Влияние ЭМИ на устройства с магнитным сердечником., Дипломные работы из Электротехника. Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта (БФУ имени И. Канта)
KPshnik
KPshnik

Влияние ЭМИ на устройства с магнитным сердечником., Дипломные работы из Электротехника. Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта (БФУ имени И. Канта)

6 стр-ы.
65Количество просмотров
Описание
Эми, история установления и развития, применение, примеры.
20 баллов
Количество баллов, необходимое для скачивания
этого документа
Скачать документ
Предварительный просмотр3 стр-ы. / 6
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 6 стр.
Скачать документ
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 6 стр.
Скачать документ
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 6 стр.
Скачать документ
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 6 стр.
Скачать документ

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем (английский физик- экспериментатор и химик. 22 сентября 1791 - 25 августа 1867) 29 августа 1831 года. В 1822 году в лабораторном дневнике Фарадея появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». Рассуждения Фарадея были следующими: если в опыте Эрстеда электрический ток обладает магнитной силой, а, по убеждению Фарадея, все силы взаимопревращаемы, то и движение магнита должно возбуждать электрический ток. Путь к электрогенератору оказался нелёгким — первые опыты были неудачны. Главной причиной неудач было незнание того факта, что электрический ток порождается только переменным магнитным полем, причём достаточно сильным (иначе ток будет слишком слаб для регистрации). Для усиления эффекта следовало магнит быстро двигать, а проводник свернуть в катушку. Только десять лет спустя, в 1831 году, Фарадей нашёл, наконец, решение проблемы, обнаружив электромагнитную индукцию.

Основные опыты состоялись в период 29 августа — 4 ноября 1831 года, главными из них стали два:

*При движении магнитного сердечника внутри проволочной катушки в последней возникал электрический ток.

*Включение или выключение тока в проволочной катушке приводило к появлению тока во вторичной катушке, чьи витки чередуются с витками первой.

29 августа, Фарадей провёл опыт с электромагнитом:

«Двести три фута медной проволоки в одном куске были намотаны на большой деревянный барабан; другие двести три фута такой же проволоки были проложены в виде спирали между витками первой обмотки, причем металлический контакт был везде устранен посредством шнурка. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая — с хорошо заряженной батареей из ста пар пластин в четыре квадратных дюйма с двойными медными пластинками. При замыкании контакта наблюдалось внезапное, но очень слабое действие на гальванометр, и подобное же слабое действие имело место при размыкании контакта с батареей.» Таким образом, перемещающийся возле проводника магнит (или включение/выключение тока в соседнем проводнике) порождают в данном проводнике электрический ток.

Это явление Фарадей назвал электромагнитной индукцией.

Фарадей объяснял электромагнитную индукцию следующим образом. Окрестность всякого заряженного тела пронизано электрическими силовыми линиями, которые передают «силу» (по современной терминологии, энергию), и аналогично энергия магнитного поля течёт вдоль магнитных силовых линий. Эти линии не следует рассматривать как условные абстракции, они представляют собой физическую реальность [45]. При этом:

1)Всякое изменение электрического состояния среды порождает магнитное поле.

2)Всякое изменение магнитного состояния среды порождает электрическое поле[45].

Опыты Фарадея показали, что сила индукционного тока в проводящем контуре пропорциональна скорости изменения числа линий магнитной индукции , пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром.

Магнитный поток можно графически представить, как число линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью S. Чем больше индукция магнитного поля, тем большее число линий магнитной индукции пронизывает эту поверхность. Поэтому скорость изменения этого числа есть не что иное, как скорость изменения магнитного потока.

Если за малое время магнитный поток меняется на ,

то скорость изменения магнитного потока равна

Поэтому утверждение, которое вытекает непосредственно из опыта, можно сформулировать так: сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения

магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: .

Известно, что в цепи появляется электрический ток в том случае, когда на свободные заряды проводника действуют сторонние силы. Величину, численно равную работе этих сил при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура, называют электродвижущей силой.

Следовательно, при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в контуре появляются сторонние силы, действие которых характеризует ЭДС,

называемая ЭДС индукции. Обозначают ее буквой .

Согласно закону Ома для замкнутой цепи

Сопротивление проводника не зависит от изменения магнитного потока. Следовательно,

соотношение справедливо только потому, что ЭДС индукции пропорциональна

Закон электромагнитной индукции формулируется именно для ЭДС, а не для силы индукционного тока, т. к. сила тока зависит и от свойств проводника, а ЭДС определяется только изменением магнитного потока. Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока

через поверхность, ограниченную контуром: .

Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца (Сформулированное Эмилием Ленцом в 1833г.): означает, что ЭДС индукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению потока. То есть индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток. Этот факт и отражён в правиле Ленца.

Правило Ленца носит обобщённый характер и справедливо в различных физических ситуациях, которые могут отличаться конкретным физическим механизмом возбуждения индукционного тока. Так, если изменение магнитного потока вызвано изменением площади контура (например, за счёт движения одной из сторон прямоугольного контура), то индукционный ток возбуждается силой Лоренца, действующей на электроны перемещаемого проводника в постоянном магнитном поле. Если же изменение магнитного потока связано с изменением величины внешнего магнитного поля, то индукционный ток возбуждается вихревым электрическим полем, появляющимся при изменении магнитного поля. Однако в обоих случаях индукционный ток направлен так, чтобы скомпенсировать изменение потока магнитного поля через контур.

Если внешнее магнитное поле, пронизывающее неподвижный электрический контур, создаётся током, текущим в другом контуре, то индукционный ток может оказаться направлен как в том же направлении, что и внешний, так и в противоположном: это зависит от того, уменьшается или увеличивается внешний ток. Если внешний ток увеличивается, то растёт создаваемое им магнитное поле и его поток, что приводит к появлению индукционного тока, уменьшающего это увеличение. В этом случае индукционный ток направлен в сторону, противоположную основному. В обратном случае, когда внешний ток уменьшается со временем, уменьшение магнитного потока приводит к возбуждению индукционного тока, стремящегося увеличить поток, и этот ток направлен в ту же сторону, что и внешний ток.

Для катушки, находящейся в переменном магнитном поле, закон Фарадея можно записать

следующим образом:

где

— электродвижущая сила,

— число витков,

— магнитный поток через один виток.

Электромагнитное устройство — устройство, в котором создаётся и используется магнитное поле. Электромагнитные устройства применяются во многих электрических и в некоторых электронных цепях. В электромагнитных устройствах используется индукционное и электродинамическое действия магнитного поля. Индукционное действие магнитного поля применяется в устройствах, использующих переменный ток (дроссель (она же катушка индуктивности), трансформатор, электромашинный генератор, электроизмерительные приборы и преобразователи и т. д.) или в устройствах постоянного тока с подвижными частями (электрические машины).

Дроссель - винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока наблюдается её значительная инерционность.

Применяются для подавления помех, сглаживания биений, накопления энергии, ограничения переменного тока, в резонансных (колебательный контур) и частотно- избирательных цепях, в качестве элементов индуктивности искусственных линий задержки с сосредоточенными параметрами, создания магнитных полей, датчиков перемещений и так далее.

Трансформатор - (от лат. transformare — «превращать, преобразовывать») статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

Трансформатор осуществляет преобразование переменного напряжения и/или гальваническую развязку в самых различных облас тях применения — электроэнергетике, электронике и радиотехнике.

Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек),

охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнитомягкого материала.

На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток намагничивания создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку.

Электромашинные генераторы и электродвигатели - машины вращательного типа, преобразующие либо механическую энергию в электричес- кую (генераторы),либо электрическую в механическую (двигатели). Действие генераторов основано на принципеэлектромагнитной индукции: в проводе, движущемся в магнитном п оле, наводится электродвижущая сила(ЭДС). Действие электродвигателей основано на том, что на провод с током, помещенный в поперечноемагнитное поле, действует сила.

КОНСТРУКЦИЯ ГЕНЕРАТОРА с многочисленными витками, расположенными по окружности цилиндрического якоря. Генератор дает практически постоянный ток. 1 - коллектор; 2 - щетки; 3 - магнитные полюса; 4 - витки; 5 - вал; 6 - якорь. Коллектор состоит из секций, число которых ра вночислу витков якоря. Ток вырабатывается при вращении вала за счет механической энерги и.

По-прежнему выгодно применение в промышленности и энергетике для преобразования сравнительно больших мощностей. Перспективно применение умформеров на основе машин двойного питания для передачи мощностей между сетями 50 и 60 Гц, а также между сетью с низкими параметрами напряжения и частоты и сетью с особо высокими требованиями. В этом случае для питания обмоток ротора применяется ещё и статический преобразователь частоты, но мощность преобразователя нужна меньшая (для приведённого примера преобразования 50 в 60 Гц это составляет около 1/5 полной мощности).

Преобразователь электрической энергии — это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования параметров электрической энергии (напряжения,

частоты, числа фаз, формы сигнала). Для реализации преобразователей широко используются полупроводниковые приборы, так как они обеспечивают высокий КПД.

1880-е - настоящее время

Трансформаторы + Большая надёжность + Высокий КПД + Большие мощности - Большие габариты при малых частотах - Невозможность преобразования постоянного тока

1960-е - настоящее время

Полупроводниковые диоды, тиристоры

и транзисторы

+ Компактность + Бесшумность + Лёгкость и гибкость управления - Потери мощности в ключах - Искажения и помехи в сетях

Здесь пока нет комментариев
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 6 стр.
Скачать документ