Магнитное поле и магнитные цепи

Ферромагнитные материалы и их магнитные свойства.

Закон полного тока и его применение для расчета магнитного поля Магнитной цепью называется совокупность магнитодвижущих сил (МДС), ферромагнитных тел или каких-либо иных сред, по которым замыкается магнитный поток.

Для разветвленных магнитных цепей справедливы законы Кирхгофа.

Расчет неразветвленных магнитных цепей Первый вариант. Определение МДС по заданному магнитному потоку (задача синтеза, или прямая задача).

  В магнитопроводе из электротехнической стали Э11 (рис. 7.5) необходимо обеспечить магнитную индукцию= 0,8 Тл.

Импульсные цепи В современных электронных устройствах, системах связи, автоматического управления и вычислительной технике информация часто передается в виде электрических импульсов различной формы.

Для примера рассмотрим реакцию цепи (ток через катушку L), схема которой приведена на рис. 8.4 а. Если входное напряжение изменяется скачком

 а) б) в) Рис. 8.4 (форма показана на рис. 8.4 б), то ток в ветви с катушкой имеет вид, показанный на рис. 8.4 в.

Электромагнитные устройства. Трансформаторы.

  Система с КИМ Кодовая импульсная модуляция (КИМ) представляет собой один из возможных видов импульсной модуляции, который суммирует; в себе все положительные свойства приемов дискретизации, квантования и кодирования. В системах с КИМ аналоговая информация передается в квантованной и кодированной дискретной форме, что позволяет значительно улучшить отношение сигнал/шум на выходе приемника за счет расширения занимаемой полосы частот, причем выигрыш оказывается даже больше, чем в широкополосных системах с частотной модуляцией.

Гальванические преобразователи. Действие гальванических преобразователей основано на явлении возникновения разности потенциалов между двумя электродами, помещенными в электролит, т.е. в этом случае электролитическая ячейка является источником гальванической ЭДС.

Основные соотношения в идеальном трансформаторе Идеальным трансформатором называют трансформатор, у которого активное сопротивление обмоток равно нулю, отсутствуют магнитные потоки рассеяния, потери мощности в магнитопроводе равны нулю.

Векторная диаграмма трансформатора В реальном трансформаторе в отличие от идеального учитываются активные сопротивления обмоток, магнитные потоки рассеяния обмоток и потери мощности в стали.

Схема замещения трансформатора Электрические цепи с трансформаторами сложно рассчитывать из-за магнитной связи между обмотками.

Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора Параметры схемы замещения можно определить по опытам холостого хода и короткого замыкания.

Внешняя характеристика трансформатора Внешняя характеристика трансформатора представляет собой зависимость между вторичным напряжением и током нагрузки при заданном первичном напряжении

  при .

Мощность потерь и КПД трансформатора Баланс мощности трансформатора выражается равенством

Трехфазные трансформаторы Преобразование электрической энергии в трехфазной цепи осуществляют с помощью трехфазных трансформаторов, которые могут быть выполнены в виде трехстержневых или в виде группы из трех однофазных трансформаторов.

Специальные трансформаторы Автотрансформаторы – это трансформаторы, у которых наряду с магнитной связью между обмотками имеется электрическая связь.

Сварочные трансформаторы Источники для дуговой сварки должны иметь крутопадающую внешнюю (вольтамперную) характеристику (кривая 1 на рис. 9.16) с тем, чтобы она пересекалась с вольтамперной характеристикой дуги (кривая 2) в двух точках  и .

Электрические машины переменного тока Асинхронная машина – это бесколлекторная машина переменного тока, у которой при работе возбуждается вращающееся магнитное поле, но ротор вращается асинхронно, т.е. с угловой скоростью, отличной от угловой скорости поля.

Получение вращающегося магнитного поляб Основой действия асинхронного двигателя является вращающееся магнитное поле.

Принцип действия асинхронной машины и режимы ее работы Трехфазная обмотка статора создает магнитное поле, вращающееся со скоростью

.

Электродвижущие силы в обмотках статора и ротора Вращающийся магнитный поток в воздушном зазоре пересекает проводники обмоток статора и ротора и индуктирует в них синусоидальные ЭДС.

Уравнения магнитодвижущих сил и ток статора асинхронного двигателя При холостом ходе асинхронного двигателя МДС ротора близка к нулю и вращающийся магнитный поток создается только МДС статора

,.

Схема замещения и векторная диаграмма асинхронного двигателя При анализе работы асинхронной машины используют схему замещения.

Энергетический баланс асинхронного двигателя Асинхронный двигатель потребляет из сети активную и реактивную мощность.

Электромагнитный момент Электромагнитная мощность равна произведению электромагнитного вращающего момента  и угловой скорости вращения  магнитного потока

.

Согласно (11.43) электромагнитный момент при любом скольжении пропорционален квадрату напряжения фазы статора и тем меньше, чем больше   и индуктивное сопротивление машины .

Механическая характеристика Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения ротора от момента на валу .

Пуск и регулирование скорости асинхронного двигателя Способы пуска.

Регулирование частоты вращения двигателя Частота вращения асинхронного двигателя .

Однофазный асинхронный двигатель Принцип действия. Однофазный асинхронный двигатель – двигатель, на статоре которого однофазная обмотка, а на роторе – короткозамкнутая обмотка.

Трехфазный асинхронный двигатель в однофазном режиме. Возможны различные варианты использования трехфазных двигателей в однофазном режиме.

Холостой ход синхронного генератора При холостом ходе обмотка якоря (статора) разомкнута и магнитное поле машины создается только обмоткой возбуждения ротора (рис. 11.19).

Реакция якоря синхронной машины В машине, работающей под нагрузкой, магнитное поле создается в отличие от холостого хода не только в роторе, но и МДС токов статора.

Схема замещения и упрощенная векторная диаграмма ЭДС и МДС синхронного генератора Схема замещения синхронного генератора с учетом принятых допущений представлена на рис. 11.22 в виде источника ЭДС с внутренним сопротивлением .

Характеристики синхронного генератора при автономной работе Характеристика холостого хода была рассмотрена в параграфе 11.17.

Работа синхронной машины в режиме синхронного двигателя В отличие от синхронного генератора в синхронном двигателе ось полюсов ротора отстает от оси полюсов вращающегося магнитного поля статора на угол   и электромагнитный момент определяется по уравнению (11.55).

Вентильные генераторы индукторного типа Вентильные генераторы индукторного типа являются бесконтактными.

Электронные приборы и устройсва Возникновение электроники было подготовлено всем ходом развития промышленного производства и в частности электротехники.

Полупроводниковые приборы Элементы физики полупроводников.

При изменении тока в электрической цепи, содержащей полупроводник, изменяется и сопротивление этой цепи.

Полупроводниковые диоды В пограничном слое двух полупроводников с различным характером электропроводности при одном направлении тока дырки и электроны движутся навстречу друг другу, и при их встрече происходит рекомбинация.

Стабилитроны Стабилитрон представляет собой специальный полупроводниковый диод, напряжение электрического пробоя которого очень слабо зависит от протекающего через него тока.

Тиристоры Тиристоры представляют собой кристаллическую структуру из четырех слоев чередующихся электронной и дырочной проводимостей  (рис. 12.8) с тремя электродами: анодом А, катодом К и управляющим электродом УЭ, отходящими от слоев p1, n2 и n1 соответственно (тиристор с Nуправляющим электродом).

Холлотроны Холлотрон представляет собой магнитно-полупроводниковый прибор, действующий на основе гальваномагнитного эффекта возникновения ЭДС в кристалле проводника или полупроводника, находящемся в магнитном поле, при прохождении по нему электрического тока на основе эффекта Холла.

Биполярные транзисторы Транзисторы являются управляемыми полупроводниковыми приборами, обеспечивающими усиление сигналов.

Полевые транзисторы Полевые транзисторы разделяют на униполярные (с одним p-n - переходом) и полевые с изолированным затвором (без p-n - перехода) или со структурой МДП (металл – диэлектрик – полупроводник).

Интегральные микросхемы Постоянное усложнение схем электронных устройств привело к существенному увеличению количества входящих в них элементов.

Электронно-оптические приборы Индикаторные приборы.

Газоразрядные индикаторы Газоразрядный индикатор относится к ионным приборам тлеющего разряда и выполняется с холодным катодом.

Полупроводниковые индикаторы Принцип действия полупроводникового индикатора основан на излучении квантов света при рекомбинации носителей заряда в области р-n – перехода, к которому приложено прямое напряжение.

Жидкокристаллические индикаторы Жидкокристаллические индикаторы не излучают собственный свет, а только воздействуют на свет, проходящий через индикатор.

Оптоэлектронные приборы Оптоэлектронными называют приборы, преобразующие электрические сигналы в оптические.

На главную