Отсюда

->-

Величину - - / обозначают Н и называют напряженностью магнитного поля.

В отличие от магнитной индукции В и намагниченности / напряженность поля Л не зависит от магнитных свойств намагничиваемого тела (см. пЬимер 139). Это и явилось основанием для того, чтобы закон полного тока для любых сред записывать в

видеЛЯб/ = Iw.

Если ферромагнитное тело намагничено неравномерно по высоте и толщине, то плотность молекулярных токов смежных контуров на рис. 14.20, в неодинакова, а токи на смежных между соседними контурами участках компенсируются не полностью. Отсюда следует, что неравномерно намагниченное ферромагнитное тело при расчете можно заменить таким же в геометрическом смысле неферромагнитным телом, по поверхности которого течет поверхностный ток, плотность которого изменяется по высоте тела, а во внутренних точках тела течет объемный ток, плотность которого также изменяется от точки к точке.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определения б,/, Я, Ф, р., p,Q, р,. Как они связаны между собой и в

каких единицах выражаются? 2. В чем отличие начальной, основной и безгистере-зисной кривых намагничивания? 3. Что понимают под частным и предельным циклами, прямой возврата, остаточной индукцией, коэрцитивной силой, магнитомягки-ми и магнитотвердыми материалами? 4. Чем физически объясняются потери на гистерезис? Как их определить, располагая петлей гистерезиса? 5. Сформулируйте закон полного тока. 6. Дайте определение следующим понятиям: МДС, магнитная цепь, магнитопровод, ветвь магнитной цепи. 7. Как определить направление МДС? 8. С какой целью стремятся выполнить магнитную цепь с возможно меньшим воздушным зазором? 9. Как выбирают направление магнитных потоков в ветвях? 10. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа для магнитных цепей. 11. Поясните, как построить вебер-амперную характеристику участка цепи. 12. Перечислите этапы расчета пеней методом двух узлов. 13. В чем отличие магнитного напряжения от падения магнитного напряжения? 14. Как экспериментально получить постоянный магнит? 15. Как рассчитывают магнитную цепь с постоянным магнитом? 16. Что понимают под магнитным сопротивлением участка цепи? магнитной проводимостью? От каких факторов они зависят? Зависят ли они от магнитного потока по участку цепи? Запишите второй закон Кирхгофа с использованием понятия R. 17.

Сформулируйте закон Ома для участка магнитной цепи. 18. Могут ли б и Я в ферромагнитном материале быть направлены встречно? 19. Решите задачи 3.2; 3.10; 3.13; 3.15; 3.19.

Глава пятнадцатая

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

§ 15.1. Подразделение нелинейных элементов. Нелинейными электрическими цепями переменного тока называют электрические цепи переменного тока, в состав которых входит один или несколько нелинейных элементов.

Зак. 683

Как известно из ч. I учебника, прохождению переменного тока оказывают сопротивление не только резистивные, но и индуктивные и емкостные элементы. В соответствии с этим нелинейные элементы для переменного тока можно подразделить на три группы: 1) резистивные; 2) индуктивные; 3) емкостные. Каждую из этих групп можно подразделить на управляемые и неуправляемые.

Управляемые нелинейные элементы обычно имеют один или несколько управляющих электродов (зажимов) или управляющих обмоток, включаемых в управляющую цепь (цепи), воздействуя на ток или напряжение которых можно управлять сопротивлением в главной цепи. При отсутствии специальных управляющих электродов или обмоток управляющий ток или напряжение могут воздействовать на нелинейный элемент через электроды или обмотки главной цепи.

§ 15.2. Общая характеристика нелинейных резисторов. Широкое распространение в качестве управляемых нелинейных резистивных элементов получили трех (и более) электродные лампы, транзисторы и тиристоры. Свойства, принцип работы, характеристики и применение их рассмотрены в § 15.27 - 15.43.

Неуправляемыми нелинейными резистивными элементами в упомянутом смысле являются электрическая дуга, германиевые и кремниевые диоды, тиритовые сопротивления, терморезисторы, бареттеры, лампы накаливания и др. Их основные свойства и ВАХ рассматривались в гл. 13.

Нелинейные резистивные элементы можно классифицировать также по степени влияния температуры нагрева, обусловленной протекающими по ним токами, на форму ВАХ.

Так как тепловые процессы (процессы нагрева и остывания) являются процессами инерционными, то резисторы, нелинейность ВАХ которых в основном обусловлена изменением температуры в результате нагрева протекающим через них током, принято называть инерционными.

Резисторы, нелинейность ВАХ которых обусловлена иными (не тепловыми) процессами, принято называть безынерционными или почти безынерционными.

К группе инерционных резисторов относят электрические лампы накаливания, терморезисторы, бареттеры; к группе безынерционных или почти безынерционных - электронные лампы, полупроводниковые диоды, транзисторы и др.

Если постоянная времени нагрева инерционного резистора много больше периода переменного тока, то значение сопротивления его за период переменного тока практически не меняется, так как оно определяется не мгновенным, а действующим значением переменного тока. Если к такому резистору подвести синусоидальное напряжение (при условии, что постоянная времени нагрева его значительно больше периода синусоидального напряжения), то ток через него будет практически синусоидальным.

Можно сказать, чтотакие резисторы занимают промежуточное положение между линейными и нелинейными. К нелинейным они тяготеют вследствие того, что

сопротивление их является функцией действующего значения тока; к линейным - потому, что в установившемся режиме работы их сопротивления для различных моментов времени внутри периода воздействующей на схему ЭДС остаются практически неизменными.

§ 15.3. Общая характеристика нелинейных индуктивных элементов. Под нелинейными индуктивными элементами понимают индуктивные катушки с обмотками, намотанными на замкнутые сердечники из ферромагнитного материала, для которых зависимость магнитного потока в сердечнике от протекающего по обмотке тока нелинейна. Индуктивное сопротивление таких катушек, оказываемое прохождению переменного тока, не постоянно; оно зависит от значения переменного тока. Условимся называть их нелинейными индуктивными катушками.

Нелинейные индуктивные катушки подразделяют на управляемые и неуправляемые, но деление на безынерционные и инерционные на них не распространяется, так как их нелинейность обусловлена свойствами ферромагнитного материала, а не тепловым эффектом.

На электрических схемах нелинейную индуктивную катушку изображают в виде замкнутого сердечника с обмоткой (рис. 15.1, а) или как показано на рис. 15.1, б.

Сердечники нелинейных индуктивных катушек при относительно низких частотах делают обычно двух типов: пакетные и спиральные.

Пакетные сердечники состоят из тонких пластин ферромагнитного материала кольцевой, П- или Ш-образной формы.

Спиральные сердечники изготовляют из тонкой ферромагнитной ленты. По форме они напоминают туго навитую часовую пружину.

Пластины пакетного и отдельные витки спирального сердечников изолируют друг от друга эмалевым лаком, жидким стеклом или каким-либо иным изолирующим составом и запекают. Изоляция необходима для уменьшения потерь энергии в сердечнике от вихревых токов (см. § 15.4).

При высоких частотах резко возрастают потери в листовых сердечниках, поэтому сердечники, предназначенные для работы на высоких частотах, выполняют обычно из магнитомягкого феррита.

15»