магнитной системы, теорема вириала, минимизация отношения массы к энергии.

Поступила в редакцию: 06.09.2021
Исправленный вариант: 10.10.2021
Принята в печать: 11.10.2021

DOI: 10.21883/jtf.2022.02.52022.249-21

Реферативные базы данных:

•