Стального магнитопровода

Кроме путевых и конечных выключателей, основанных на механическом принципе действия, существуют бесконтактные путевые выключатели, основанные на принципе использования нелинейных элементов, в том числе дросселей со стальными сердечниками и переменным воздушным зазором, а также на принципе использования магнитных усилителей.

Измерительный механизм состоит из двух катушек 1, 4 к двух стальных сердечников 2, 3, закрепленных на одной оси с указателем 5. Механические моменты, возникающие в результате взаимодействия катушек со стальными сердечниками, направлены противоположно. Указатель поворачивается под действием разности моментов и останавливается в том положении, при котором моменты равны. Угол отклонения указателя зависит от соотношения токов катушки 1 и 4

16. Исследование реактивной катушки со сплошными и проволочными медными и стальными сердечниками в функции напряжения, индукции и частоты и катушки с раздвижным стальным сердечником.

В 1832 г. братья Пикси предложили генератор переменного тока с вращающимся подковообразным постоянным магнитом 1 и неподвижными катушками со стальными сердечниками 2 ( 1.2).

В 1832 г. братья Пикси предложили генератор переменного тока с вращающимся подковообразным постоянным магнитом 1 и неподвижными катушками со стальными сердечниками 2 ( 1.2). Эта конструкция хорошо подтверждала закон электромагнитной индукции.

В индукционных электрических печах используется свойство вихревых токов нагревать массивные электропроводящие материалы. Конструкция первой индукционной печи была разработана в 1905 г. А. Н. Лодыгиным. Индукционные печи в настоящее время получили широкое распространение. Мощность их колеблется в широких пределах (от нескольких сот ватт до тысяч киловатт). Индукционные печи со стальными сердечниками применяют для плавления цветных металлов. Они питаются током промышленной частоты (50 Гц). Индукционные печи без стальных сердечников— это печи высокой частоты. При частоте до 104 Гц они питаются от машинных высокочастотных генераторов, а при большей частоте (до 106—107 Гц) —от ламповых генераторов. Машинные и ламповые генераторы для установок индукционного нагрева в СССР впервые разработаны В. П. Вологдиным. Конструкции высокочастотных индукционных печей весьма разнообразны. Основная часть печи — огнеупорный тигель, опоясываемый медной трубкой (индуктор), по которой пропускается ток высокой частоты. Внутри трубки протекает вода для ее охлаждения. Тигель установлен на основании, выполненном из цветных металлов или немагнитной стали. Высокочастотные индукционные печи используют для плавки цветных и черных металлов.

Приборы электродинамической системы применяются в электрических цепях постоянного и переменного токов. Электроизмерительные приборы этой системы характеризуются наибольшей точностью и чувствительностью в сравнении с другими приборами, применяемыми в цепях переменного тока, их изготовляют главным образом в виде приборов класса точности 0,2 и 0,5. Вместе с тем на показания приборов электродинамической системы значительно влияют внешние магнитные поля, они имеют большой собственный расход электрической энергии. Разновидностью приборов электродинамической системы являются приборы ферродинамической системы, в которых катушки снабжены стальными сердечниками, что делает их показания практически независимыми от внешних магнитных полей.

В настоящее время широкое распространение получили электромагнитные аппараты, содержащие катушки со стальными сердечниками и дополнительную обмотку, питаемую постоянным током. Такого рода аппараты получили название магнитных усилителей. Магнитные усилители применяются в электрических схемах контроля, измерения и автоматического регулирования (например, для автоматического управления двигателями, плавного регулирования освещения, измерения постоянных токов и т. д.).

служивает внимания вариант с использованием мгновенных значений токов (см. гл. 5), которые в первые миллисекунды трансформируются ТА со стальными сердечниками достаточно точно, если даже в следующие доли первого периода они начинают насыщаться, нарушая точность трансформации и резко увеличивая погрешности в токе fi. Принципиально в этом случае могут быть использованы приведенные выше соотношения, в которых значения выпрямленных токов / заменяются их мгновенными значениями i. Имеются также разработки НЭТИ (Л. В. Ба-гинский), предусматривающие торможение при небольших кратностях токов внешних КЗ и переход на сравнение фаз при больших.

Цепи со сталью, т. е. цепи, содержащие катушки индуктивности со стальными сердечниками, находят широкое применение в технике. Это — регулируемые и нерегулируемые катушки индуктивности, трансформаторы, магнитные усилители, стабилизаторы, феррорезонансные умножители частоты и др. При высоких частотах сердечники обычно выполняются из ферритов.

2. Отсутствие трансформаторов накала кенотронов со стальными сердечниками и повышенной изоляцией вторичной обмотки; их заменяют высокочастотные катушки с воздушной изоляцией.

напряжения, мощности) вызывает механическое перемещение подвижного элемента, в результате чего переключаются электрические контакты. В группу электромеханических входят электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные и другие реле, а из них чаще можно встретить реле электромагнитные. На 10.20, б показана конструктивная схема электромагнитного реле клапанного типа, где отмечены части стального магнитопровода (/ — сердечник, 2 — катушка электромагнита; 3 — ярмо; 4 — изоляционное основание; 5 — контакты; 6 — подвижный якорь).

В индуктивных ЭП энергия магнитного поля концентрируется в воздушном зазоре за счет наличия стального магнитопровода. В емкостных ЭП из-за низкого пробивного напряжения воздуха (~30 кВ-см-') объемные силы и удельная мощность получаются весьма небольшими, примерно в 104 раз меньше, чем у индуктивного ЭП. Поэтому энергию электрического поля пытались сосредоточить в диэлектриках. Академик А. Ф. Иоффе использовал для этой цели керосин (е=2). При заполнении зазора сжатым газом напряженность электрического поля может достигнуть 600 кВ-см-'. Еще большие возможности имеются при применении1 твердых диэлектриков и сегнетодиэлектриков. Кристаллы титаната бария, дигидрофосфата калия имеют е=9- 10°'-М05, Если в индуктивных ЭП энергия магнитного поля сосредоточена в зазоре, то в емкостных ЭП она должна концентрироваться в жидких или твердых диэлектриках. Но в ЭП должны быть перемещающиеся относительно друг друга части, поэтому в конструкциях емкостных ЭП предусматривают наличие механических зазоров, либо применяют в качестве ротора жидкие материалы.

В индуктивных ЭП энергия магнитного поля концентрируется в воздушном зазоре за счет наличия стального магнитопровода. В емкостных ЭП из-за низкого пробивного напряжения воздуха (-30 кВ-см~') объемные силы и удельная мощность получаются весьма небольшими, примерно в 104 раз меньше, чем у индуктивного ЭП. Поэтому энергию электрического поля пытались сосредоточить в диэлектриках. Академик А. Ф. Иоффе использовал для этой пели керосин (е = 2). При заполнении зазора сжатым газом напряженность электрического поля может достигнуть 600 кВ-см"'. Еще большие возможности имеются при применении твердых диэлектриков и сегнетодиэлектрвков. Кристаллы титаната бария, дигидрофосфата калия имеют е = 9-103+105. Если в индуктивных ЭП энергия магнитного поля сосредоточена в зазоре, то в емкостных ЭП она должна концентрироваться в жидких или твердых диэлектриках. Но в ЭП должны быть перемещающиеся относительно друг друга части, поэтому в конструкциях емкостных ЭП предусматривают наличие механических зазоров либо применяют в качестве ротора жидкие материалы.

Простейший трансформатор состоит из стального магнитопровода, на котором расположены две обмотки с различными числами витков w\ и wz ( 4.17), Изменяющийся в сердечнике магнитный поток наводит в

где /?м — магнитное сопротивление стального магнитопровода. Полный ток х. х.

Основные потери в стали сердечников. Явление электромагнитной индукции связано с изменением магнитного потока, поэтому в стальных якорных сердечниках возникают п потери на перемагничивание и вихревые токи. Перемагничивание происходит вследствие вращения стального магнитопровода в магнитном поле или в результате изменения во времени потока, создаваемого переменным током. Потери в стали зависят от свойств материала, величины индукции, частоты и характера пере-магничивания; потери на вихревые токи также и от толщины стальных листов.

онность исполнительных двигателей становится основным фактором, ограничивающим быстродействие всей системы. Для улучшения быстродействия двигателей применяется якорь, выполненный в виде легкого тонкостенного диска из немагнитного материала. Такой якорь лишен стального магнитопровода и поэтому имеет во много раз меньший момент инерции.

Так как в якоре нет стального магнитопровода, то реакция якоря и индуктивность проводников якоря весьма малы. Это значительно облегчает коммутацию. Лучшие условия коммутации позволяют при-

Для электромагнитов характерны три вида магнитных потоков: рабочий поток Ф« в зачоре 62, создающий электромагнитную силу притяжения якоря к полюсу электромагнита; поток выпучивания Фвп с граней вблизи рабочего воздушного зазора 62, также создающий некоторую долю тяговой силы; поток рассеяния Фл между стержнями магиитопровода. Если уподобить магнитный поток току в электрической цепи, то по аналогии с электрическими цепями можно составить эквивалентную схему замещения магнитной цепи ( 1.3,6). В ней через R с цифровыми индексами обозначены магнитные сопротивления участков стального магнитопровода, через Rf>\ и /?аг -— магнитные сопротивления воздушных зазоров 6i и 62. а через F~iw — магнитодвижущая сила, создающая магнитные потоки Фб и Ф0 (i — ток в об мотке, w — число витков обмотки). Аналогия между величинами, характерными для электрически), и магнитных полей (и цепей), показана в табл. 11.

ным полем, искусственно создаваемым между полюсами стального магнитопровода М. Маг штный поток Ф создается током гь протекающим по обмотке и:.

где RM — магнитное сопротивление стального магнитопровода.