Циклическое перемагничивание

Магнитное состояние ферромагнита, подвергающегося переменному намагничиванию, характеризуется гистерезисным циклом.

Магнитный гистерезис характеризуется тем, что процесс намагничивания и размагничивания ферромагнита происходит неодинаково.

При изменении намагничивающего поля величина магнитной поляризации материала зависит не только от существующей в данный момент напряженности намагничивающего поля, но и от ее предшествующих значений.

В частности, когда напряженность намагничивающего поля уменьшается от Н₁ до нуля, то магнитная индукция В не снижается до нуля, а будет иметь значение В₀. магнитная индукция доходит до нуля только под действием направленного в противоположную сторону поля с напряженностью Н₀.

То же наблюдается и при изменении напряженности поля в обратном направлении (от – Н₀ до Н₁).

Таким образом, зависимость В от Н при перемагничивании имеет форму петли, называемой петлей гистерезиса.

В результате гистерезиса часть энергии, затраченной на намагничивание тела, при размагничивании не возвращается обратно, а превращается в тепло. Поэтому многократное перемагничивание материала при наличии гистерезиса связано с заметным нагревом намагничиваемого тела. Поэтому для магнитных целей с переменным магнитным потоком применяют материалы с меньшим гистерезисом (т.н. магнитно-мягкие материалы).

И напротив, для создания постоянных магнитов используют материалы с большим гистерезисом (магнитно-жесткие). Например, кобальтовая сталь, сплав-Альни и др.

Магнитная цепь

Магнитной цепью называется устройство, в котором замыкается магнитный поток.

Неразветвленная Разветвленная магнитная

магнитная цепь цепь

При расчетах магнитных цепей обычно используются правилом Кирхгофа для магнитной цепи:

Алгебраическая сумма магнитных потоков в точке разветвления равна нулю

Для создания большого потока нужно магнитную цепь выполнять с наименьшим магнитным сопротивлением, поэтому во всех электрических машинах магнитная цепь выполняется таким образом, чтобы поток замыкался главным образом по стали, а воздушные зазоры были достаточно малыми.

Электромагнитная сила

На провод с током, помещенным в магнитное поле, действует сила, получившая название электромагнитной силы.

Величина этой силы определяется по уравнению:

(для прямолинейного провода)

(для провода произвольной формы)

где l – длина проводника

В – магнитная индукция

I – сила тока

- угол между направлением тока и направлением магнитных линий

Для определения направления силы, с которой поле действует на провод, пользуются правилом «левой руки»:

Если ладонь левой руки повернуть так, чтобы вектор магнитной индукции входил в нее, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением тока в проводе, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на провод.

Правило левой руки

Электромагнитная индукция

В проводе, который, двигаясь в магнитном поле, пересекает магнитные линии, возбуждается ЭДС (М. Фарадей, 1831 г.).

ЭДС электромагнитной индукции пропорционально магнитной индукции поля, длине провода и скорости его движения:

Направление ЭДС в этом случае определяют по правилу «правой руки»:

Ладонь правой руки располагается так, чтобы магнитные линии входили в нее, отставленный большой палец направляется вдоль вектора скорости, тогда остальные четыре пальца покажут направление индуктированной ЭДС.

Если концы провода, перемещающегося в магнитном поле, замкнуты другим проводом, расположенным вне магнитного поля, то в этой электрической цепи под действием ЭДС электромагнитной индукции возникает непрерывное перемещение электронов, т.е. электрический ток.

Преобразование механической энергии в электрическую

При движении замкнутого проводника в магнитном поле под действием внешних сил происходит преобразование механической энергии в электрическую.

Электромагнитная сила, действующая на провод с током .

Т.к. сила F направлена противоположно вектору скорости, то для движения провода нужно приложить внешнюю силу.

Двигатель, создающий внешнюю силу, должен развить механическую мощность:

Подставив выражения силы F, получим:

Т.е. развиваемая двигателем мощность равна мощности электрического тока в замкнутой цепи.

Преобразование электрической энергии в механическую

В результате действия магнитного поля на провод с током происходит преобразование электрической энергии в механическую.

Пусть по прямолинейному проводу, расположенному в однородном магнитном поле и включенном в цепь с ЭДС Е, проходит не изменяющийся ток.

Тогда магнитное поле действует на провод с током с силой и провод движется под действием силы со скоростью v (направление силы и скорости определяется по правилу «левой руки»).

При движении провода в нем возникает ЭДС электромагнитной индукции, направленная навстречу тока,

По второму правилу Кирхгофа для контура:

где – сопротивление прямолинейного провода,

– сопротивление остальной части цепи.

Машины постоянного тока.

Основное достоинство двигателей постоянного тока заключается в возможности плавного регулирования частоты вращения и получения и получения больших пусковых моментов. Поэтому двигатели постоянного тока широко используются для привода электрического транспорта и различного технологического оборудования.

Общим недостатком электрических машин постоянного тока является их конструктивная сложность, связанная главным образом со щеточно - коллекторным аппаратом. Кроме того, в коллекторно-щеточном аппарате возникает искрение, что снижает надёжность машины и ограничивает область их применения.

Устройство машины постоянного тока.

Машина постоянного тока в основном состоит из неподвижной части, служащей для возбуждения главного машинного поля, и вращающейся части, в которой индуктируется Э.Д.С.. Токи от этой Э.Д.С. взаимодействуют с главным магнитным полем, создают тормозной момент в генераторном режиме и вращающий момент в двигательном.

Неподвижная часть состоит из станины, на которой укрепляются главные полюсы для возбуждения главного магнитного потока и дополнительные для улучшения коммутации в машине.

Рисунок

Станина замыкает магнитную цепь главного потока Ф.

Якорь является вращающейся частью машины, в его позах размещается обмотка, соединённая проводниками с укреплённым на валу якоря коллектора. Пластины коллектора изолируются друг от друга и от корпуса машины. К коллектору прижимаются неподвижные угольные или медные щетки установленные в щеткодержателе.

Рис.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒