книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

расчета построить кривую (рис. 3.6) <S>=f(Iw). Для на­ хождения первой точки этой кривой надо выбрать уча­

§ 3.4. РАСЧЕТ РАЗВЕТВЛЕННЫХ МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ

Разветвленные магнитные цепи могут быть симме­ тричными и несимметричными. Симметричную цепь (рис. 3.5) можно разделить на составные неразветвленные цепи таким образом, что во всех участках выделен­ ной цепи магнитный поток будет один и тот же. При этом предполагается, что магнитодвижущие силы рас­ положены симметрично. Магнитная цепь будет несимме­ тричной (рис. 3.7), если указанные условия не соблюда­ ются.

При расчете симметричной магнитной цепи (рис. 3.5) необходимо разделить ее по оси симметрии на отдель­ ные части и произвести расчет одной из них так же, как и расчет неразветвленных магнитных цепей. При этом, если решается первая задача, то при расчете об­ щий магнитный поток надо делить на число симметрич­ ных ветвей. Если же решается вторая задача, то для получения общего магнитного потока надо найденный поток ветви умножить на число симметричных ветвей.

Расчет несимметричной разветвленной магнитной цепи обычно производят графическим методом подобно

70

Рис. 3.7. Разветвленная несимметрич­ ная магнитная цепь

дельности по известным кривым намагничивания мате­ риалов. При этом ординаты кривой B=f(H) умножают

Рис. 3.8. К расчету разветвленной несимметрич» ной магнитной цепи

на сечение участка, а абсциссы — на длину соответст­ вующего участка. По полученным значениям для каж­

дого участка строят кривые ^ і = / ( Ф і ) , / ^ / ( Ф г ) и F3 = —їі^з) (рис. 3.8). После этого складывают абсциссы

71

По полученной кривой и заданному магнитному потоку находят значение магнитодвижущей силы.

Подобным же образом можно решать и обратную задачу расчета несимметричных разветвленных магнит­ ных цепей.

§ 3.5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИЛЫ

Электромагнитные силы, как отмечалось ранее, об­ условлены взаимодействием магнитных полей и электри­ ческих токов. Эти силы лежат в основе работы многих устройств, в частности электродвигателей, элек­ троизмерительных приборов, подъ­ емных и других электромагнитов.

Электромагнитные силы удобно определять на основании энергети­ ческого баланса электромагнитной системы.

Рис. 3.9. Подъемный электромагнит

между полюсами мерно.

Энергия, доставляемая электромагниту источником Uidt, в соответствии с законом сохранения энергии в об­ щем случае будет расходоваться на нагревание обмотки электромагнита Prdt, совершение механической работы по перемещению якоря Fdx и изменение энергии магнит­ ного поля dxWK, т. е.

С другой стороны, уравнение Энергетического балан­ са можно получить исходя из уравнения электрического равновесия:

72

Умножив обе части этого уравнения на idt, получим

Вычитая из этого энергетического уравнения уравне­ ние (3.11), получим

Отсюда следует, что часть энергии источника, свя­ занная с изменением потокосцепления в системе, расхо­ дуется на изменение энергии магнитного поля системы и на механическую работу.

Уравнение (3.14) является основным для определе­

вершается за счет уменьшения энергии магнитного поля

73

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

§ 4.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Переменным током называется всякий ток, изменяю­ щийся во времени, но в технике переменным током при­ нято называть ток, периодически изменяющийся по силе и направлению. Закономерности периодического измене­ ния тока могут быть весьма разнообразны. Поэтому для наглядного представления об изменениях переменного тока его изображают графически в виде кривых, кото­ рые строятся таким образом, что в каждый данный мо­ мент времени на чертеже ясно видны направление тока и его сила. На рис. 4.1 представлены кривые перемен­ ного тока, имеющего различные характеры своего изме­ нения. Если ток изменяется по закону синуса (рис. 4.1,6), то он называется синусоидальным током. Синусоидаль­ ный ток, изменяющийся периодически достаточно дли­

Для характеристики переменного тока вводят поня­ тия: мгновенные и максимальные значения, период и ча­ стота тока.

чение соответствующей величины в рассматриваемый мо­

75

Периодом Т называется промежуток времени, по ис­ течении которого процесс изменения переменной величи­ ны повторяется. Величина, обратная периоду, выражаю­ щая число периодов в секунду, называется частотой

За единицу частоты принят герц (Гц, Hz), который равен одному периоду в секунду. Промышленная часто-

t — і

а

б

Рис. 4.1. Кривые периодических переменных токов

та переменного тока в СССР и в большинстве стран Ев­

В качестве источников синусоидальных токов той или иной частоты применяют генераторы разных типов. Ос­ новными источниками тока промышленной частоты яв­ ляются электромеханические синхронные генераторы. Для генерирования токов промышленной и повышенной частоты применяют также ионные и полупроводниковые инверторы, преобразующие постоянный ток в перемен­ ный. Токи повышенной и высокой частоты получают с помощью электронных преобразователей, например лам­ повых генераторов. Для генерирования сверхвысоких

76

колебаний с частотами светового диапазона используют квантовые генераторы, в частности мазеры и лазеры.

Переменный ток в замкнутой цепи может возникнуть 'при действии в ней переменной электродвижущей силы. Получение этой э. д. с. рассмотрим на простейшей мо­ дели синхронного генератора (рис. 4.2). Виток вращает­ ся в магнитном поле двух полюсов. Концы витка присо­ единены к медным кольцам К, насаженным на вал и изолированным друг от друга. По поверхности колец

Рис. 4.2. Схема устройства синхронного генератора

скользят неподвижные щетки, соединяющие виток с внешней цепью. Вместо одного витка генератор обычно

Если генератор имеет w витков, соединенных после­ довательно, то э. д. с. будет в w раз больше и соответ­ ственно равна

е = — w = ти>Фт sm wt.

77

Очевидно, что при sin tut—I э. д. с. будет иметь мак­ симальное значение Еп = ~Ф(йФт. Следовательно, выра­ жая мгновенную э. д. с. через ее амплитуду, можно на­ писать

на нагрузку, например на лампу накаливания, то в цепи потечет переменный ток синусоидальной формы. Напря­

дусах, причем у генераторов с одной парой полюсов, когда одному обороту витка (ротора) соответствует один период изменения э. д. с , электрические градусы равны геометрическим. У генераторов же с двумя парами по­ люсов, когда за один оборот ротора э. д. с. совершает два периода своего изменения, 180° геометрическим со­ ответствуют 360° электрических. Поэтому в общем слу­

Величина со, пропорциональная частоте f, называется угловой частотой. Она измеряется в радианах в секунду (рад/с). При числе пар полюсов р и частоте вращения ротора п (об/мин)

В общем случае синусоидальные электрические вели­ чины, например напряжение и сила тока, определяются выражениями:

78

Разность фаз двух синусоидальных величин одина­ ковой частоты называется углом сдвига фаз, или сдви­ гом фаз. Сдвиг фаз между напряжением и током обо­ значается ср и согласно определению равен

Если синусоидальные величины имеют одинаковые фазы, то они совпадают по фазе (рис. 4.3,а), т. е. до­ стигают своих нулевых и амплитудных значений одно­ временно. Наоборот, если изменение одной из величин наступает раньше или позже соответствующих измене­ ний другой (рис. 4.3,6 и в), то фазы этих величин раз­ личны и между ними существует сдвиг. Если разность фаз равна ±ж, то говорят, что переменные величины имеют противоположные фазы.

§ 4.2. ДЕЙСТВУЮЩИЕ И СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ

СИЛЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

При рассмотрении синусоидальных величин помимо мгновенных и амплитудных значений применяют еще

79