Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
На схемах замещения цепей обозначают точками (см. рис. 3.25, бив) одноименные выводы («начало») каждой из катушек. Если токи направлены одинаково относительно одноименных выводов (см. рис. 3.25, б), то катушки включены согласно. Собственное и добавочное потокосцепления в каждой катушке суммируются, т.е. полные потокосцепления первой и второй катушек равны
Ч*і = + 4F)2; 4*2 = 4*22 +4^i-
70
Если токи направлены по-разному относительно одноименных выводов (см. рис. 3.25, в), то катушки включены встречно, т.е.
M-Mi-Yi2, T2-Y22-T2].
Здесь, как и ранее, под направлениями токов следует понимать их выбранные положительные направления.
Согласно формуле (3.18), в первой и второй катушках будут индуцироваться ЭДС
Є|~ dt - dt -е"±е-ь
e _ d(y22±Y2l)
?2~ d/ " d7 -e«±e"2,
(3.24)
где et, =-04^,,/0/=-1,0/,/0/ и et2 = -dY"22/d/=-Z2d/2/d/ — ЭДС самоиндукции первой и второй катушек; ем, = -dT^/d/ = -MdI1Idt и eM2 = -d4,2|/dr=-A/d/,/dr— ЭДС взаимной индукции первой и второй катушек.
На рис. 3.25, а показано, что внутри катушек собственный магнитный поток и магнитный поток, вызванный током в другой катушке, направлены встречно, что соответствует нижнему знаку в (3.24) и условному обозначению на рис. 3.25, в.
3.10. Вихревые токи
В массивных частях электрических машин и аппаратов, находящихся в переменном магнитном поле, под действием индуцированных ЭДС возникают вихревые токи /в (рис. 3.26, а).
Таблица 3.2
Удельная мощность потерь в листовой электротехнической стали при разных значениях индукции
Вт. Тл Марка стали, Вт/кг Bn, Тл Марка стали, Вт/кг
1511-0,35 1511-0,50 1511-0;35 1511-0,50
0,6 0,585 0,685 1,1 1,61 1,92
0,7 0,685 0,890 1,2 1,94 2,24
0,8 0,855 1,130 1,3 2,31 2,58
0,9 1,050 1,380 1,4 2,66 2,95
1,0 1,300 1,640 1,5 3,00 3,40
Они вызывают дополнительные потери энергии и нагрев маг-нитопровода. Кроме того, вихревые токи оказывают размагничивающее действие в магнитопроводе. Поэтому прежние значения магнитного потока и индукции при учете вихревых токов получаются при большем намагничивающем токе и большей напряженности магнитного поля.
Для уменьшения вихревых токов в магнитопроводах можно, во-первых, уменьшить площадь контуров, охватываемых вихревыми токами, во-вторых, увеличить удельное электрическое сопротивление самого материала.
Для уменьшения площади контуров вихревых токов при частотах до 20 кГц магнитопроводы собирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных лаком (рис. 3.26, б). При промышленной частоте тока 50 Гц толщина листов равна 0,35— 0,50 мм. При более высоких частотах толщина листов уменьшается до 0,02—0,05 мм.
Для увеличения удельного электрического сопротивления материала магнитопровода в него добавляют 0,5—4,5 % кремния (Si). Такая присадка значительно увеличивает удельное электрическое сопротивление материала и мало влияет на его магнитные свойства.
Однако вихревые токи находят и применение. Например, для плавки металлов. Тигль с металлом помещают в переменное магнитное поле, которое индуцирует в металле вихревые токи, расплавляющие его.
Перемагничивание магнитопровода кроме потерь на вихревые токи сопровождается также потерей энергии на магнитный гистерезис, пропорциональной площади петли гистерезиса.
При расчетах электротехнических устройств для определения мощности потерь в магнитопроводах, выполненных из электро-
72
технической стали, применяются справочные таблицы, в которых дана зависимость удельной мощности суммарных потерь от амплитуды магнитной индукции Вт (табл. 3.2).
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
3.1. В чем различие магнитно-мягких и магнитно-твердых материалов?
3.2. Дайте определение собственной индуктивности катушки.
3.3. Как выбирается положительное направление ЭДС самоиндукции в формулах (3.15) и (3.18)? Поясните связь с правилом Ленца.
3.4. Определите взаимную индуктивность двух катушек, имеющих индуктивности L1 = 0,12 Гн и L2 = 3 Гн, если коэффициент связи катушек А: = 0,5.
Ответ: 0,3 Гн.
3.5. В чем причины возникновения вихревых токов в магнитопроводах электрических машин и аппаратов?
3.6. Какие негативные последствия оказывают вихревые токи на работу магнитопроводов электрических машин и аппаратов?
ГЛАВА 4
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО
ТОКА
4.1. Общие сведения
Возрастающая роль электрической энергии в развитии промышленности, транспорта и сферы услуг в конце XIX в. стимулировала теоретические и экспериментальные работы по созданию эффективных электрических устройств в технологической цепи производства, передачи и потребления электрической энергии. В настоящее время электрическая энергия для промышленных целей вырабатывается электромеханическими генераторами синусоидального тока при стандартной частоте тока 50 Гц в России и большинстве других стран (в США 60 Гц). Электромеханические генераторы с приводом от паровой турбины на тепловых и атомных электростанциях имеют мощность 100—1200 МВт. Преобразование значений параметров синусоидального тока электрогенераторов трансформаторами позволяет передавать электрическую энергию по линиям высокого напряжения (до 750 кВ) на большие расстояния (до 500 км) с минимальными потерями.
