11. Магнитные потери.

Переменный магнитный поток приводит к нагреву магнитопровода из-за магнитных потерь в стали, которые вызываются перемагничиванием сердечника (гистерезисные потери) и вихревыми токами в сердечнике (вихревые потери).

В каждом поперечном сечении толщи магнитопровода создается переменная Э.Д.С. ( ) по линиям концентрических окружностей.

Под действием Э.Д.С. возникают по тем же окружностям вихревые переменные токи i, нагревающие сердечник.

Для снижения гистерезисных потерь применяют электротехнические стали или сплавы с узкой петлей гистерезиса.

Для уменьшения вихревых потерь сердечник набирают (шихтуют) из пластин толщиной (0,35 0,5) мм., изолированных друг от друга (лаком, папиросной бумагой и т.д.).

При этом путь для тока в каждой пластине становится уже и длиннее, что (в соответствии с , где - удельное сопротивление проводника, (Ом^*мм²)/м, - его длина, м; - площадь поперечного сечения) ведет к возрастанию сопротивления цепи, по которой идет вихревой ток, т.е. к уменьшению величины тока и потерь на нагрев.

Удельные магнитные потери в ферромагнитных материалах приводятся в каталогах в зависимости от материала, частоты тока и индукции (1…4 Вт/кг)

Итак: ферромагнитные сердечники для магнитных цепей постоянного тока могут быть сплошными, а для магнитных цепей переменного тока набираются (шихтуются) из тонких листов электротехнической стали.

12. Основное свойство магнитного потока идеальной катушки с ферромагнитным сердечником. Влияние воздушного зазора.

При увеличении воздушного зазора увеличивается магнитное сопротивление цепи, поэтому магнитный поток должен снижаться.

При включении этой катушки в цепь постоянного тока в установившемся режиме ток катушки , где - сопротивление проводов катушки, т.е. ток не зависит от зазора. Поэтому на постоянном токе с увеличением воздушного зазора магнитный поток уменьшается.

На переменном токе положение другое. При зазоре =0 будет иметь место динамическое равновесие .

Если увеличить зазор, то магнитный поток должен уменьшаться, что привело бы к уменьшению .

Но тогда нарушится равновесие и ( < ), что приведет к возрастанию тока, при котором восстановится поток, т.е. динамическое равновесие.

Итак: в идеальной катушке переменного тока значение намагничивающего тока автоматически устанавливается таким, чтобы обеспечить равновесие между приложенным напряжением и противо-э.д.с. самоиндукции.

Любое возмущение, стремящееся к нарушению этого равновесия (например, увеличение воздушного зазора), будет приводить к автоматическому изменению намагничивающего тока для восстановления этого равновесия.

В идеальной катушке переменного тока при увеличении воздушного зазора поток =const, но намагничивающий ток автоматически возрастает.

Индуктивное сопротивление идеальной катушки:

С увеличением воздушного зазора индуктивное сопротивление идеальной катушки переменного тока уменьшается.

Стремление к сохранению значения магнитного потока будем называть основным свойством магнитного потока идеальной катушки переменного тока с ферромагнитным сердечником.

Оно является частным проявлением общего закона физики: замкнутый электрический контур стремится сохранить неизменным свой магнитный поток, и лежит в основе действия трансформаторов и электрических машин переменного тока.