Закони Кірхгофа. Електричні кола постійного струму. Магнітні кола, страница 4

У відповідності з вибраним номінальним режимом і встановлю­ють конкретні значення U_ном і I_ном. За величиною U_Н0М визначається і необхідна структура електроізоляції джерела і ступінь його електро­ні небезпеки; за величиною І_ном визначається припустимий рівень нагріву джерела його внутрішніми тепловиділеннями ΔР (2.6). Рівень нагріву також впливає на вибір типу електроізоляції й умов охоло­дження джерела. Слід зауважити, що величину U_ном, як правило, беруть рівною або Е, а не тему значенню U, що відповідає I_Н0М.

Графіки, що подані на рис. 2.3, характеризують роботу конкретного джерела. Щоб отримати узагальнені характеристики (див. рис. 2.4) для будь-якого джерела, виразимо розглянуті вели­чин и у відносних одиницях, прийнявши за базу для струму І струм КЗ ; для напруги U - ЕРС Е; для потужностей Р₁ і Р₂ – максимальне значення потужності джерела . З урахуванням цього отримуємо з (2.1-2.7) безрозмірну форму характе­ристик джерела таким чином:

Рис. 2.4

У виразах всіх функцій використовується відносне значення струму . З урахуванням цього на рис. 2.4 побудовані в безрозмірній формі типові графіки чотирьох характеристик джерела електроенергії.

7. Загальне поняття про магнітне поле і магнітні величини

Принцип дії багатьох електротехнічних пристроїв, таких як трансформатори, електричні апарати і машини, електровимірю­вальні прилади тощо побудовано на взаємодії електричних стру­мів і магнітних полів, або на взаємодії різних магнітних полів. Наприклад, перетворення механічної енергії в електричну та навпаки в таких пристроях відбувається за допомогою магнітного поля, що відображено в законах електромагнітної індукції й Ампера.

Для електротехнічних пристроїв типовим є наявність двох складових частин:

1) електричне коло утворене провідниками, які проводять електричний струм; при цьому провідники, як правило, згруповані в багатовиткові електричні котушки, а за наявності сукупності з'єднаних одна з одною котушок їх у цілому називають обмоткою;

2) магнітне коло - одне або сукупність феромагнітних осердь, які називаються магнітопроводом і слугують для проведення маг­нітного поля, його підсилення і концентрації у визначених робочих зонах пристроїв.

Як відомо, стан електричних кіл і процеси в них описуються за допомогою електричних величин: струму, ЕРС, напруги. Для магнітних полів і, отже, магнітних кіл використовують відповідні їм магнітні величини. Розглянемо ці величини й основні поняття щодо магнітного поля.

Магнітне поле може створюватися двома основними способами:

а) збудження постійними магнітами (рис. 8.1);

б) електромагнітне збудження, тобто за допомогою провідників, по яких тече струм І (див. рис. 8.2, а - одиночний провідник; рис. 8.2, б - багатовитковакотушка; рис. 8.3 - котушка з феромагнітним осердям).

У наочній формі магнітне поле прийнято зображати силовими лініями (рис. 8.1-8.3).

Рис. 8.1

Вони не мають початку і кінця, тобто завжди замкнені самі на себе. Силовим лініям приписується просторовий напрямок, який вказано стрілками на них. Стосовно постійного магніту в зовніш­ньому просторі лінії спрямовані від північного полюса N до південного 5 (див. рис. 8.1).

При електромагнітному збудженні силові лінії обов'язково зчеплені зі струмом (охоплюють провідники, по яким тече струм), а напрямок изначається за відомим правилом правоходового буравчика (рис. 8.4) (він вгвинчується за напрямком струму І і тоді напрямок обертання рукоятки збіга­ється з напрямком силових ліній). На рис. 8.2 і 8.3 показані відповідні напрямки силових ліній.

Рис. 8.2

Рис. 8.3

Магнітне поле в кожній точці простору характеризується наступними величинами:

В - магнітна індукція [Тл], її вектор у просторі орієнтований по дотичній до силової лінії (рис. 8.1-8.3);

Н - напруженість магнітного поля [А/м] - її вектор орієнто­ваний так само, як і вектор індукції (рис. 8.1-8.3).

Поміж індукцією і напруженістю магнітного поля встановлено взаємозв'язок:

В = μ₀μ_гН,

де μ₀=4π·10^-7 Гн/м - магнітна стала (магнітна проникність вакууму);