- •Содержание
- •Г л а в а 6. Элементы и параметры электрических цепей переменного тока
- •Приложение
- •Введение
- •Электростатическое поле
- •1. Закон кулона
- •2. Напряженность электрического поля
- •3. Диэлектрическая проницаемость
- •Контрольные вопросы
- •Проводники в электрическом поле. Цепи постоянного тока. Токопроводящие материалы.
- •1. Электрический ток
- •2. Напряженность электрического поля, потенциал, напряжение и эдс
- •3. Электрическое сопротивление и проводимость
- •4. Закон ома
- •5. Законы кирхгофа
- •6. Соединение резисторов
- •7. Закон джоуля-ленца. Нагревание проводников.
- •8. Короткое замыкание и перегрузки. Тепловая защита.
- •9. Мощность
- •10. Электрические цепи с несколькими источниками энергии
- •11. Делитель напряжения
- •12. Потери напряжения и мощности в проводах
- •13. Передача электрической энергии по проводам
- •14. Токопроводящие материалы
- •Контрольные вопросы
- •Диэлектрики в электрическом поле. Изоляция электротехнических материалов. Диэлектрические материалы.
- •1. Строение диэлектрика.
- •2. Диэлектрик в электрическом поле. Поляризация диэлектрика
- •3. Электрическая емкость. Конденсаторы.
- •4. Соединение конденсаторов
- •5. Энергия электрического поля конденсатора
- •6. Электрический пробой диэлектрика
- •7. Диэлектрические материалы. Изоляция электротехнических материалов.
- •Контрольные вопросы
- •Магнитное поле. Электромагнетизм и электромагнитная индукция. Магнитные материалы.
- •1. Магнитное поле в неферромагнитной среде. Основные понятия
- •2. Напряженность и индукция магнитного поля
- •3. Магнитный поток.
- •4. Индуктивность.
- •5. Магнитные свойства веществ. Магнитная проницаемость
- •Магнитные свойства ферромагнитных материалов. Намагниченность.
- •7. Циклическое перемагничивание. Гистерезис.
- •8. Ферромагнитные материалы
- •9. Электромагнитные силы
- •10. Электромагнитная индукция
- •11. Вихревые токи
- •12. Эдс самоиндукции и взаимоиндукции
- •Контрольные вопросы
- •Линейные электрические цепи переменного тока
- •Основные определения
- •Сложение синусоидальных величин
- •Среднее значение синусоидальных величин
- •Контрольные вопросы
- •Элементы и параметры электрических цепей переменного тока
- •1. Цепь с активным сопротивлением
- •2. Электрическая цепь с индуктивностью
- •Резонанс напряжений
- •Параллельное соединение r, l, c – элементов
- •Контрольные вопросы
- •Трехфазные электрические цепи
- •Принципы построения трехфазных электрических цепей
- •Соединение звезда. Несимметричная нагрузка. Явление перекоса фаз
- •Нулевой провод
- •Мощность трехфазной системы
- •Контрольные вопросы
- •Нелинейные электрические цепи
- •Характеристики нелинейных электрических цепей и элементов
- •Электрическая цепь с нелинейным индуктивным элементом
- •Трансформаторы
- •Контрольные вопросы
- •Электрические машины переменного тока
- •Вращающееся магнитное поле
- •Устройство асинхронного двигателя
- •Принцип работы асинхронного двигателя
- •Регулирование числа оборотов асинхронного двигателя
- •Однофазные асинхронные двигатели
- •Синхронный генератор. Устройство и принцип работы
- •Синхронный двигатель. Принцип работы
- •Контрольные вопросы
- •Машины постоянного тока
- •Общие сведения
- •Устройство и работа генератора постоянного тока
- •Типы генераторов постоянного тока
- •Генератор с независимым возбуждением
- •Генератор с параллельным возбуждением
- •Генератор с последовательным возбуждением
- •Генератор со смешанным возбуждением
- •Двигатели постоянного тока
- •Контрольные вопросы
- •Переходные процессы в электрических цепях
- •Основные определения
- •2. Зарядка и разрядка конденсатора
- •3. Релаксационные колебания
- •4. Включение и выключение реальной индуктивной катушки при постоянном напряжении источника
- •5. Разрядка конденсатора на индуктивность
- •Контрольные вопросы
- •Современные способы получения электрической энергии. Виды силовых электростанций. Альтернативная электроэнергетика.
- •1. Тепловые электростанции (тэс)
- •Экологические проблемы тэс
- •2. Гидравлические электрические станции (гэс).
- •3. Гидроаккумулирующие электрические станции (гаэс)
- •4. Приливные электрические станции
- •5. Атомные электрические станции (аэс)
- •55Cs140→56Ba140→57La140→58Ge140→стабильное ядро;
- •37Rb94→38Sr94→39y94→40Zr90→ стабильное ядро.
- •Магнитогидродинамическое преобразование энергии (мгд-генераторы).
- •7. Термоэмиссионные генераторы
- •8. Солнечные электростанции
- •9. Электрохимические генераторы
- •10. Термоэлектрические генераторы
- •11. Геотермальные электростанции
- •12. Термоядерная энергетика
- •13. Водородная энергетика
- •14. Понятие о единой энергетической системе.
- •Контрольные вопросы
- •Атомно-молекулярная теория строения вещества
- •Структура и строение атома
- •Линейчатый спектр. Постулаты бора и квантование орбит
- •Корпускулярно - волновой дуализм нанообъектов. Волны де-бройля
- •Туннелирование
- •Классификация наноматериалов
- •8. Трехмерные наноматериалы
- •Размерные эффекты и свойства нанообъектов
- •Химические свойства наноматериалов
- •Тепловые свойства нанообъектов
- •Магнитные свойства нанообъектов
- •Функциональные и конструкционные углеродные наноматериалы.
- •Получение углеродных наноструктур
- •Применение и использование наноматериалов в практической деятельности
- •Контрольные вопросы
- •Приложение
- •Сложение векторов.
- •Метод комплексных чисел
- •Расчет цепей методом узлового напряжения
7. Циклическое перемагничивание. Гистерезис.
Если взять ферромагнитное тело в размагниченном состоянии и начать его намагничивание, т.е. увеличивать ток в катушке (рис.41 а), до момента, когда индукция достигнет максимального значения, то можно получить кривую В(Н), называемую кривой первоначального намагничивания (рис. 41 б).
в)
Рис.41
Если уменьшать ток в катушке, т.е. уменьшать напряженность внешнего поля, то кривая будет располагаться немного выше кривой намагничивания. Таким образом, кривая размагничивания не совпадает с кривой намагничивания. Размагничивание сердечника как бы запаздывает по сравнению с уменьшением напряженности поля. Это явление получило название гистерезиса (отставание). Из рис. 41 б видно, что при размагничивании, когда напряженность поля Н= 0, магнитная индукция тела сохраняет некоторую величину В0, называемую остаточной магнитной индукцией.
Для того, чтобы довести магнитную индукцию тела до нуля (снять остаточную индукцию или размагнитить сердечник), необходимо изменить направление внешнего поля (направление тока в катушке).
Величину напряженности магнитного поля (Нс), необходимую для снятия остаточной индукции, называют коэрцитивной силой. Если увеличивать напряженность поля на величину, большую, чем Нс, то магнитная индукция начнет возрастать, но с другой полярностью, т.е. будет снова происходить процесс намагничивания. При определенной напряженности поля магнитная индукция достигает наибольшего значения (-Вmax), при котором происходит магнитное насыщение тела. Таким образом, изменяя ток в катушке по величине и направлению, можно получить данные для построения замкнутой кривой B = f(H), которую называют петлей магнитного гистерезиса. На следующем рисунке представлена кривая, характеризующая полный процесс циклического перемагничивания (рис. в).
Кривую циклического перемагничивания называют петлей гистерезиса. При циклическом перемагничивании с определенной частотой ферромагнитные материалы нагреваются, что свидетельствует о затрате некоторой энергии на перемагничивание.
Величина этих потерь энергии тем больше, чем больше площадь, ограниченная петлей гистерезиса.
8. Ферромагнитные материалы
Ферромагнетики подразделяются на магнитомягкие и магнитожесткие.
Рис.44
Для магнитомягких материалов характерно быстрое намагничивание и малая Нс.
Нс < 400А/м = 4А/см. Эти материалы легко намагничиваются и размагничиваются. Имеют узкую гистерезисную петлю (рис.44а,б) и поэтому отличаются малыми потерями на гистерезис( ΔРгист →мало).
Основные металлические магнитомягкие материалы – низкоуглеродистая сталь, чугун, электротехнические стали.
Железо-никелевые сплавы – пермаллои, имеют высокую магнитную проницаемость, малую коэрцитивную силу (рис.44б), повышенное удельное сопротивление, малые потери на гистерезис и вихревые токи.
Ферриты . Соединения окислов металлов – ферриты- изготавливают из порошковой смеси окиси железа (Fe2O3) с окислами других металлов (ZnO, MnO и т.д.) путем прессования и спекания при высоких температурах.
Магнитодиэлектики – материалы, состоящие из смеси магнитомягкого материала (железо, пермаллои) с каким-либо органическим или неорганическим диэлектриком ( эпоксидная смола, полистирол, жидкое стекло и т.д.).
Магнитомягкие материалы применяют для сердечников электрических машин и электромагнитных аппаратов (трансформаторы), магнитных усилителях, высокочастотых узлах электронной аппаратуры.
Магнитотвердые или магнитожесткие материалы намагничиваются с трудом, но надолго сохраняют намагниченность. Они имеют относительно большие величины остаточной индукции (0,2- 2Тл) и коэрцитивной силы (до 100 000А/м=1000А/см), широкую петлю гистерезиса (рис. в). Поэтому их применяют в постоянных магнитах.
К магнитотвердым материалам относятся мартенситные высокоуглеродистые стали, а также легированные стали (легирующие компоненты – хром, вольфрам, кобальт, молибден).
Магниты очень малых размеров или сложной формы изготавливают из металлокерамических материалов (прессование из порошков и спекание при высоких температурах).