Катушка со сталью в цепи с постоянной и переменной ЭДС

П
ри работе катушки со сталью в цепи с постоянной и переменной ЭДС (рис.8.23) возникают новые интересные явления, из-за которых рассматривается данный вопрос. На практике возможны два варианта: 1) на сердечнике намотана одна обмотка, а протекающий по ней ток содержит как постоянную составляющую, так и переменную; 2) на сердечнике две обмотки, по одной из которых протекает только постоянный ток, а по другой – только переменный. В теоретическом плане эти варианты равноценны. Мы рассмотрим второй вариант. Кроме того возможны два случая, когда по обмотке w₁ протекает синусоидальный ток и когда к этой обмотке подведено синусоидальное напряжение. Сначала разберем первый вариант. Пусть по обмотке постоянного тока w_о протекает ток I_o, а по обмотке переменного тока w₁ – ток i₁=I_msinωt. В этом случае суммарная намагничивающая сила будет F=I_ow_o+i₁= I_ow_o+ w₁I_msinωt. Графическим путём построим кривую магнитного потока Ф(t), используя упоминавшуюся ранее зависимость Ф(F). Как видно из построений рис.8.24 кривая Ф(t) имеет постоянную составляющую которая на ΔФ меньше чем поток Ф_о, создаваемый только постоянным током I_o при отсутствии переменного тока. Это явление получило название размагничивающего действия переменного тока, а является оно результатом несимметрии кривой Ф(F) относительно точки 1. Кривая напряжения u₁ на обмотке переменного тока построена в соответствии с формулой путем графического дифференцирования кривой Ф(t). Из графика видно, что кривая u₁(t) является несимметричной относительно оси абсцисс и, следовательно, наряду с нечетными гармониками содержит и четные. На этом основан принцип работы удвоителя частоты: раз u₁ содержит вторую гармонику, то её можно выделить и получить двойную частоту. Если графические построения произвести при различных значениях тока I_o и неизменной величине переменного тока, то можно заметить, что при больших значениях I_o магнитный поток изменяется в меньших пределах, значит меньшим будет и u₁, т.е. величина тока I_o оказывает влияние на u₁.

Рассмотрим второй случай, когда к обмотке w₁ подведено напряжение u₁=U_msin(ωt+90^o) и который на практике встречается значительно чаще. Если катушку считать идеальной, то откуда где Ф_о1 – постоянная составляющая магнитного потока, обусловленная наличием тока I_o. Правда зависимость Ф_о1 (I_o) нелинейная и достаточно сложная.

И спользуя зависимость Ф(F) и зная Ф(t), построим график F(t). Для удобства построений (рис.8.25) кривую Ф(F) развернём на 90^о против часовой стрелки. При построении кривой F(t) показаны наиболее характерные точки. Ток i₁ не может содержать постоянной составляющей, т.к. в цепи обмотки w₁ нет источников постоянной ЭДС и выпрямителей. Это же можно показать и с помощью второго закона Кирхгофа для цепи обмотки w₁ u₁=i₁r+w₁ : в u₁ постоянной составляющей нет, в w₁ – тем более, поэтому в токе i₁ постоянной составляющей не должно быть. Поскольку ток i₁ не содержит постоянной составляющей, то его среднее за период значение равно нулю. Поэтому линия АВ, проведенная так что равны друг другу площади, помеченные знаками плюс и минус, дает величину I_ow_o и является нулевой линией для переменной составляющей намагничивающей силы (i₁w₁), а значит и для тока i₁. В этом случае как и в предыдущем имеет место размагничивающее действие переменного тока (Ф_о1 меньше чем Ф_о на величину ΔФ). Величина I_o оказывает большое влияние на величину и форму i₁. Это наглядно видно из построенной кривой i₁ при I_o=0 и неизменной величине U. C увеличением тока I_o может значительно вырасти i₁. Это свойство цепей со стальными сердечниками используется для устройства магнитных усилителей.

· Теория трансформатора (уравнения, схема замещения, векторная диаграмма)

Электрические машины

· Асинхронный двигатель

· Физическая модель машины. Конструктивное исполнение. Характеристики

· Способы управления

· Машины постоянного тока