Электротехника_и_электроника_книга_1_электрические_и_магнитные_цепи_Герасимов_В.Г._ Кузнецов_Э.В.,_Николаева_О.В. (945949), страница 35

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 35)

Бслн е положительная, то ЭДС чшают направленной как Л. Для определения направления ЭДС тшобно также использовать правило правой руки. Направление ЭДС т~ азывают четыре пальца правой руки, когда силовые линии входят в ч:щонь и отведенный большой палец указьюает направление движения н повода. 221 ЭДС, наводимая в катушке, равна (6.2) где Ф вЂ” потокосцепление катушки с магнитным полем (Вб) . Изменение потокосцепления может происходить в результате изменения поля и(или) движения катушки. ЭДС направлена таким образом, что вызванный ею ток создает магнитное поле, уменьшающее,изменение потокосцепления. Заметим, что в ряде учебников формулу (6.2) записывают со знаком плюс в правой части.

Выбор вида формулы зависит от условно-положительного направления ЭДС. В нашем случае ЭДС самоиидукцни направлена по току в катушке. Рассмотрим некоторые примеры ЭУ с индукционным действием. Д р о с с е л ь — ЭУ, которое используется в цепи как индуктивная катушка для регулирования тока или в электрическом фильтре. Поэтому главная забота при конструировании дросселя — достижение больших индуктивностей и малых потерь энергии при малых затратах материалов. Так как индуктивность равна отношению потокосцепления катушки к току, эти требования удается выполнить при использовании катушки с большим количеством витков и с ферромагнитным сердечником.

Устройство дросселя схематически представлено на рис. 6.1. Витки катушки 1 охватывают левый стержень ферромагнитного сердечника 2. Сечения провода одного витка условно показаны двумя кружками со знаками направлений тока ("точка" — к наблюдателю, "крестик" — от наблюдателя). При таком направлении тока в витках катушки векторы магнитной индукции в левом стержне сердечника направлены, согласно правилу "буравчика", вверх. Напомним, что направление тока задает направление вращения винта, а его поступательное движение соответствует направлению векторов магнитной индукпии. Топографию векторного поля магнитной индукции принято описывать картиной силовых магнитных линий.

Векторы магнитной индукции, Рис. бд. устрояство дросселя ттт 7 Рис. 6.2. Схематическое устройство трансформатора как касательные, задают направление силовых магнитных линий в каждой точке пространства. Густота силовых линий пропорциональна значению магнитной индукции. Относительная магнитная проницаемость ферромагнитного сердечника д, > 1. Поэтому практически все силовые линии большей частью располагаются в сердечнике. Ферромагнитный сердечник усиливает магнитное поле, возбуждаемое обмоткой, и увеличивает ЭДС самоиндукции. Однако ижза нелинейности свойств ферромагнетиков приходится идти на некоторое снижение эффективности конструкшги, вводя немагпитный зазор 3 в сердечник.

Зазор линеаризует свойства дросселя. Кроме того, переменный зазор позволяет регулировать значение нндуктивности. Подробнее дроссели рассматриваются в 265. Т р а н с ф о р м а т о р — устройство, которое содержит две или больше неподвижных обмоток, связанных магнитным полем и преобразует параметры электрической энергии (напряжение, ток), Первичную обмотку 1 включают к источнику электрической энергии, а к вторичной обмотке 2 включают приемник электрической энергии (рис. 6.2). Передача электрической энергии между обмотками осуществляется с помощью переменного магнитного поля, которое создает ЭДС в цепи вторичной обмотки.

Для удешевления трансформатора и уменьшения потерь энергии желательно увеличение магнитного потока каждого витка вторичной обмотки. Это достигается с помощью замкнутого ферромагнитного сердечника 3. При этом магнитное поле усиливается и концентрируется в области сердечника. Конфигурация сердечника выбирается таким образом, чтобы получить наибольшую магнитную связь обмоток (взаимную индуктивность), наилучшим образом использовать свойства ферромагнитного материала, уменьшить магнитное поле вне сердечника (поле рассеивании). На рис.

6.2 пунктиром изображены две характерные магнитные силовые линии. Трансформа~ оры рассматриваются в гл. 2 кн. 2. Измерительный индукционный датчик перем е щ е н и й — ЭУ (рис. 6.3), в котором перемещение катушки 1 223 Рис. 6.3. Устрайстао индуктивнсгс датчика перемещений (стрелками указаны векторы скорости )у) в магнитном поле системы с кольцевым постоянным магнитом 2 вызывает ЭДС индукции в катушке. Мгновенное значение ЭДС пропорционально скорости из. менения потокосцепления катушки. Поэтому в преобразователе имеется магнитопровод такой формы, чтобы потокосцспление бьшо большим и линейно зависело от осевого положения катушки. Магнитные силовые линии в области витков катушки имеют радиальные направления (см. две пунктирные линии). Они выходят из внутренней поверхности полюсного наконечника 3 магнитопровода, который имеет форму кольца, и, пройдя небольшой воздушный зазор, входят в цилиндрический сердечник 4 магнитопровода.

Э л е к т р о маши нный генератор — ЭУ,используемоедля преобразования механической энергии рабочей машины в электрическую энергию (рис. 6.4) . Генератор постоянного тока имеет цилиндрический ротор 1 с многосекционной обмоткой, которая подключается с помощью коллектора и компактных щеток 2 к приемнику энергии. На цилиндрическом статоре 3 имеются катушки возбуждения 4 с постоянными токами (или постоянные магниты), которые создают посто.

янное магнитное лоле. Силовые линии магнитного поля изображены на Рис. 6.4. Схематическое усгрсйсгвс юнсратсра ссстсандсгс тока 334 рисунке пунктиром. Они рисуются следующим образом. Направления токов в катушках возбуждения чередуются так (см. "крестик" и "точку" в сечениях проводов катушек возбуждения), чтобы направления силоВых линий в катушках чередовались. Эти направления определяются правилом буравчика, Так, катушка, помеченная цифрой 4, создает поле, силовтае линии которого направлены в статор.

Поэтому здесь образуется Я (южный) полюс статора, Соседние полюсы — М, т. е. противоположные. Силовая линия магнитного поля проходит через соседние полюса, замыкаясь через статор и ротор. При вращении ротора, укрепленного на валу в подшипниковых опорах, в проводах его обмотки наводится ЭДС и между щетками образуется постоянное напряжение. Эффективная конструкция генератора должна содержать ферромагнитный магнитопровод — статор и ротор с минимальным воздушным зазором.

Генераторы различных типов рассматриваются подробнее в гл. 3, 4, 5 ки. 2. Электродинамическое действие проявляется в устройствах, в которых, как правило, имеются подвижные элементы (например, в электромагнитных реле, электрических двигателях, электроизмерительных приборах). Основное назначение таких ЭУ вЂ” создание механических сил, моментов. Поэтому в устройствах такого типа, как правило, име~ется ферромагнитные части с воздушными зазорами. В этих ЭУ в той или иной мере присутствует и индукционное действие. Заметим, что в любом ЭУ в должной мере проявляется электродинамическое действие.

Сила, действующая на провод с током равна Р' = 2" ! И! х В, (6.3) где интегрирование ведется по всей длине провода, находящегося в магнитном поле. Направление силы можно определить также по правилу левой руки. Направление силы указывает отведенный большой палец левой руки, когда магнитные силовые линии входят в ладонь и остальные пальцы направлены вдоль провода в направлении тока.

Для ЭУ с ферромагнитными частями не всегда удается использовать аыражения для силач в явной форме. Тогда расчеты выполняют через >нергию. Задают малое перемещение ах подвижной части ЭУ и определяют изменение энергии магнитного поля п)Р, Составляющая силы в направлении, обратном перемещению, равна (6.4) х Рассмотрим некоторые примеры ЭУ с электродинамическим дейстаисм, ! 5 Зак ЛУЯГ 225 Рис.

б.5. Схематическое Гсгрояст. ио эисктромегиитиого рекс Э л е к т р о м а г н и т н о е р е л е — устройство, в котором силы используются для переключения электрических контактов. Реле позволяют осуществить дистанционное управление, управление в электрически несвязанных цепях, управление в высоковольтных или сильноточных цепях слаботочными сигналами. Реле (рис.

6.5) содержит обмотку 1 с управляющим током, магнитопровод 2 Лдя усиления и концентрации поля, подвижный якорь 3, возвратную пружину 4, коепакты управляемой цепи 5. При увеличении тока обмотки до определенного значения (до тока срабатывания) сила 1', созданная магнитным полем, преобладает над силой возвратной пружины и якорь притягивается к полюсу на сердечнике катушки. Одновременно рычаг, скрепленный с якорем, перемещается и размыкает контакты управляемой цепи. При уменьшении тока (ток размыкания) возвратная пружина вернет якорь и контакты замкнутся.

Реле рассматриваются подробнее в гл. 1 кн. 2. Элок т ри ческий двигатель -ЭУ,преобразующееэлектрическую энергию в механическую. Двигатель постоянного тока имеет в принципе такую же конструкцию, как и генератор постоянного тока (см. рис. 6.4), Обмотка ротора подключается с помощью коллектора и контактных щеток к источнику электрической энергии. В обмотке возбуждения так же задается постоянный ток, который создает постоянное магнитное поле.

Это поле воздействует на обмотку ротора и па намагниченный ферромагнитный ротор и создает вращающий момент, Если врагпающий момент будет больше противодействующего, то ротор начнет вращаться, Заметим, что одновременею при вращении ротора в проводах его обмотки наводится ЭДС, которая практически равна приложенному напряжению. Аналогично в электрическом генераторе ток в обмотке ротора, который появляется при подключении приемника, вызывает силы и момент, тормозящий ротор. Необходимость одновременного существования электромагнитной индукции и электродинамического действия лучше всего объясняется законом сохранения энергии.

Характеристики

Список файлов книги