Электротехника конспекты и примеры решения задач

Электротехника, физика
Лабораторная работа
Задачи по физике
Задачи курсового расчета
Атомная энергетика
Ядерные реакторы
  • Ядерная реакция
  • Авария  на ЧАЭС
  • Антуан Беккерель
  • Ядерный топливный цикл
  • Степень опасности РАО
  • Лазерная трансмутация
  • География транспортировки ядерных
    отходов в России
  • Новоуральск и ядерные отходы
  • СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
    АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
  • ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ
  • Атомные электростанции (АЭС)
  • Главным сооружением АЭС
    является энергоблок
    .
  • Физика атомного ядра
  • Радиоактивное излучение
  • Выделение энергии при делении
    тяжёлых ядер
    .
  • Зал управления Ленинградской АЭС
  • Математика
    Примеры решения типовых задач
    Начертательная геометрия
    Лекции и конспекты
    Виды проецирования
    АКСОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ПРОЕКЦИИ
    Типовые задачи и методика решений.
    Информационные сети
  • Канальный уровень управления передачей
  • Физический уровень управления передачей
  • Мейнфреймы
  • Серверы рабочих групп
  • Характеристики и протоколы
    транспортной сети ИВС.
  • Стек TCP/IP
  • Защита вычислительных сетей.
  • Стандарт  криптозащиты
  • Стандарт Fast Ethernet.
  • Многосегментные локальные сети
  • Мосты и коммутаторы
  • Фиксированная маршрутизация
  • Изысканное искусство
    Курс лекций по истории искусства
    Декоративные цветы
  • Декоративные цветы из ткани
    для украшения интерьера
  • Технология изготовления цветов
  • Изготовление тычинок и пестика
  • Гофрирование деталей
  • Выкройки и сборка цветов
  • Ромашка
  • Космея
  • Колокольчик делают из крепдешина
    или тонкого шелка
  • Шиповник
  • Лилия
  • Тюльпан
  • Орхидея
  • Ирисы – прекраснейшие цветы.
  • Гвоздика персидская (махровая)
  • Фиалки лучше делать из шелка
  • Анютины глазки
  • Душистый горошек
  • Ветка цветущей яблони
  • Жасмин махровый
  • Декоративная листва
  • Отделочные цветы из ткани
    для украшения одежды
  • Цветы из капрона на проволочном
    каркасе
  • Материалы и инструменты
  • Бумажные цветы
  • Исследование магнитных цепей

    1 Характеристики ферромагнитных материалов в стационарных магнитных полях.

    2 Магнитные цепи постоянного потока.

    3 Магнитные цепи переменного потока.

    Основные понятия по теме

    В электротехнике нашли широкое практическое применение ферромагнитные материалы, в которых . Магнитная проницаемость  некоторых современных магнитных материалов, например, пермаллоя (сплава железа и никеля с различными присадками), может превышать в сотни тысяч раз магнитную проницаемость . В настоящее время, все большую роль стали играть ферромагнитные полупроводники, называемые ферритами [3].

    Ферромагнетики обладают особым свойством – способностью намагничиваться в магнитном поле. Стержень из ферромагнитного материала, например, помещенный в магнитное поле катушки, через которую протекает ток, намагничиваясь, начинает проявлять сильные магнитные свойства. Сущность происходящего процесса связана с электрическими токами в веществе (преимущественно с вращением электронов вокруг своей оси, получившей название спина электрона). У ферромагнетиков магнитные свойства обусловлены собственными (спиновыми) магнитными моментами электронов. При определенных условиях в кристаллах могут возникать обменные силы, в результате которых магнитные моменты электронов ориентируются параллельно друг другу и возникают области спонтанного (самопроизвольного) намагничивания, называемые доменами. В пределах каждого из доменов ферромагнетик спонтанно намагничен до насыщения и имеет определенный магнитный момент. Направления магнитных моментов отдельных доменов (областей) различны, вследствие чего в отсутствие внешнего поля суммарный момент ферромагнетика равен нулю. Под действием внешнего поля намагниченные области ориентируются в направлении поля и тем самым во много раз усиливают внешнее поле. В этом случае все области спонтанного намагничивания сориентированы вдоль внешнего поля, наступает насыщение ферромагнетика, поэтому значение магнитной проницаемости значительно больше для ферромагнитных материалов, чем для неферромагнитных. А, следовательно, в ферромагнитных материалах при одной и той же напряженности магнитного поля магнитная индукция также во много раз больше, чем в неферромагнитных материалах. Большая магнитная проницаемость ферромагнетиков используется для того, чтобы усиливать магнитные поля в электрических машинах и аппаратах.

    Если вектор магнитной индукции поля, созданного током катушки в неферромагнитной среде, , то в намагниченном ферромагнетике имеется добавочное поле, которое характеризуется магнитной индукцией . Это добавочное поле усиливает поле, создаваемое током катушки. Вектор намагниченности   намагниченного ферромагнетика и вектор  совпадают по направлению и связаны между собой зависимостью .

    Вектор магнитной индукции результирующего поля намагниченного ферромагнетика B в этом случае равен геометрической сумме векторов  и :

    .

    Следует отметить, что намагниченность  характеризует состояние ферромагнетика при намагничивании, магнитная же индукция – силовое воздействие магнитного поля на ток или свойство переменного магнитного поля возбуждать электрическое поле. Отношение магнитной индукции  к напряженности поля , т. е. магнитная проницаемость , для ферромагнетиков имеет большое значение и непостоянна, что существенно затрудняет расчеты. Так как зависимость  для ферромагнетиков нельзя точно описать аналитически, то для каждого ферромагнитного материала эту зависимость устанавливают опытным путем, строя кривую намагничивания . Впервые закономерности намагничивания ферромагнетиков были исследованы А. Г. Столетовым в 1871 г. Эти исследования послужили основой расчета магнитных цепей электрических машин и аппаратов, сыграли важную роль в развитии электротехники.

    Если поместить ферромагнетик, не подвергавшийся воздействию магнитного поля, т. е. магнитный момент которого первоначально был равен нулю, в магнитное поле, то линия  на рисунке 2.1 будет соответствовать кривой первоначального намагничивания .

    Если намагнитить ферромагнетик до насыщения (1 на рисунке 2.1), а затем начать размагничивать его, т. е. уменьшать напряженность поля oт  до , получим кривую, которая не совпадает с кривой первоначального намагничивания (1 − 2 на рисунке 2.1), причем в отсутствие внешнего поля () намагничивание ферромагнетика не исчезает и характеризуется некоторым значением , получившим название остаточной индукции.

     


    Рисунок 2.1 – Семейство петель магнитного гистерезиса

    Для полного размагничивания (3 на рисунке 2.1) необходимо к ферромагнетику приложить поле с напряженностью – , имеющее направление, противоположное намагничивающему полю. Значение напряженности магнитного поля обратного знака, необходимое для полного размагничивания ферромагнетика, называется коэрцитивной силой . Способность ферромагнетиков обладать остаточной индукцией дает возможность изготовлять постоянные магниты, свойства которых тем лучше, чем больше коэрцитивная сила ферромагнетика, из которого он выполнен.

    Если периодически намагничивать ферромагнетик в прямом и обратном направлении (например, изменяя плавно значение и направление тока в обмотке кольцевого сердечника, изготовленного из ферромагнетика), то зависимость  имеет вид петли гистерезиса (рисунок 2.1, кривая ). Явление отставания изменений магнитной индукции  от изменения напряженности поля   называется магнитным гистерезисом. Если при периодическом намагничивании максимальные значения напряженности поля достигают насыщения , то получается так называемая максимальная, или предельная, петля гистерезиса (сплошная петля на рисунке 2.1). Если же при  насыщение не достигается, т. е. , то получаются петли, называемые частными гистерезисными циклами (пунктирные линии на рисунке 2.1). Частных циклов может быть сколь угодно много, и все они будут находиться внутри предельной петли гистерезиса. Соединив вершины частных гистерезисных циклов, получают основную кривую намагничивания, которая практически совпадает с кривой первоначального намагничивания (кривая  на рисунке 2.1). Следует отметить, что кривая первоначального намагничивания может быть разбита на три участка: участок , на котором магнитная индукция возрастает пропорционально напряженности поля ( имеет прямолинейный характер), так как ферромагнитный материал не насыщен; участок , называемый коленом кривой намагничивания, который характеризуется все большим насыщением ферромагнитного материала, вследствие чего темп роста магнитной индукции уменьшается, а также уменьшается значение магнитной проницаемости , и участок , где зависимость  становится почти прямолинейной, имеющей небольшой угол наклона к оси абсцисс, − этот участок соответствует значительному насыщению ферромагнитного материала; следовательно, в этом случае увеличение напряженности поля приводит лишь к незначительным приращениям магнитной индукции.

     Если магнитную индукцию выражать в , а напряженность поля – в , то площадь петли гистерезиса будет выражаться в . Следовательно, площадь петли гистерезиса численно равна энергии, затрачиваемой за один цикл перемагничивания единицы объема ферромагнетика. Величины  являются основными характеристиками ферромагнитных материалов, в частности максимальная проницаемость  характеризует ферромагнетик с точки зрения возможности  его использования для усиления поля. Значение остаточной индукции  и коэрцитивной силы , характеризующие важнейшие свойства  ферромагнетика, определяются по предельной петле гистерезиса.

    Покупка в интернет магазине товара со скидкой