книги из ГПНТБ / Туровский Я. Техническая электродинамика

Я. ТУРОВСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКАЯ

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

ПЕРЕРАБОТАННЫЙ И ДОПОЛНЕННЫЙ ПЕРЕВОД АВТОРА С ПОЛЬСКОГО

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ А — магнитный векторный потенциал; А — модуль

а, Ь, с — линейные размеры

В— вектор магнитной нндукипи, мгновенное значе­ ние;

3

а — температурный коэффициент сопротивления а' — коэффициент теплоотдачи

Y — удельная электрическая проводимость

8 = \/k = ]/"2/(со(ху) —эквивалентная глубина проникновения электро магнитной волны в проводник

4

в области электротехники Я. Туровского посвящена при­ менению методов электродинамики к решению широкого класса имеющих практическое значение задач в области электрических машин, трансформаторов и других элек­ тротехнических устройств.

Автор проделал большую работу по систематизации и обобщению накопившегося в последние годы в литера­ туре материала по расчету магнитных полей, расчету магнитных и электромагнитных экранов, а также опре­ делению потерь в массивных элементах конструкций электрических машин, трансформаторов, аппаратов и других электромагнитных устройств. Достаточно полное отражение нашли в книге и собственные исследования автора в этой области.

Учитывая, что в последние годы в связи с ростом мощностей электрических машин, трансформаторов и других энергетических устройств и все более интенсив­ ным использованием в них актизпых материалов вопро­ сы расчета магнитных полей и определения потерь ме­ тодами электродинамики завоевывают все большее при­ знание, автор в первых трех главах книги рассматривает основные методы исследования, применяющиеся в зада­ чах прикладного характера, последовательно излагает основные законы и уравнения электродинамики и мето­ ды их решения в линейных, нелинейных и анизотропных средах, а также рассматривает вопросы переноса и пре­ образования энергии электромагнитного поля в различ­ ных электротехнических устройствах. Значительная часть первой главы посвящена описанию физико-технических свойств современных электротехнических и конструкци­ онных материалов, без знания которых сегодня немыс-

6

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА

Новые сложные задачи и проблемы, выдвигаемые бы­ стро развивающейся электротехникой, требуют от совре­ менного инженера глубоких знаний в области математи­ ки и теоретической электротехники, а также умения ис­ пользовать эти знания на практике. Именно поэтому высшие учебные заведения во многих странах пересма­ тривают традиционные программы обучения по специ­ альным предметам, добиваясь большей общности и мате­ матической строгости их теории. Одним из таких пред­ метов является макроскопическая теория электромагнит­ ного поля Максвелла, интересующая в первую очередь инженеров, занимающихся разработками и исследования­ ми в различных областях электротехники. Вместе с тем в ряде случаев наблюдается разрыв между достаточно далеко продвинутой вперед теорией электротехники и ее практическим применением в промышленных конструк­ торских бюро. Задачами технической электродинамики являются сокращение этих разрывов и приближение тео­ рии к практике.

Электродинамика является наукой о движении мате­ рии, т. е. полей, зарядов, тел и сред, под влиянием уси­ лий, возникающих в электрических и магнитных полях.

Классическая электродинамика — это чисто математиче­ ская теория электродинамики, основанная на ряде идеали­ зированных допущений. Технической электродинамикой

называют прикладную науку о технических, инженерных применениях классической электродинамики, учитываю­ щую реальные физические свойства материалов, их на­ грев, нелинейность и т. п. и зачастую использующую упро­ щенные методы расчета, ускоряющие получение результа­ тов и практических формул.

Современный конструктор имеет дело с большим чис­ лом различных материалов, таких, как проводники, по­ лупроводники и диэлектрики, работающих в интервале

8

температур от абсолютного нуля до нескольких тысяч кельвинов в слабых и очень сильных полях. Поэтому наряду с глубоким знанием классической электродина­ мики он должен быть знаком с микроструктурой мате­ риалов, их основными физическими свойствами и техно­ логией их изготовления. Настоящая книга является по­ пыткой объединения практических сторон этих вопросов. Книга в значительной степени учитывает работы автора, опубликованные в 1956—1972 гг. в различных отече­ ственных и зарубежных журналах. В ней использованы также неопубликованные ранее материалы, публикации научных сотрудников, работающих под руководством автора, а также других исследователей, занимающихся подобными вопросами. При изложении материала автор предполагал, что читатель знаком с теоретическими ос­ новами электротехники и высшей математикой. Так как книга по замыслу автора должна частично иметь ха­ рактер справочника, в ней приведен обзор важнейших законов и уравнений электродинамики, а также необхо­ димые информационные таблицы, расчетные примеры и формулы.

Интерес к электродинамике в техническом мире в по­ следнее время быстро растет. Связано это с постоянным увеличением мощности электрических машин, трансфор­ маторов и других энергетических устройств, в которых плотность магнитных полей достигает величин, не встре­ чавшихся до сих пор. В результате этого в конструктив­ ных элементах могут возникать большие потери мощно­ сти от вихревых токов, недопустимые местные перегревы и механические усилия, угрожающие надежности всего объекта. Для освоения этих опасных явлений необходи­ мо более основательно, чем это делалось раньше, иссле­ дование электродинамических процессов и вызываемых ими вредных эффектов.

Пользуясь случаем русского издания этой книги, автор считает своим долгом упомянуть о значительном вкладе советских исследователей в мировую науку в области прикладной электродинамики. Некоторые результаты этих работ были использованы в этой книге.

В заключение автор выражает благодарность проф. Е. Езерскому из Лодзинского политехнического инсти­ тута за поддержку и поощрение к написанию книги, проф. Р. Курдзелю за отзывы и ценные советы, касаю­ щиеся формы и содержания книги, и проф. Т. Холевицко-

9