Страница:Радиолюбитель 1930 г. №10.djvu/27

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


йли же чиедо витков натушкй для получения веданной величины магнитного потоке. Но и в этих случаях оледует исходить из той же основной формулы магнитной цени.

Потери мощности в железе при переменном токе

Мы рассмотрели выше единичный цикл перемагничивания железа. Но этот цикл

будет повторяться многократно и непрерывно, если катушку с железным сердечником включить в цепь переменного тока. Встречать такие включения в электротехнике приходится очень часто: трансформаторы, дроссели, обмотки переменного тока в альтернаторах — все это катушки с железом.

Мы помним, что потеря энергии на перемагвичивавие железа за один цикл пропорциональна площади петля гистерезиса. Цикл перемагничивания соответствует одному периоду переменного тока. Отсюда ясно, что чем выше частота тока,

— . за на-

аффект, так как при регулярном перема* гничивании железо гудит). Это обстоятельство заставляет не бегать железных сердечников в катушках, входящих в цепи высокой частоты. Помимо числа периодов потеря мощности зависит и от „Полноты" перемагничивания, т-е. от амплитуды переменного тока.

Но не только с явлением гистерезиса связаны потери энергии в железе. Вследствие непрерывных изменений величины магнитного потока, в сердечнике, согласно закону Максвелла, будет индуктироваться

вызовет в толще железа вихревой ток (рис. 21) такой же частоты, как и ток, питающий катушку. Такие вихревые токи, Наводимые магнитным полем в толще металла, носят название токов Фуко.

Появление токов Фуко связано, разумеется, с нагревом железа за счет выделяемого ими тепла Джоуля, при чем эта потеря мощности пропорциональна уже не первой степени, а квадрату частоты,

т.-э, при увеличения частоты вовргетаот еще более резко.

Если для борьбы с потерями не пере- магяичивание техника стремится выбирать железо мягких сортов, то для ослабления токов Фуко желательно получить на пути Э! их токов возможно большее омическое сопротивление. Этого достигают двумя способами: во-первых, повышают удельное сопротивление железа добавлением |*__сплав нескольких процентов кремния;-во-вторыу, собирают сердечника из тонких железных полос, между которыми вводят прослойку или из тонкой бумаги, или в виде 'лакировки, или, наконец, просто за счет окисления поверхностей этих полос. В любительской практике не всегда возможно достать специальное трансформаторное железо в форме соответствующих полос, а потому иной раз применяется для сердечников катушек железная проволока; проволоку предварительно отжигают, благодаря чему она становится мягкой н покрывается с поверхности изолирующей окалиной. У хороших заводских трансформаторов потери в железе невелики: они не превышают 3% полной мощности.

Искаженные формы кривой тока в цепи с железом

Наличие катушки с железом в цепи, переменного toi а, помимо потери мощности, влечет за собою ■ другие неприятности. Остановимся хотя бы на искажении формы тока, что почти всегда является вредным фактором для экснло- атации.

При конструировании дииамомешин переменного тока стремятся получипь электродвижущую силу, величина которой меняется по чистой синусоиде (рис. 22). Такая форма оказывается „естественной", так как она соответствует собственным колебаниям резонансного контура.

В той цепи, где в гачестве сопротивления фигурирует катушка без сердечника, мы можем считать при неизменной частоте силу тока обратно-пропорциональной коэфициенту самоиндукции катушки:

, *_

‘ — ‘i-)L

Таково оказывается соотношение между амплитудами тока и напряжения, если пренебречь, омическим сопротивлением по сравнению с индуктивным. Хотя мгновенные значения тока и напряжения нельзя связывать подобным равенством вследствие сдвига фаз между ними, однако при постоянстве когфяциента самоиндукции кривая силы тока будет иметь такую же форму чистой сиву- соиды, как и кривая электродвижущей силы.

Иначе обстоят дело в цепи е железом* Коэфициевт самоиндукции катушки е железом выражается формулой:

4 я. #VQ

£*ст — I

(все обозначения встречались выше), Мы уже знаем, что величина р в процессе перемагничиваия не остается постоянной: при подходе к насыщению она резко уменьшается.

Следовательно, и коэфицяент самоиндукции катушки с железом не является величиной постоянной. Вот потому-то в

те моменты, когда магнитный поток достигает своего максимума н железо приближается к насыщению, сила тока дает резкий скачок вверх (рис. 23). Этот скачок (или „пик") будет тем резче, а следе вательно, форма кривой тока тем больше отступят от чистой синусоиды, чем полнее достигнет железо своего магнитного насыщения.

Кривую подобной неправильной формы следует рассматривать как сумму (рис. 24), нормальной синусоиды /j н добавочной % при чем частота последней втрое больше основной. Добавочная синусоида или как ее называют, „третья гармоника", может наделать в ценя много не- цриликкией: испортить ход электромоторов, вызвать вследствие случайных резонансов пробой изоляции н, наконец, исказить звук, если процесс происходит в цепях усилителя.

Все это заставляет при расчетах приборов с железом заботиться, чтобы работа магнитной цепи происходила в пределах, далеких от насыщения- Так, например, если конструктору задается определенная величина амплитуды магнитного потока Фтах> то он стремится выбрать сечение железа таким, при котором индукция

о Ф*пах

&тах —• Q

не приближалась бы к предельной.

Исключениями нз этого правила являются кое-какие специальные случаи в

радиотехнике, где переменная магнитная проницаемость железа оказывается полезной. В качестве примера momhol было бы привести некоторые способы модуля- цви, но еще интереснее будет рассмотреть

353

РАДИОЛЮБИТЕЛЬ № ю *