Проникновения магнитного

На промышленных предприятиях наряду с промышленной частотой 50 Гц для питания различных электроприемников применяются повышенные частоты (до 10000 Гц включительно) и высокие частоты (более 10000 Гц). При увеличении частоты уменьшается магнитная индукция и в связи с этим уменьшаются размеры и масса электрических машин и трансформаторов. Однако электрические сети повышенной частоты имеют значительно большее сечение, чем при частоте 50 Гц, так VKHK при повышении частоты переменного тока 'резко увеличивается эффект близости (главным образом поверхностный эффект) вследствие вытеснения тока к наружным частям проводников. При этом рабочая часть сечения уменьшается и определяется глубиной проникновения электромагнитной волны ZQ, Для пояснения этого приведем значения глубины проникновения ZQ (мм) в зависимости от частоты тока f для меди и алюминия:

Очевидно, что непостоянство удельного сопротивления существенно лишь в пределах участка, равного глубине проникновения электромагнитной волны: хк = (1,5-=-2,0) А2. На таком расстоянии от поверхности температура и удельное сопротивление, как то следует из расчета и опыта, падают не более чем в два раза, что несоизмеримо с изменением магнитной проницаемости, возрастающей от поверхности вглубь в сотни и тысячи раз. Поэтому в практических расчетах удельное сопротивление в этом режиме может быть принято равным его значению на поверхности. Обычно расчет ведется для температуры поверхности Т0 = 600-f- 650 °С, при которой в среднем р2 « (6,0-=-6,5)-10~7 Ом-м.

насыщения. С глубиной амплитуда напряженности магнитного поля уменьшается, что вызывает вначале рост магнитной проницаемости, пока она в некоторой точке х1 не достигнет максимума ( 2-2). Так как Нте ^> Якр, то хг в сущности представляет собой глубину проникновения электромагнитной волны, которая несомненно будет меньше, чем глубина, вычисленная по поверхностному значению магнитной проницаемости (\ie) в предположении ее независимости от координаты к. Более круто будет спадать и плотность тока.

Следует отметить, что составляющие R^ и Х^ комплексного магнитного сопротивления Z^ магнитной цепи не являются постоянными, а зависят при прочих равных условиях от индукции в материале, определяющей значение магнитной проницаемости, от степени проявления поверхностного эффекта и других факторов. Поверхностный эффект можно не учитывать, если толщина листа или толщина сплошного магнитопровода а < 2Zo,os, где Zo.oa — глубина проникновения электромагнитной волны в ферромагнетик (точнее, глубина ее затухания на 95%).

В некоторых случаях приведенные выше допущения могут вызывать очень большие неточности в расчете магнитного сопротивления. В частности, нельзя пренебрегать поверхностным эффектом в тех случаях, когда толщина листов, из которых набран магнитопровод, превышает двойную глубину Z проникновения электромагнитной волны в магнитный материал.

Для стали, например, глубина проникновения электромагнитной волны при частоте 50 гц колеблется в пределах 1—2 мм, а при частоте 5000 гц — в пределах 0,1—0,2 мм. Таким образом, при использовании сплошной стали может оказаться, что не все сечение стали заполнено магнитными силовыми линиями и напряженность магнитного поля убывает от поверхности в глубь тела. Непосредственным следствием поверхностного эффекта является возрастание магнитного сопротивления стальной части магнитной цепи с повышением частоты (пропорционально YJ).

Если высота паза ротора hz2 не превышает1 глубины проникновения электромагнитной волны в проводящую часть стержня (при -fSiSg^PH, и алюминиевых стержнях она равна около 15 мм), то параметры обмотки ротора (активное и индуктивное сопротивления) условно считаются неизменными при изменении частоты тока ротора в процессе пуска. При высоте паза ротора больше 15 мм принимают, что параметры обмотки ротора изменяются в процессе пуска. Ротор с изменяющимися параметрами предпочтительнее ротора с постоянными параметрами, так как позволяет получить требуемые пусковые характеристики без увеличения номинального скольжения, которое приводит к ухудшению параметров рабочего режима (увеличению потерь &Рапг, нагрева ротора, снижению КПД). Это вытекает из соотношения

Электромагнитная волна в случае ферромагнитных сплошных проводников проникает от поверхности внутрь проводников на очень небольшую глубину. Эквивалентная глубина проникновения электромагнитной волны в ферромагнитную среду, т. е. глубина, при которой равномерно распределенный ток при отсутствии явления гистерезиса выделял бы столько же теплоты, как и действительный ток, неравномерно распределенный в среде при наличии гистерезиса, определяется из выражений [27]:

второй стадии перешли к расчету магнитных цепей с использованием однозначных нелинейных вебер-амперных характеристик (см. § 14.13). Впоследствии появилась необходимость использовать петлевые зависимости потоков от магнитных напряжений (см. § 14.19). В настоящее время при расчете магнитных цепей, работающих при больших скоростях перемагничивания, оказывается необходимым учитывать зависимость магнитного состояния не только от предыстории, но и от скорости изменения потоков для учета магнитной вязкости (см. § 16.8) и условий проникновения электромагнитной волны в ферромагнетик.

Определить активную мощность, поглощаемую слоем металла толщиной 0,5 см и площадью 1 м2. Найти глубину проникновения электромагнитной волны Л и ее длину Я в металле.

р = (Sj — Sa) s cos 45° = $! (1 — e~2p*) s cos 45° = 762 Вт. Глубина проникновения электромагнитной волны в металл

1'ис. 2.33. Характер проникновения магнитного поля в трубчатый проводник при различных Н0;НС.

ное сжатие магнитного потока и тем самым уменьшение магнитной проводимости участков магнитной цепи по сравнению с ЭДН без экранов. Глубина проникновения магнитного потока в тело экрана зависит от электропроводности материала экрана и времени воздействия магнитного потока на экран. В предельном случае сверхпроводникового экрана, находящегося в сверхпроводящем состоянии, весь магнитный поток вытесняется в зазор 5 и проводимость рассеяния во всем диапазоне 0 будет постоянной и минимальной: A!=AIO.

Отношение геометрических размеров D/д само по себе не характеризует степени сжатия магнитного потока в переходном режиме, так как поток может занимать пространство вне зоны, ограниченной немагнитным зазором 8. Более важным является отношение Z)/(S + 28n), где 5П — глубина проникновения магнитного потока в пазовое пространство в переходном режиме. В отсутствие экранов или других средств вытеснения магнитного потока в зазор 8 сжатие потока не происходит, что определяет наихудшую эффективность преобразования механической энергии в электрическую (кривая 1, 6.34, а). Наличие экранов интенсифицирует процесс преобразования энергии уже на первом максимуме (0 = л/2). Увеличение электропроводности алюминия за счет его охлаждения уменьшает глубину проникновения магнитного потока в тело экрана и тем самым увеличивает степень поперечного сжатия магнитного потока. Наибольшая степень сжатия обеспечивается сверхпроводящими экранами.

где коэффициент k = (1 + /) l/"0,5(D(A07V^n = 0 глубина проникновения магнитного поля

2.27. Распределение магнитного потока в толстом листе в разные моменты переходного процесса (а) и глубина проникновения магнитного потока в стали при синусоидальном токе возбуждения разной частоты (б)

Методика Р. Рюденберга дает завышенное значение магнитного сопротивления воздушного зазора, так как исходные положения этой методики неверны. Экспериментальные исследования показывают, что распределение индукции в воздушном зазоре под массивным полюсом хотя и неравномерно, но в значительно меньшей степени, чем это предположил Р. Рюденберг. Установлено также, что глубина проникновения магнитного потока Д почти не зависит от размера воздушного зазора уже на расстоянии нескольких миллиметров от зазора.

гущее магнитное поле. Увлекаемый полем1 металл перемешивается, что обеспечивает выравнивание состава и температуры ванны. Кроме того, вызванное устройством движение верхнего слоя металла в сторону рабочего окна облегчает скачивание шлака. Для увеличения глубины проникновения магнитного поля в металл и увеличения эффективности движения последнего статор питают током1 пониженной частоты (0,4—0,6 Гц) от специального

Расчет глубины проникновения магнитного поля в магии-то про вод Д

Индуктивность нулевой последовательности зависит от удельного сопротивления земли и частоты, которые влияют на глубину проникновения магнитного поля токов нулевой последовательности в глубь земли. Распространение токов в земле можно охарактеризовать эквивалентной глубиной залегания Нъ, которая для промышленной частоты и высших гармоник, имеющих практическое значение (3 — 7), рассчитывается по формуле

Если в соленоид вместо сверхпроводящего цилиндра быстро вводить цилиндр, изготовленный из хорошо проводящего вещества, например, из меди, то ток, приняв в начальный момент времени значение iu в дальнейшем, по мере проникновения магнитного поля в цилиндр, уменьшится до значения i.

Практический интерес представляет случай, когда ось балки перпендикулярна проводнику с током ( 4.4, б). В этом случае магнитный поток проходит вдоль балки и длина силовых линий в балке соизмерима с их длиной в воздухе. Магнитный поток втягивается в балку и распределяется приблизительно равномерно по периметру поперечного сечения. В ферромагнитных телах поверхностный эффект проявляется весьма резко. Глубина проникновения магнитного потока составляет всего несколько миллиметров. В этом тонком поверхностном слое возникают вихревые токи, замыкающиеся вдоль периметра сечения, и соответствующие потери мощности.