Напряженности переменного

Напомним, что магнитная проницаемость [А вещества зависит от величины напряженности намагничивающего поля Я [см. кривую р. (Н) на 11.8)]. Поэтому магнитное сопротивление магнитопровода является нелинейной функцией намагничивающего тока и магнитопровод представляет собой нелинейный магнитный элемент /?м(/).

Магнитная проницаемость тела всегда меньше проницаемости вещества и меньше зависит от напряженности намагничивающего поля, а также от изменений, вызванных внешними причинами (температурой, механическими напряжениями и т. п.), т. е. стабильность свойств разомкнутой магнитной цепи выше стабильности замкнутой цепи из того

Постоянные магниты широко применяются в электромеханических измерительных приборах для создания вращающего момента и момента успокоения. Свойства всех магнитных материалов характеризуются двумя основными величинами ( 3.29): 1) коэрцитивной силой Нс, т. е. напряженностью размагничивающего поля, при которой магнитная индукция В и магнитный поток равны нулю; 2) остаточной индукции Вг материала при уменьшении напряженности намагничивающего поля /,о нуля.

Магнитная проницаемость, определяемая как отношение магнитной индукции к напряженности намагничивающего поля, в ферромагнетиках не является величиной постоянной, а зависит от напряженности намагничивающего поля. В сравнительно слабых полях магнитная проницаемость может быть исключительно велика и в лучших ферромагнетиках (пермаллое) может доходить

Па кольцевые образцы поверх изоляции наматывают равномерно по периметру сначала измерительную обмотку w-2, а затем намагничивающую w\. Чтобы уменьшить погрешность в расчете напряженности намагничивающего поля, отношение внешнего диаметра кольца к внутреннему dam/dBT должно быть не более 1,3. Указанная погрешность связана с различием числа витков на единицу длины по внутреннему и наружному периметрам кольца.

намагничивающего поля должно быть значительно больше напряженности исследуемого поля и достаточным для намагничивания стержней до насыщения. При отсутствии исследуемого поля в результате встречного включения первичных обмоток значение наводимой в измерительной обмотке э. д. с. будет практически равным нулю. При наличии исследуемого поля потоки в первом и втором сердечниках будут несколько отличны и в измерительной обмотке индуктируется э. д. с., пропорциональная продольной составляющей преобразуемого магнитного потока.

Поскольку напряженность постоянного исследуемого магнитного поля мала по сравнению с напряженностью намагничивающего переменного поля, то зависимость индукции в каждом из сердечников от напряженности поля (Н = Н ± Нх) можно с достаточной точностью представить в виде усеченного ряда Тейлора:

Наиболее распространены ферромодуляционные преобразователи с магнитным, в частности продольным, возбуждением. Такие феррозонды ( 16.3) имеют два идентичных пермаллоевых стержня 1 и 2 с нанесенными на них намагничивающими обмотками w'l и w"l, включенными встречно-последовательно. Измерительная обмотка 3 охватывает оба стержня. Амплитуда напряженности намагничивающего поля должна быть значительно больше напряженности исследуемого поля и достаточной для намагничивания стержней до насыщения.

При некотором значении напряженности намагничивающего поля в области, близкой к насыщению, форма и размеры петли гистерезиса при дальнейшем увеличении этого значения уже не изменяются, растут лишь ее безгистерезисные участки. Такая петля называется предель~ ной петлей гистерезиса. Точки пересечения предельной петли гистерезиса с осями координат определяют остаточную индукцию ВГ и коэрцитивную силу Нс, которые вместе с индукцией насыщения Bs являются характеристиками магнитных материалов. Свойства некоторых магнитных материалов, особенно ферритов, также характеризуются коэффициентом прямоугольности петли гистерезиса /гп = Вг/Вг. Материалы, в которых /г„ « 1, называют материалами с прямоугольной петлей гистерезиса.

— число витков вторичной обмотки; о — напряжение в материале сердечника; С — коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств материала и напряженности намагничивающего поля.

Наиболее распространены ферромодуляционные преобразователи с магнитным, в частности продольным, возбуждением. Такие феррозонды ( 16.3) имеют два идентичных пермаллоевых стержня 1 и 2 с нанесенными на них намагничивающими обмотками w'l и w"l, включенными встречно-последовательно. Измерительная обмотка 3 охватывает оба стержня. Амплитуда напряженности намагничивающего поля должна быть значительно больше напряженности исследуемого поля и достаточной для намагничивания стержней до насыщения.

2.8. Магнитный усилитель без нагрузки ( 2.8, а) работает в режиме вынужденного намагничивания. Изменения индукции в сердечниках 5Х и В2 и напряженности переменного магнитного поля Н„ в установившемся режиме показаны на 2.8, бив сплошными линиями. Как повлияет на величину и форму кривых индукций и напряженности увеличение тока управления в 1,5 раза и умень-

Форма кривой напряженности переменного поля остается прежней, так как она не зависит от приложенного напряжения, а определяется только величиной напряженности управления, которую должна компенсировать напряжен-

2.9. Как изменятся формы кривых индукции и напряженности переменного поля в магнитном усилителе (см. 2.8, а), а также, что произойдет с величиной переменного тока, если при неизменных напряжении питания и

Решение. В отличие от задач 3.1 — 3.5 для решения данной задачи используем кривые намагничивания, полученные в действующих значениях напряженности переменного поля.

4.1. Магнитный усилитель ( 4.1, а) имеет следующие параметры: Uс= 120 В; / = 50 Гц; RH= 400 Ом; Рн= = 16 Вт; /у= 0,01 А. Проанализировать влияние выбора максимальной напряженности магнитного поля на размеры сердечника. Построить зависимости площади сечения окна сердечника и площади окна, занятой рабочей обмоткой и обмоткой управления от максимальной напряженности переменного магнитного поля.

Решение. Необходимость выбора величины максимальной напряженности магнитного поля диктуется тем, что отношение числа витков рабочей обмотки к средней длине индукционной линии (удельное число витков) зависит от максимальной напряженности переменного поля:

Поэтому выбор максимальной напряженности переменного поля определяет соотношение между ферромагнитной (сердечники) и медной (обмотки) частями усилителя.

где Я у — параметр расчетной кривой намагничивания, соответствующей выбранной максимальной напряженности переменного поля. Площадь окна, занимаемая обмоткой управления (в 1 см2 площади обмотки помещается 3700 витков провода диаметром 0,12 мм),

Анализ 4.1, д показывает, что площадь, занимаемая обмотками Qo6 = QP + Qy (медная часть усилителя), растет пропорционально выбранной максимальной напряженности переменного поля, а площадь окна сердечника (ферромагнитная часть усилителя) резко уменьшается. Эта закономерность является общей для магнитных усилителей и других подобных устройств и ее необходимо учитывать при проектировании. Очевидно, наиболее компактная конструкция усилителя получится при таком выборе максимальной напряженности, когда площадь окна сердечника с каркасом несколько превышает площадь обмоток. В данном случае это возможно при Ятах =10-^-15 А/см ( 4.1, д).

Решение. При увеличении напряжения сети в 3 раза начальная индукция увеличивается во столько же раз и становится равной 0,99 Т. В этом случае рабочая точка а перемещается с кривой, соответствующей напряженности переменного поля, равной 3 А/см, в точку б кривой, соответствующей напряженности переменного поля, равной 15 А/см ( 4.16). Выходное напряжение пропорционально крутизне кривой намагничивания, определяемой производной dBJdH—

Решение. Чтобы выходное напряжение модулятора осталось без изменения, нужно на кривой намагничивания, соответствующей напряженности переменного поля Я„ « « 15 А/см, найти участок такой же крутизны, как и на кривой с Я^= 3 А/см. Этому участку соответствует напряженность смещения, равная 9 А/см (см. 4.16). Следовательно, к начальной напряженности смещения, равной 3 А/см, следует добавить напряженность 6 А/см.