Магнитного экранирования

Физической причиной существования кристаллографической анизотропии является магнитное взаимодействие между электронами.

ком. В каком случае между токами возникает и электрическое, и магнитное взаимодействие? А • • S • © в® © В случае В 29

Пусть статор асинхронной машины включен в сеть с постоянным напряжением f/j и постоянной частотой /. Чтобы перевести машину в генераторный режим, необходимо увеличить скорость вращения ротора. При п = пг ротор и поле статора (первая гармоника этого поля) неподвижны относительно друг друга. В этих условиях E2S — 0 и /2 = 0, т. е. магнитное взаимодействие между ротором и статором отсутствует. При дальнейшем увеличении скорости вращения ротора скольжение s становится отрицательным. В цени ротора асинхронного генератора происходят те же явления, что и в асинхронном двигателе, т. е. под влиянием пересечения проводников ротора вращающимся магнитным потоком Фбтв них наводится э. д. с. Eza, отстающая от потокосцепления Фвт^2 обмотки ротора на четверть периода, и при замкнутой цепи ротора протекает ток /2. Вследствие наличия потока рассеяния ротора ток отстает от э. д. с. на угол

Условие резонанса (11.39) относится к отдельным изолированным атомам, имеющим неспаренные электроны и обладающим магнитными моментами (11.22). Однако оно остается справедливым и для тел, состоящих из большого числа таких атомов, если магнитное взаимодействие между ними пренебрежимо мало. Такими телами яв-

§ 83. Магнитное взаимодействие токов (171). — § 84, Закон магнитного взаимодействия токов (173). — § 85. Абсолютная электромагнитная система единиц (177).-—§ 86. Магнитное поле (179).— § 87. Напряженность магнитного поля (180). — §88. Единица напряженности магнитного поля (183). — § 89. Силовые линии магнитного поля (184). — § 90. Вихревой характер магнитного поля (185).— § 91. Магнитный момент тока (191). — § 92. Действие манитного поля на ток (192). — § 93. Два параллельных провода с током (194).— § 94. Контур с током в магнитном поле (195). — § 95. Механическая работа в магнитном поле (198). — § 96. Магнитный поток (199). — § 97. Магнитное поле движущегося заряда (200). — § 98. Опыты Эйхенвальда (202). — § 99. Сила Лорентца (204).

§ 115. Намагничивание сред (24/)). — § 116. Напряженность магнитного поля внутри магнетика (242). — § 117. Вектор магнитной индукции (243). — § 118. Законы магнитного поля в магнетиках (246). — § 119. Влияние формы тела на намагничивание (248). — § 120. Преломление линий магнитной индукции (251). — § 121. Магнитные свойства веществ. Диамагнетизм и парамагнетизм (254). — § 122. Ферромагнетизм (256). — § 123. Работа при намагничивании (263).— § 124. Магнитные сплавы. Ферриты (266). — § 125. Магнитные заряды. Формальная теория магнетизма (268).—§126. Влияние среды на магнитное взаимодействие (270). — § 127. Природа элементарных токов (272). — § 128. Магнитомеханическое и механомагнйтное явления (275). — § 129. Магнитный и механический моменты электрона (277). — § 130. Объяснение пара- и диамагнетизма (278). — § 131. Объяснение ферромагнетизма (281). — § 132. Процессы намагничивания ферромагнетика (286).

Рассматривая взаимодействие покоящихся зарядов, мы приходим к понятию электрического поля. Подобным же образом, рассматривая магнитное взаимодействие движущихся зарядов (токов) или постоянных магнитов, мы придем к понятию магнитного поля. Мы увидим (гл. XIII), что электрические и магнитные поля могут превращаться друг в друга и что каждое из них есть лишь частный случай более общего электромагнитного поля. Далее, будет показано, что электрические (и магнитные) поля могут существовать и без зарядов (и токов), первоначально их породивших (гл. XXIII), и что именно в электромагнитном поле нужно видеть основную причину электрических и магнитных явлений. Электромагнитное поле заключает в себе и переносит определенную энергию (§ 267), а также обладает количеством движения и массой (§ 271). Таким образом, электромагнитное поле не есть абстрактный образ, введенный нами для описания электрических и магнитных взаимодействий,

§ 83. Магнитное взаимодействие токов

Магнитное взаимодействие проводников отлично от электрического взаимодействия, рассмотренного в гл. I. Электрическое взаимодействие возникает при наличии зарядов на проводниках и зависит от величины этих заря- 145. Магнитные полюсы соленоида, дов; магнитное же взаимодействие

не зависит от зарядов проводников, возникает только при наличии токов в проводниках и зависит от величины этих токов. Если заряженное тело находится внутри замкнутой металлической оболочки (электростатическая защита, § 33), то действие на него других зарядов, находящихся вне оболочки, не наблюдается. Если же заэкранировать проводящей оболочкой один из контуров с током, то магнитное взаимодействие сохраняется.

При истолковании магнитного взаимодействия токов мы встречаемся с теми же вопросами, что и при объяснении электрического взаимодействия зарядов. И здесь можно спросить, почему возникают силы, действующие на контур с током в присутствии другого контура, и как эти силы передаются от одного проводника к другому? Происходят ли какие-либо изменения в пространстве возле провода с током, когда другого провода нет и магнитное взаимодействие не проявляется?

Наиболее эффективным средством защиты измерительной цепи от влияния внешних и внутренних полей является экранирование. При этом различают магнитное, электростатическое и электромагнитное экранирование. При магнитном экранировании силовые линии магнитного поля замыкаются в основном через стенки ферромагнитного экрана, обладающего незначительным магнитным сопротивлением. Эффективность магнитного экранирования зависит от материала и вида экрана. Так, стальная оплетка диаметром 20 мм уменьшает наводки примерно в 20 раз, а цилиндрический экран того же диаметра, выполненный из листовой стали,— примерно в 100 раз. Применяемые для защиты от воздействия электростатических полей так называемые электростатические экраны изготовляют преимущественно из тонкой медной или алюминиевой фольги. Медный экран обеспечивает ослабление электростатического поля примерно в 100 раз. Принцип действия электростатических экранов заключается в том, что под действием внешнего электростатического поля на внешней поверхности экрана наводятся электрические заряды, поле которых компенсирует внешнее электростатическое поле, защищая от его действия измерительную цепь внутри экрана.

Электромагнитное экранирование в этом случае переходит в магнитное, обусловленное преимущественным прохождением постоянного магнитного потока в толще экрана. Величины р и т одновременно с частотой стремятся к нулю, а коэффициент магнитного экранирования

Коэффициент магнитного экранирования растет с увеличением магнитной проницаемости материала экрана и толщины его стенок.

Наиболее эффективным средством защиты измерительной цепи от влияния внешних и внутренних полей является экранирование. При этом различают магнитное, электростатическое и электромагнитное экранирование. При магнитном экранировании силовые линии магнитного поля замыкаются в основном через стенки ферромагнитного экрана, обладающего незначительным магнитным сопротивлением. Эффективность магнитного экранирования зависит от материала и вида экрана. Так, стальная оплетка диаметром 20 мм уменьшает наводки примерно в 20 раз, а цилиндрический экран того же диаметра, выполненный из листовой стали,— примерно в 100 раз. Применяемые для защиты от воздействия электростатических полей так называемые электростатические экраны изготовляют преимущественно из тонкой медной или алюминиевой фольги. Медный экран обеспечивает ослабление электростатического поля примерно в 100 раз. Принцип действия электростатических экранов заключается в том, что под действием внешнего электростатического поля на внешней поверхности экрана наводятся электрические заряды, поле которых компенсирует внешнее электростатическое поле, защищая от его действия измерительную цепь внутри экрана.

Функциональное назначение трансформатора определяет необходимость магнитного экранирования или использования кольцевых магнитопроводов. Повышенные мощности и напряжения требуют использования магнитопроводов и обмоток больших размеров, увеличения расстояний и электрической прочности изоляции между высокопотенциальными элементами трансформатора. При этом вес и габариты будут сравнительно большими, что вызовет необходимость усиления механической жесткости и прочности несущих и крепежных элементов конструкции. Пониженные мощности и напряжения позволяют применить небольшие магнитопроводы, не обеспечивая при этом высокой электрической прочности изоляции. Габариты и вес таких трансформаторов небольшие.

Материал кожуха выбирается исходя из габаритных размеров, необходимости магнитного экранирования, веса и технологичности конструкции. Для кожухов больших размеров или требующих магнитного экранирования применяют -холоднокатаную сталь (0,5-М,5 мм). Кожухи малогабаритных конструкций изготавливают из холоднокатаной стали (0,3-^-0,5 мм) или алюминия (0,34-0,5 мм). Алюминиевые кожухи покрывают кадмием . (6ч-10 мкм), чтобы облегчать получение пая-ного шва.

ундами, а их габариты и вес — на 10—20% больше. Поэтому, если не требуется магнитного экранирования, то целесообразнее использование трансформаторов с обволакиванием или заливкой эпоксидным компаундом, а не; с герметичными кожухами.

можно добиться того, что во внутреннем цилиндре не будет содержаться ни одного кванта магнитного потока, т.е. добиться идеального магнитного экранирования.

Характеристики материалов, используемых для экранирования, приведены в табл. 2.2. Принято считать, что большинство механических жестких материалов обладают хорошими экранирующими свойствами. На звуковых частотах эта закономерность не соблюдается, и для магнитного экранирования следует применять материалы с

Для экранирования помещений ( 2.32) применяют главным образом оцинкованную листовую сталь и сетки из тонкой медной проволоки или тонкие медные листы. При равных затратах на материал стальной экран обеспечивает примерно ту же'эффективность экранирования, что и медный экран на частотах порядка 150 кГц. Ниже этой частоты сказывается магнитная проницаемость стали, благодаря чему стальной экран обеспечивает более высокую эффективность магнитного экранирования.

Степень магнитного экранирования, обеспечиваемого цилиндрическим экраном, выполненным из магиитопроницаемого материала и помещенным вокруг одной пары или нескольких пар проводов, можно выразить как