Цилиндрического сердечника

Затем предлагается для цилиндрического проводника длиной /, диаметром d и сечением s с током / определить мощность потерь и мощность передаваемой энергии, если на поверхности провода равномерно распределен заряд ц. Решение этой задачи приведено также в последней части книги: «Мощность потерь оценивается составляющей вектора Пойнтинга, направленной внутрь провода:

Ток в цепи протекает под действием напряжения. Рассмотрим участок цилиндрического проводника между сечениями А и В длиной / ( 1-1), напряженность поля Е в котором одинакова во всех точках. Напряжение UAB между сечениями Л и В, складывающееся из напряжений на отдельных элементарных участках, определится в данном случае как

Подставляя* в это равенство выражение для Е и учитывая, что для цилиндрического проводника J = I/s, получим

Из описания процесса протекания тока следует, что при постоянном токе в отличие от переменного тока плотность тока во всех точках цилиндрического проводника одинакова. Распространение электромагнитных волн вдоль линий, определяющих протекание

Следовательно, при одинаковых сечениях и сопротивлениях этих цилиндров в них будут индуктироваться разные э. д. с. и они будут иметь различные индуктивные сопротивления: наибольшее — внутренний цилиндр и наименьшее — внешний. Поэтому ток внутреннего цилиндра будет наименьшим, а наружного — наибольшим, а плотность тока будет наибольшей у поверхности цилиндрического проводника, как это показано на кривой распределения плотности тока J вдоль диаметра кругового сечения ( 2-49).

Рие. 10-9. Напряженность магнитного поля цилиндрического проводника с током.

Магнитное поле в центральном проводнике и между центральным и наружным трубчатым проводником ничем не отличается от поля цилиндрического проводника (пример 10-1). В области а( < т < аг, т.е. в толще трубы, после интегрирования уравнения Пуассона получим:

13-1. Вывести формулу для определения величины активного сопротивления цилиндрического проводника с учетом поверхностного эффекта, пользуясь теоремой Умова — Пойнтинга. Длина провода I, радиус а, частота тока ш=2я/, удельная проводимость материала у. магнитная проницаемость ц.

Магнитное поле в центральном проводнике и между центральным и наружным трубчатым проводником ничем не отличается от поля цилиндрического проводника (пример 3-1). В области Ь^-г^с, т. е. в толще трубы, после интегрирования уравнения Пуассона получим:

6-3. Зависимость плотности тока от частоты и расстояния до оси цилиндрического проводника.

6-4. Зависимость напряженности магнитного поля от частоты и от расстояния до оси цилиндрического проводника.

Рассчитаем магнитную проводимость нерабочего воздушного зазора между прямоугольной скобой и основанием цилиндрического сердечника (зазор обусловлен наличием немагнитного покрытия этих деталей и неплотностью их прилегания). Примем зазор равным 6,,j = 15- 10~в м. Магнитную проводимость его рассчитываем без учета краевых потоков по (3.26):

3. От взаимного расположения витков каттнш и сердечника. Чем ближе расположен сердечник к виткам катушки, тем больше значение цс. Например, один и тот же цилиндрический сердечник при испытании с двумя однослойными индуктивными катушками, имеющими равную длину /, но разные значения Do, имеет цс, большую для той катушки, у .которой Do меньше. Для однослойной катушки, имеющей диаметр каркаса Do, магнитная проницаемость цилиндрического сердечника цс больше, чем для многослойной, имеющей тот же диаметр каркаса Do, так как в последнем случае часть витков (второго и Последующих рядов) оказывается удаленной от сердечника и его влияние на поле этих витков уменьшено.

расточкой 3, цилиндрического сердечника 4 и магнито-провода 5, выполненных из магнитомягкого материала. В воздушном зазоре между сердечником и полюсными наконечниками создается сильное, практически равномерное радиальное магнитное поле.

магнитопровода 2, а подвижная катушка 3 вращается вокруг неподвижного цилиндрического сердечника 4. Преимущество этих приборов состоит в том, что они лучше защищены от влияния внешних магнитных полей и имеют больший вращающий момент, чем приборы электродинамической системы. Благодаря последнему свойству эти приборы применяются в качестве само пишущих регистр ир у ющи х приборов, в которых требуется

Устройство прибора схематически изображено на 11.3. Между полюсами постоянного магнита NS с помощью полюсных наконечников 3 и цилиндрического сердечника 2 создается воздушный зазор такой формы, что силовые линии магнитного поля при любом положении рамки / перпендикулярны ее проводникам.

Ферродинамические приборы. Приборы этой системы отличаются от электродинамических приборов тем, что для усиления магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой, используется магнитопровод из листовой электротехнической стали или пермаллоя. Неподвижная катушка 1 ( 9-9) укреплена на сердечнике магнитопровода 2, а подвижная катушка 3 вращается вокруг неподвижного цилиндрического сердечника 4. Преимущество этих приборов в том, что они лучше защищены от влияния внешних магнитных полей и имеют больший вращающий момент, чем приборы электродинамической системы. Благодаря последнему свойству эти приборы применяются в качестве самопишущих регистрирующих приборов, в которых требуется иметь значительный вращающий момент для преодоления трения о диаграммную бумагу.

Рассмотрим устройство роторов асинхронных двигателей. Коротко-замкнутый ротор состоит из стального вала, цилиндрического сердечника, насаженного на вал ротора, короткозамкнутой обмотки и лопастей, осуществляющих вентиляцию машины.

Сердечник ротора имеет вдоль поверхности продольные пазы, в которые укладывается обмотка, представляющая собой неизолированные медные или алюминиевые стержни, замкнутые накоротко на горцах ротора двумя торцовыми кольцами. Если эту обмотку мысленно вынуть из стального цилиндрического сердечника ротора, то она будет выглядеть как беличья клетка ( 12.6). Следует отметить, что обмотка коротко-замкнутого ротора не изолируется от сердечника из-за того, что между удельными сопротивлениями обмотки и стали сердечника имеется значительная разница и индуцированные в обмотке токи замыкаются в основном по се стержням и торцовым кольцам.

неподвижные щетки, скользящие по контактным кольцам. По конструкции ротора синхронные машины подразделяют на неявнополюсные и явнополюсные. Явнополюсный ротор используют в машине с четырьмя полюсами и более. На 13.1, а показан ротор синхронной явно-полюсной машины, когда на полюсы надета обмотка возбуждения 1, а на 13.1,6 — ротор неявнополюсной машины, когда обмотка возбуждения 1 уложена в продольных пазах, выфрезерованных по всей длине монолитного стального цилиндрического сердечника ротора. Обмотка возбуждения питается постоянным током от генератора постоянного тока, называемого возбудителем, который обычно соединен жестко с валом синхронной машины, или от выпрямительной установки. Мощность, необходимая для возбуждения, обычно составляет 0,3 - 3 % от мощности синхронной машины.

В индукторах с неявно выраженными полюсами обмотка вкладывается в продольные пазы цилиндрического сердечника, изготовленного из высококачественной стали ( 6.24). Индукторы с неявно выраженными полюсами применяются в быстроходных генераторах (паро- и газотурбинных).

В ИМ с внешним магнитом магнитная цепь ( 5.5) состоит из магнита /, магнитопровода 2, полюсных наконечников 3 и цилиндрического сердечника 4. Магнитопровод, полюсные наконечники и сердечник с концентрическими цилиндрическими поверхностями выполняют из магнитномягкого материала для получения более равномерного и радиального распределения магнитных силовых линий в воздушных зазорах между сердечником и полюсными наконечниками. В этих зазорах может поворачиваться катушка 5 с вертикально расположенными рабочими сторонами, охватывающая неподвижный сердечник. При повороте катушки ее рабочие стороны пересекают магнитные силовые линии под прямым углом.