Электротехника_и_электроника_книга_1_электрические_и_магнитные_цепи_Герасимов_В.Г._ Кузнецов_Э.В.,_Николаева_О.В. (945949), страница 36
Текст из файла (страница 36)
226 Для изучения принципа действия и основных свойств электромагнитных устройств важными являются соотношения, связывающие шсктрические напряжения, токи, мощности и механические силы, моменты, скорости движения, Как правило, в конкретных случаях точные уравнения записать не удается ввиду их сложности, Поэтому широко используются инженерные приближения, в которых пренебрегают цеталями ради выявления основных связей. Электромагнитные величины связаны следующими основными уравнениями, которые изучались в курсе физики.
Закон Фарадея — напряжение на катушке и равно сумме падения напряжения на сопротивлении провода Я1 (закон Ома) и ЭДС е самон нцукции (6.5) и=Я1- е. ЭДС самоиндукции е равна скорости изменения потокосцепления ка~ ушки лв е =- 1'1" — сИ. (6.6) ~й '1лесь интегрирование ведется по поверхности з, ограниченной контуром провода катушки. Закон полного тока — циркуляция вектора напряженности магнитного поля Н вдоль любого замкнутого контура равна сумме электриюских токов проводов, которые пересекают поверхность, ограниченную этим контуром т Нй1 = 1'1' ЛИ, (6.7) т ~лс 1 — вектор плотности электрического тока.
Если контур выбрать илоль силовой линии магнитного поля, которая охватывает ж витков ка~ушки с током 1, то у' Нг)1 = иб (6.8) Уравнение для источников магнитной индукции (замкнутость сиююых пиний) ц В1а=О, (6.9) т ~ с. магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю. Ф !'!1!! /.-11!!'!С- 1 1 !1! 1 1! 11! ! 1 1!11111 ! '! 1,И!!1 11 1 1! 11 д1~1 ! 1 ~)!1ф. а / 1~ А /ь / ! / 1! !! 11 ! / ! 1 / / гдз!!!!!гоб ~ !1 а!1111 !Я !1 ! ! ~ 1! !! !!', !1 1 ь ьо/!!!1!!ьг! / х /!!''-/ ~/10 / Ф-~~Ф /// !н ть! я// Рис.
6.6. К задаче 6.1. Источники магнитного поля с током ! . 1 — прямой яролод; 2 — виток; 3 — соленоид с ферромагнитным сердечником; 4 — тороидальная катушка с ферромагнитным сердечником; 5 — соленоид 228 Из этих уравнений следует, что для установления связи между током и напряжением необходимо знать соотношения между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля. В свободном пространстве В = доН.
Для ферромагнитных материалов эта связь рассмотрена в 8 6.2. Для упражнений предлагаем решить следующие задачи. Задача 6.1. На рис. 6.6 изображены источники (1 — 5) магнитного поля и пять картинок (А — Д) магнитных силовых линий. Записать строку, устанавливающую соответствие номеров рисунков (для каждого из источников какая картина поля) .
Ответ; 1 — Б, 2 — А, 3-Д', 4 — В, 5 — Г. Задача 6.2. Определить правильную полярность включения вольтметра и значение ЭДС, возникающей в прямоугольном контуре на рис. 6.7, а, при перемещении его подвижной части аЬ в однородном магнитном поле Земли, если В =10 а Тл, ! =10 м/с, 1 = 1 м. Ответ: + внизу,1 мВ. Задача 6,3, Определить правильную полярность включения вольтметра и значение ЭДС в контуре на рис. 6.7, б при увеличении магнит ной индукпни по линейному закону В = аг, где в = 1 Тл/с. Плошадь контура я =10 м'. Ответ; + вверху, 10 мВ.
а) Рис. 6.7. К задачам 6.2 (а) и 6.3 (б) ! Ь ! ! Рис. 6.а. К задаче 6.4 Задача 6.4. Определить направление поступательного движения без грения в однородном магнитном поле подвижной части аЬ прямоугольного козпура с источником тока 1 = 1 А на рис. 6.8. Определить значение силы. В =1 Тл, Т = 1 м.
аЬ Ответ; вправо, 1 Н. БЯ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Экспериментально получено, что в однородном магнитном поле свойг!ва ферромагнитного материала описываются гистерезисной зависимостью, зависящей от предыстории намагничивания. Если материал предварительно размагничен, то при первом намагничивании (увеличение Н от О до Н ) зависимости В(Н) соответствует кривая первоначального намагничивания ! Рис, 6.9, пунктирная линия) . Уменьшение Н приведет к уменьшению В, ю! по другому закону.
Рис. 6.9. Петля гнссерезиса при циклическом персмагничиаании зз9 Рис. 6.10. Семейство петель при разных амплитудах Н м агл гт гг 70 в в г в ага г,и гь ва га га ьв ьи и га ьг 70 ав ае йг КЩм 0 Г г В Е В В 7 В В(а) ф ги 30 40 й) й7 70 00 00 (б) 0 гви еа) и 000 н,вги Рис. 6.11, б. Кривыс намагничивания ферромагнитных материалов в силь ных полях. 1 — литая сталь 10895; 2 — 1512 (листовая горячекатаная); 3 — 34!1 (листовая холоднокатаная) Рис.
6.11, а. Кривые намагничивания ферромагнитных материалов: 1 — литая сталь 10895; 2 — 1512 (листовая горячекатаная); 3 — 3411 (листоваи холоднокатаная); 4 — 1212 (листовая); 5 1410 (листовая); 6 — оермаллоп 230 При послецующих циклических изменениях напряженности магнитного поля по синусоидальному закону магнитная индукция изменяется по гистерсзисной зависимости, которая на рнс. 6.9 представлена п с тл е й г и с те ре з и с а со стрелками, указывающими направления изменения.
Если увеличивать амплитуду Н, то размеры петли увелинн чатся вплотьдо предел ь ной петли гистсрезиса. Прн этом вершины семейства петель при разных амплитудах (рис. 6.10) располагаются на пунктирной о с н о в н о й к р и в о й н а м а гн и ч и в а н и я, которая практически совпадает с кривой первоначального намагничивания. Форма петли гистерезиса зависит от скорости изменения величин и вида зависимостей от времени. Если изменения очень медленные, то петля гистерезиса назгпвается статической. Характерными параметрами симметричной петли явля7отся (см. рис. б.!0) значения В = В (при Н=О) — остаточная магнитная индукция и Н=Н с (при В=О) — коэрцитивная сила. Качествоферромагнитного материала зависит от крутизны основной кривой намагничивания на участке от пуля до индукции насыщения (В на рис. 6.9).
Для описания крутизны характеристики используют понятие с т а т и ч е с к о й м а г и и т и о й и р о н и ц а е м о с т и д =В/Н. Эти параметры ст используют в качестве характеристик материала и для их классификации. Наиболее крупное поцразделение ферромагнитных материалов при классификации проводится по значениям Н,. Если Н ( 4 кЛ/м, то с' с материал называют м а г н и т л о - м я г к и м, в противном случае— м а г и и т н о - т в е р д ы м. Магнитно-мягкис материалы псремагиичиваются при малых значениях папряжеппости магнитного поля.
Как правило, оци имеют небольшие значения В, т. е. незначительную остаточную намагниченность, г небольшую площадь петли гистерезиса. Поэтому такие материалы используются для маглитопровоцов. Магнитно-твердые материалы, напротив, имеют значительную остаточную намагниченность и применяются для изготовления постоянных магиитов. Для магпитно-мягких материалов форма петли пс имеет существенного значения, так как петля очень узкая. Поэтому опи характеризуются основной кривой намагничивания, и зависимостью удельных потерь эпергии (площадь петли гистсрезиса) от магнитной индукции. К магнитно-мягким материалам относятся электротехнические стали, псрмаллои и ферриты.
В устройствах, работающих па низкой частоте или на постоянном ~оке, используются детали из сортовой лелегированиой (иизкоуглеропистой) электротехнической стали. В обозначении марки этой стали первая цифра — класс по виду обработки давлением (1 — горячека~аная и кованая, 2 — калиброваная), вторая цифра — тип по содержанию кремния (Π— сталь нелегировалцая и т.
д.), третья цифра — группа по основному нормируемому параметру (8 — коэрцитивпая сила), последние две цифры — значение основного нормируемого параметра. Па рис. 6.1$ кривая 1 представляет кривую намагничивания стали 10895. В большинстве ЭУ с переменными магнитными полями для уменьшения потерь энергии используются листовые электротехнические стаял, Числовое обозначение марки стали содержит четыре символа. Первая цифра — классы структурного состояния и вида прокатки (1 — горячекатаная изотропная, 2 — холодлокатаная изотропиая, 3 — холодноьатаная аиизотропная), вторая цифра — виды по содержанию кремлин (Π— до 0,4%, 1 — от 0,4% до 0,8%, ..., 5 — от 3,8% до 4,8%), третья 231 р„,йг!ч йЮ и еэь () (В В,тл 0 ЯГ !О 15 йн,тл Рис.
6.! 2. Характеристики магнитных ноторь: ! — электротехническэл сталь 1511; 2 — сталь 3413; 3 — стель 3412 Рис. 6.13. Характеристики удельной реактивной мощности намагничивания на частоте 50 Ги: ! — сталь 15!1 (0,35 мм); 2— стель 34!2 (0,35 мм) 232 цифра — группа по основной нормируемой характеристике (О— р, — удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц в Вт/кг, 1 — р,, 2 — р, „, —  — магнитная индукция в магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м, 7 — В, о) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
