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
  • Для различных материалов петля гистерезиса имеет различную форму. Удельные потери на гистерезис можно вычислить по формуле: , где  – наибольшая магнитная индукция, Тл;   – число полных циклов перемагничивания; – постоянные, выраженные в ваттах на килограмм. Эта формула верна при .

    В зависимости от назначения к ферромагнитным материалам предъявляются различные требования. Необходимо, чтобы ферромагнитные материалы, работающие в переменном магнитном поле, имели малую коэрцитивную силу (и соответственно узкую петлю гистерезиса). Такие материалы называются магнитомягкими. Для магнитомягких материалов . Основными материалами этой группы являются электротехническая сталь, содержащая кремний, сплавы железо – никель типа пермаллоя и др. Магнитомягкие материалы применяют в качестве магнитопроводов в электрических машинах, трансформаторах и приборах, т. е. в качестве магнитных цепей, в которых создается магнитный поток. Использование магнитомягких материалов для электрических машин переменного тока и трансформаторов уменьшает потери мощности в ферромагнитных сердечниках, а применение магнитомягких материалов с малой Вr в электрических машинах постоянного тока позволяет в широких пределах изменять магнитный поток.

    Магнитомягкие материалы с прямоугольной петлей гистерезиса, получаемой за счет специальной технологии обработки, обладают малым значением  и большой , близкой к . Эти материалы широко применяют в вычислительной технике и устройствах автоматики.

    Для изготовления постоянных магнитов и подвижных систем в магнитных компасах требуется большая остаточная индукция и большая коэрцитивная сила (и соответственно широкая петля гистерезиса), которая затрудняет размагничивание. Такие материалы называются магнитотвердыми. У магнитотвердых материалов значение остаточной индукции лежит в пределах , а значение коэрцитивной силы лежит в пределах . К магнитотвердым материалам относятся сплавы железа с алюминием, хромом и вольфрамом, содержащие различные присадки.

    Деление ферромагнитных материалов на магнитотвердые и магнитомягкие условно, так как имеются материалы с характеристиками, отличными от указанных. Следует отметить, что с возрастанием температуры магнитная проницаемость ферромагнитных материалов уменьшается, причем для каждого материала существует критическая температура, при которой он теряет ферромагнитные свойства, превращаясь в парамагнетик. Критическая температура  (точка Кюри) для железа равна , для никеля , кобальта . Ферромагнитные материалы при намагничивании поменяют размеры, вследствие чего они деформируются. Это явление называется магнитострикцией. Однако наряду со свойством изменять размеры при намагничивании ферромагнетики обладают также свойством намагничиваться при растяжении и сжатии. Следовательно, магнитострикционный эффект обратим.

    В рассмотренной ранее теории переменного тока все индуктивности, входившие в различные виды цепей, представляли собой катушки без ферромагнитных (например, стальных сердечников), так что магнитный поток замыкался в неферромагнитной среде. У таких катушек в силу постоянства магнитной проницаемости среды, в которой замыкается магнитный поток, индуктивность  постоянна, т. е. для таких катушек характерна линейная зависимость между намагничивающей силой (НС) или магнитодвижущей силой (МДС)  и магнитным потоком  [1, 5, 6, 7].

    Весьма широкое распространение имеют цепи переменного тока, которые содержат катушки со стальными сердечниками. Цепь переменного тока с такой катушкой (рисунок 2.2) обладает рядом особенностей, которые будут нами рассмотрены.

    Как уже указывалось, у катушек, в которых магнитный поток замыкается в неферромагнитной среде, сохраняется прямая пропорциональность между магнитным потоком и намагничивающей силой, что связано с постоянством магнитной проницаемости  среды. Действительно, из уравнения магнитной цепи следует, что

    ,

    чем и подтверждается линейная зависимость магнитного потока  от намагничивающей силы .

     


     

    Рисунок 2.2 – Схема цепи 2.3 – Зависимость магнитного

    переменного тока, содержащая потока  от намагичивающей

    катушку со стальным сердечникам силы  

    В катушках со стальным магнитопроводом эта прямая пропорциональность сохраняется лишь при малых значениях напряженности магнитного поля. С момента же, когда магнитный поток  достигнет величины, при которой начинает проявляться магнитное  насыщение, эта прямая пропорциональность нарушается, и функция  теряет линейный характер (рисунок 2.3).

    Магнитное насыщение, обусловливающее приведенный характер зависимости  между  и , связано, как известно, с тем, что у ферромагнитных материалов при различной намагниченности магнитная проницаемость не остается постоянной. Кроме магнитного насыщения, в катушке со стальным сердечником будут  иметь место еще два явления, связанных с переменным характером магнитного поля, а именно гистерезис и возникновение вихревых токов. Совокупностью этих трех явлений и будут определяться особенности цепи переменного тока, содержащей катушку с ферромагнитным сердечником.

    Чтобы получить ясное и четкое представление о влиянии каждого из указанных явлений, рассмотрим сначала цепь переменного тока с катушкой, имеющей ферромагнитный сердечник, в предположении, что каждое из явлений существует независимо от остальных, а затем учтем совместный эффект этих явлений. Будем также предполагать вначале, что у катушки отсутствует активное сопротивление . Практически это значит, что влияние сопротивления мало по сравнению с ролью индуктивности в цепи и потому им можно пренебречь.

    Допустим сначала, что ферромагнитный сердечник выполнен из материала, в котором отсутствуют потери от гистерезиса, и что в нем нет потерь от вихревых токов. Когда в цепи протекает переменный ток, в катушке возникает ЭДС самоиндукции, величина которой по закону электромагнитной индукции будет:

    . (2.1) 

    Если в рассматриваемой цепи пренебречь активным сопротивлением катушки, то приложенное к цепи напряжение в каждый момент времени уравновешивает только ЭДС самоиндукции и поэтому согласно второму правилу Кирхгофа можно написать:

    ,

    откуда

    . (2.2)

    Так как приложенное к цепи напряжение синусоидально, то и ЭДС самоиндукции должна быть синусоидальной, а из соотношения (2.1) следует, что и магнитный поток будет в таком случае синусоидальным. Действительно, если предположить, что , то получим, что

      (2.3) 

    или, заменяя −  через , получаем

    .

    Из этой формулы видно, что ЭДС самоиндукции отстает по фазе от магнитного потока на четверть периода, или , и имеет максимальное значение . Отсюда может быть получено выражение для действующего значения ЭДС самоиндукции, а именно

     (2.4)

    (в этой формуле для получения ЭДС в вольтах магнитный поток должен быть выражен в вольт секундах).

    Формула (2.4) является общим выражением для ЭДС самоиндукции, справедливым при синусоидальном напряжении как для катушки с ферромагнитным сердечником, так и для катушки с постоянным значением индуктивности, причем действующее значение ЭДС самоиндукции связывается этой формулой с максимальным значением потока. Если заменить  через , что может быть сделано для катушки с постоянной индуктивностью, то получим:

    т. е. уже знакомое выражение для ЭДС самоиндукции через индуктивное сопротивление  и ток в цепи.

    Уравновешивающее ЭДС самоиндукции напряжение будет в каждый момент времени равно ей по величине и обратно по фазе и может быть поэтому выражено как

    . (2.5) 

    Взаимная связь между величинами  в рассматриваемой простейшей цепи () наглядно представлена векторной диаграммой на рисунке 2.4.

    Покупка в интернет магазине товара со скидкой