Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Направление нане- б) а) Рис. З-ЗО. Вихревые токи в стальном сердечнике. денной э. д. с. и совпадающих с ней по направлению вих. ревых токов определяется по правилу правой руки. В результате взаимодействия этих токов с магнитным полем того же постоянного магнита создается электромагнитная сила и возникает тормозной момент, необходимый, например, для работы электросчетчика. Вихревые токи возникают также в результате изменения магнитных потоков, пронизывающих металлические сердечники (рис. 3-30,а и 3-31,а1; ко- те) ) жухи и другие части электрических ашик и апп .
Рис. 3-31. Вихревые токи в якоре влектрическоа машины. ратов. В этом случае зиха — сердечннк якоря насснянна; ив рЕвые тоКИ нЕ тОлько наГрЕ- сердечняк на стальных днскоа. ' вают металл, по которому они проходят, но и создают свои магнитные поля, которые противодействуют причине, их вызывающей.
Нагревание вихревыми токами происходит за счет расхода электриче,. ской энергии и преобразования ее в тепловую, которую называютпотерей от вихревых токов. Мощность удельных потерь в стали от вихревых токов выражается в ваттах на килограмм. Вихревые токи можно использовать в печах и в нагревательных устройствах различного назначения. В злектрических машинах и аппаратах вихревые токи обычно нежелательны, так как вызывают дополнительные потери и снижают их к. н. д.
Для уменьшения вихревых токов применяются сердечники, выполненные из сортов стали с повышенным удельным злектрическим сопротивлением стали, содержащие. 0,5 — 4,8% кремния. Кроме того, сердечники машин, в которых наводятся вихревые токи, набираются' из тонких (0,1 — 0,5 мм) изолированных друг от друга листов стали (рис. 3-30,б и 3-31,б).
Э-4б. Индуктивность. Элоктродвюкуц(ал сила самоиндукнни При прохождении тока по цепи каждый контур или виток катушки пронизывается собственным магнитным потоком, который называется лолюком самеиндуккии Фг. Сумма потоков самокндукции всех витков контура или катушки называется п.о. т о к о с ц е п л е н и е м с а м он н д у к ц н и Фг. Прн постоянной магнитной проницаемости среды магнитньйг поток и потокосцепление самоиндукции пропорциональны току. Отношение потокосцепления самоиндукции к току контура или матушки прн неизменной магнитной проницаемости среды постоянно и называется и н д у к т н вностью; Х.
= Фр/1. (3-35) Индуктивность характеризует связь потокосцепления самоиндукции с током контура. Единицей измерения индуктнввости в системе СИ служит г е н р и (Г): Гч'г 1 Ва В ° с [Ц = ~ — '-~ = — = -л- —— Ом с,= Г. Ом-секунда или генри — крупная единица, позтому часто пользуются дольными единицами — миллигенрн (1 мГ = 1 10 ' Г) и микрогенри (1 мкГ = 1 10 ' Г). Условное обозначение участка цепи, обладающего индуктивностью, показано на рнс, 3-32. Определим индуктивность кольцевой катушки.
Потокосцепление кольцевой катушки (3-20) трс=ыФ=Р, ~ 8, а индуктивность ее Чл ша а,= — =р — Я. ( . а (3-36) Таким образом, индуктивность катушки зависит от размеров катушки, от числа витков и от магнитной проницаемости среды (сердечника): Рис. 3-32. Условное оеоаначеиие индуктивности. )т), етч л») 1.. ! Пример 3-9. Длина катушки 30 см, диаметр ее 5 см, число витков 2000. Сердечник нематнитныа (Р = ре). Определить индуктивность катушки. Р е ш е и и е. Индуктивность катумки определяем по (3-30) ил5 2' ° 10а ° к ° За 1еч Е р — 125 ° 10 в 32 МГ.
О,З ° 4 Всякое изменение тока в цепи (в контуре) сопровождается изменением магнитного потока и потокосцепления самоиндукции, а следовательно, возникновением э, д. с., которая в этом случае называется э. д. с. с а м о н н д у кц и н .
Явление возникновения э. д. с. в контуре вследствие изменения тока в этом контуре называется с а м о и ндукцией. Величина э. д. с. самоиндукции определяется по (3-29): отсс ее= —— о( или, заменив сггс = д (т'.1), получим: сок . а (ьб ч( Ф ' и'1 с(1' (3-37) Следовательно; а. д. с. самоиндукции пропорциональна индуктианости и скорости изменения така в цепи. Направление э. д. с. самоиндукции определяется по , закону Ленца. При увеличении тока, т. е.
при с(1!с(1-»0, э. д. с. ес отрицательна н, следовательно, направлена встречно току; наоборот, при уменьшении тока,.т. е. при с/1/сУ ( 0 э. д. с. еь положительна и, следовательно, направ- лена одинаково с током. Пример 3-10. Определивь э. д, с. самоиндукции, если в цепи с ин. дуктивностью 5 мг ток уменьшается со скоростью 600 А/с. Решение, Так как скорость уменьшения тока о//о/ 600 А/с, га э.
д. с. самоиндукции е,= — Š— =5 ° 1О-а.600-3 В. от а 3-47. Энергия магнитного поля При включении цепи, обладающей сопротивлением и индуктивностью, на постоянное напряжение ток в ией от нуля постепенно увеличивается до своего конечного значения 1= О/т. откуда пт У /г — еь = /г + 1 г ° ог ' (3-38) Таким образом, напряжение на зажимах цепи состоит из двух слагающих, Первая слагающая напряжения /г определяется по закону Ома. Вторая слагающая напряжеш ния Š— равна по величине и противоположна цо направлещ нию еь, она уравновешивает возникающую в цепи э.
д. с. самоиндукцни. 94 Одновременно с возрастанием тока в окружающем про- странстве создается магнитное поле, в котором сосредото- чивается часть энергии, израсходованной источником тока. Эта энергия проявляет себя, 'например, при коротком за- мыкании цепи, обеспечивая прохождение тока до тех. пор, пока оиа не будет полностью израсходована на нагрева- ние проводников цепи.'6иа также обнаруживается по си- ловому воздействию на провод с током, расположенный в данном поле.
При включении цепи на постоянное напряжение в про- цессе увеличения тока в катушке будет индуктироваться сп э. д. с, самоиндукции еед = — Š—, Применив второй за- оС кон Кирхгофа, напишем: У+еь=/г, Умножив обе части уравнения (3-38) на произведение сЖ, получим: И с(1 = Дс с(1 + 1с' с(с'. Левая часть этого уравнения выражает собой энергию, полученную цепью за время с(1, правая часть того же уравнения показывает, что часть энергии сасс(1 расходуется на нагревание проводов цепи, другая же часть полученной энергчи Ы Й запасается в магнитном поле цепи. Суммируя приращения энергии при увеличении тока от нуля до значения 1, получим энергию, запасенную в магнитном поле цепи: с Фм К.!' Чг/ о (3-39) 3-43.
Взаимная индуктивность ( Явление индуктирования э. д. с. в одной цепи (катушке) при изменении тока и другой цепи (катушке) называется взаимной индукцией. Ток 1„проходя по виткам первой катушки (рис. 3-33,а), вызывает магнитный поток, часть которого Фзв пронизы- а) ф~ Ркс. 3-33.
Магявтаая связь двух катушек. вает витки второй катушки газ„образуя потокосцеплеиие взаимной индукции Ч"„ = гааспта. Магнитный поток срта, а следовательно, и потокосцепление пропорциональны току 1„ т. е. Ч"за = М,1а или Мха = зута1 1,. (3-40) Отношение потокосцепления одной катушки к току другой катушки, возбуждающему это потокосцепление, называется взаимной индуктивностью двух к а ту ш е к (цепей). Из сопоставления (3-35) и (3-40) следует, что единица измерения взаимной индуктивности та же, что и самоиндукции, т.
е. генри (Г). Ток 1„проходя по вяткам второй катушки (рис..3-33, б), ' вызывает магнитный поток Фт, пронизывающий витки первой катушки в„ образуя потокосцепленне взаимной индукции Ч'т = ю Фт. Аналогично рассмотренному выше случаю выражения потокосцепления и взаимной индуктивности имеют вид: Чт =Мт13 или Мт =ЧЫ11а (3-41) причем можно доказать, что всегда для двух контуров Мм=Мт=М т, е. индексы при М не нужны, Взаимная индуктивность зависит от числа витков катушек, от их размеров и формы, от взаимного расположения и от магнитной проницаемости среды.
При изменении тока,в первой катушке изменяется потокосцепление взаимной, индукции н согласно 'закону электромагнитной.индукцйш (3 3-12» во второй катушке индуктируется э.д,с. взаимной инду кции е. = — — = — М -Т. ВЧ'м Ю, Ж ЫТ (3-42) При. изменении тока во второй катушке также изменяетсй поуокосцеплеиие взаимной индукции и в первой катушке индуктируется .э. д. с. взаимной индукции ВЧ'т ВЦ е,= — — = — М-- ш й (3-43) Таким образом, величина в.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
