Проявление поверхностного

Если проводник или какой-либо участок проводника расположен в воздухе и не находится в зоне сильного электромагнитного поля машины, то плотность тока во всех точках его сечения при расчете принимают одинаковой. Так поступают, например, в большинстве случаев при расчете сопротивлений лобовых частей обмоток, для которых принимают kr = 1. Некоторое увеличение активного сопротивления, связанное с неравномерностью распределения плотности тока из-за проявления поверхностного эффекта, влияния полей лобового рассеяния, изгибов проводников и т л., учитывают приближенно, относя его к добавочным потерям.

Неравномерное распределение плотности тока и напряженности магнитного поля по сечению проводника носит название поверхностного эффекта. Формы проявления поверхностного эффекта в системе проводников (эффект близости) и в замкнутых контурах (кольцевой эффект) рассмотрены в § 4-1 и 4-2.

I Вследствие более яркого проявления поверхностного эффекта электрические сопротивления и мощность очевидно будут больше, чем вычисленные по формулам для ц = const при том же значении Ят„.

Так как для любых диэлектриков а' г^ а" (равенство возможно только для проводящих материалов), то а'а<; а"а<<0,318. Из этого неравенства следует, что а<;0,318 А или А > 3,14 а, т. е. при вы-полнении условия (9-30) автоматически выполняется и ограничение по допустимой степени проявления поверхностного эффекта, даже когда tg б -> со .

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%).

207. Новицкий П. В., Методы расчета комплексного магнитного сопротивления стали при различной степени проявления поверхностного эффекта, Труды ЛПИ имени М. И. Калинина, 1956, № 184.

В радиотехнических устройствах для передачи энергии от источника к антенне или от антенны к приемнику в диапазоне низких частот (метровые волны) используют двухпроводные линии. Часть передаваемой энергии тратится в линии на тепловые потери и на излучение. С увеличением частоты потери энергии в линии растут. Поэтому в диапазоне ^высоких частот (дециметровые волны) двухпроводные линии заменяются коаксиальными. Электромагнитное поле заключено внутри такой линии, и поэтому потерь на излучение нет. Тепловые потери в коаксиальной линии с увеличением частоты растут, во-первых, вследствие увеличения активного сопротивления из-за более резкого проявления поверхностного эффекта, во-вторых, из-за нагревания изоляционных прокладок, поддерживающих внутренний проводник кабеля.

В радиотехнических устройствах для передачи энергии от источника к антенне или от антенны к приемнику в диапазоне низких частот (метровые волны) используют двухпроводные линии. Часть передаваемой энергии тратится в линии на тепловые потери и на излучение. С увеличением частоты потери энергии в линии растут. Поэтому в диапазоне высоких частот (дециметровые волны) двухпроводные линии заменяются коаксиальными. Электромагнитное поле заключено внутри такой линии, и поэтому потерь на излучение нет. Тепловые потери в коаксиальной линии с увеличением частоты растут, во-первых, вследствие увеличения активного сопротивления из-за более резкого проявления поверхностного эффекта, во-вторых, из-за нагревания изоляционных прокладок, поддерживающих внутренний проводник кабеля.

проявления поверхностного эффекта и нерационального использования материала проводника.

В результате такого проявления поверхностного эффекта пусковой момент в двигателе с массивным ротором достаточно велик (М„/МН = 1,5 -н 2,0), и он уступает двигателю с короткозамкнутой обмоткой на роторе только по своим рабочим свойствам — КПД и коэффициенту мощности. Объясняется это тем, что в номинальном режиме при скольжении s = 0,02 -н 0,1 глубина проникновения тока и потока в тело ротора еще достаточно мала, а электрическое сопротивление для тока и магнитное сопротивление для потока велики, вследствие чего двигатель имеет большие электрические потери в роторе и большой намагничивающий ток.

что совпадает с результатом, полученным в § 12-5 при рассмотрении случая резкого проявления поверхностного эффекта, если учесть, что для провода кругового сечения необходимо положить

сталеалюминиевые провода, состоящие из центральной стальной проволоки и повивов (вокруг нее) алюминиевых проволок. Стальной провод повышает механическую прочность линии, а алюминиевые проволоки обеспечивают хорошую электрическую проводимость. Выполнение проводов многопроволочными улучшает их механическую гибкость и уменьшает проявление поверхностного эффекта по сравнению с одиночными проводами эквивалентного сечения.

/?-= — сопротивление однородного проводника постоянному току. Коэффициенты kn и /гб учитывают проявление поверхностного эффекта и эффекта близости соответственно.

Возвращаясь к конструкции современных воздушных линий, можно заметить, что при выполнении их, как правило, применяются сталеалюминиевые провода, состоящие из центральной стальной проволоки и повивов (вокруг нее) алюминиевых проволок. Стальной провод повышает механическую прочность линии, а алюминиевые проволоки обеспечивают хорошую электрическую проводимость. Выполнение проводов многопроволочными улучшает их механическую гибкость и уменьшает проявление поверхностного эффекта по сравнению с одиночными проводами эквивалентного сечения.

двигатели с фазным ротором. Более сложные формы паза характерны для короткозамкнутых машин. Высокий пусковой момент двигателей этих серий обусловлен явлением вытеснения тока при низких скоростях, так как частота тока в роторной обмотке в области низких скоростей близка к частоте питающей сети. Явление вытеснения тока вызывает увеличение сопротивления роторной цепи, что в соответствии с (2.34) приводит к увеличению критического скольжения. По мере разгона двигателя частота тока в роторе снижается и снижается проявление поверхностного эффекта.

1. Сплошные эффективные проводники (са = 1, «п = п). Паз с такими проводниками (нп = т9 — 1; с„ = 1) показан на 31-1, а. Эффективный проводник состоит из одного элементарного проводника по высоте паза (са = 1). Высота эффективного проводника совпадает с высотой элементарного проводника аэ; число эффективных проводников по высоте паза «п равно числу элементарных проводников по высоте паза та (и„ = т3). Число элементарных проводников по ширине паза сь может быть произвольным, общая ширина элементарных проводников в пазу bl = с/,Ь3 (существенно, что эффективный проводник не подразделен на отдельные элементарные проводники по высоте паза). Проявление поверхностного эффекта в эффективных проводниках зависит в этом

Ранее уже отмечалось довольно большое разнообразие'требуемых практикой динамических характеристик, а также существенная зависимость их значений от условий намагничивания и применяемых средств измерений. В связи с этим, приводя данные о динамических характеристиках, необходимо указывать условия эксперимента и средства измерений, которые применялись. Здесь прежде всего имеет значение частота переменного намагничивающего поля и форма кривых магнитной индукции и напряженности поля. Рекомендуется определять динамические характеристики в условиях, приближающихся к условиям эксплуатации испытуемого материала в тех или иных изделиях. Кроме того, важно знать толщину материала образца, имея в виду проявление поверхностного эффекта.

Обычно резкое проявление поверхностного эффекта имеет место при высоких частотах, например, при распространении электромагнитных волн в волноводах. Зная распределение Htm по внутренней поверхности волновода, нетрудно, пользуясь последней формулой, вычислить мощность, теряемую в стенках волновода.

1. Проявление поверхностного эффекта в цилиндре при разных частотах

Способ нагрева в овальных индукторах. Нагрев осуществляется в продольном магнитном поле ( 88). Индуктированный ток замыкается по периметру ее поперечного сечения. Нам уже известно, что в этом случае для эффективного нагрева необходимо достаточное проявление поверхностного эффекта, т. е. толщина ленты должна быть по крайней мере в два раза больше глубины проникновения тока.

( 27-1, б). Можно также сказать, что такое неравномерное распределение тока обусловлено тем, что нижние волокна стержня имеют большее индуктивное сопротивление, чем верхние. Таким образом, ток в стержне вытесняется по направлению к воздушному зазору, что, в сущности, и есть проявление поверхностного эффекта в проводниках, утопленных в ферромагнитную среду.

Обычно резкое проявление поверхностного эффекта имеет место при высоких частотах, например при распространении электромагнитных волн в волноводах. Зная распределение Нм по внутренней поверхности волновода, нетрудно, пользуясь последней формулой, вычислить мощность, теряемую в стенках волновода,

( 27-1, б). Можно также сказать, что такое неравномерное распределение тока обусловлено тем, что нижние волокна стержня имеют большее индуктивное сопротивление, чем верхние. Таким образом, ток в стержне вытесняется по направлению к воздушному зазору, что, в сущности, и есть проявление поверхностного эффекта в проводниках, утопленных в ферромагнитную среду.