Четырехполюсники. Электрические цепи с распределенными параметрами. Магнитные цепи. Магнитные цепи при периодических процессах, страница 9

Считая линию примеров 1.12.1, 1.12.2 линией без потерь (r₀=0; g₀=0), определить вторичные параметры линии, напряжениеи ток , мощности Р₁ и Р₂ при чисто активной нагрузке Z_H= 500 Ом. Построить график распределения действующего значения напряжения  при условии , .

Р е ш е н и е

Параметры линии без потерь:

волновое сопротивление ,

коэффициент распространения ,

– фазовая скорость

– длина волны

Ток в нагрузке

Напряжение и ток в начале линии определяются по формулам

Аргумент тригонометрических функций:

Напряжение и ток в начале линии:

Мощности в начале и конце линии:

Потери мощности в линии отсутствуют,  .

Распределение действующего значения напряжения вдоль линии находим наложением прямой и обратной волны напряжения:

В точках

.

В точке

График распределения действующего значения U(y) вдоль линии представлен на рис. 2.10.

Рис. 2.10. График распределения действующего значения вдоль линии

3. Магнитные цепи

3.1. Понятие и назначение магнитных цепей

Магнитной цепью называется совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела, служащих для сосредоточения магнитного потока в определенной части пространства. Магнитные цепи – это магнитопроводы электрических машин, трансформаторов, измерительных приборов, магнитных усилителей, преобразователей частоты и других устройств, выполняемых из ферромагнитных материалов с высокой магнитной проницаемостью m. В силу непостоянства m магнитные цепи нелинейны.

Различают цепи с постоянными магнитами, в которых магнитные потоки создаются за счет остаточной намагниченности ферромагнитного материала, и цепи, в которых магнитные потоки возбуждаются токами катушек, охватывающих отдельные участки магнитопровода.

Магнитная цепь называется однородной, если она выполнена из одного ферромагнитного материала, и неоднородной, когда в магнитную цепь включены участки с различными магнитными свойствами, например, воздушный зазор или вставка из диамагнитного материала.

Назначение магнитных цепей – усиление магнитного поля за счет намагничивающих свойств ферромагнитных материалов и сосредоточение его в определенном объеме.

3.2. Свойства ферромагнитных материалов

Свойства ферромагнитных материалов характеризуются зависимостью магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Н. Различают два основных типа этих зависимостей: кривые намагничивания и гистерезисные петли. Под кривой намагничивания понимают однозначную зависимость В(Н). На рис. 3.1 изображено семейство гистерезисных петель (частных циклов намагничивания). Геометрическое место вершин гистерезисных петель называют основной кривой намагничивания. При постоянных потоках используются именно основные кривые намагничивания, приводимые в справочниках в виде кривых и таблиц.

Рис. 3.1. Гистерезисная петля ферромагнитного материала,

1 – основная кривая намагничивания

Все ферромагнитные материалы делятся на магнитномягкие – с узкой петлей гистерезиса и магнитотвердые – с большой площадью гистерезисной петли (рис. 3.2). В группу магнитномягких материалов входят электротехнические стали, железоникелевые сплавы (пермаллой) и др. Некоторые магнитномягкие материалы, например, перминвар, и др. обладают петлей гистерезиса, близкой по форме к прямоугольной (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Гистерезисные петли для магнитномягкого материала (1) и магнитнотвердого материала (2)

В группу магнитнотвердых материалов входят углеродистые стали, вольфрамовые сплавы, сплавы магния, платинокобальтовые сплавы и др. Из магнитнотвердых материалов выполняют постоянные магниты. В радиотехнике при высоких частотах сердечники катушек индуктивности изготовляют из магнитодиэлектриков или из ферритов.

Магнитодиэлектрики – это материалы, полученные из мелкоизмельченного порошка магнетика, железа или пермаллоя, смешанного с диэлектриком. Смесь формируют и запекают. Сердечники из таких материалов не насыщаются, их m = const.