Магнитное поле переменного тока: Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях – РТС-тендер — Светодиодные светильники и корпуса для светильников купить оптом в Москве

Магнитное поле переменного тока: Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях – РТС-тендер

Содержание

Электромагнетизм

Электрический ток, протекающий по проводнику, создает вокруг этого проводника магнитное поле (рис. 7.1). Направление возникающего магнитного поля определяется направлением тока.
Способ обозначения направления электрического тока в проводнике показан на рис. 7.2: точку на рис. 7.2(а) можно воспринимать как острие стрелки, указывающей направление тока к наблюдателю, а крестик – как хвост стрелки, указывающей направление тока от наблюдателя.
Магнитное поле, возникающее вокруг проводника с током, показано на рис. 7.3. Направление этого поля легко определяется с помощью правила правого винта (или правила буравчика): если острие буравчика совместить с направлением тока, то при его завинчивании направление вращения рукоятки будет совпадать с направлением магнитного поля.

Рис. 7.1. Магнитное поле вокруг проводника с током.

Рис. 7.2. Обозначение направления тока (а) к наблюдателю и (б) от на-блюдателя.

Рис.

7.3. Направление магнитного поля вокруг проводника с током.

Поле, создаваемое двумя параллельными проводниками

1. Направления токов в проводниках совпадают. На рис. 7.4(а) изображены два параллельных проводника, расположенные на некотором расстоянии друг от друга, причем магнитное поле каждого проводника изображено отдельно. В промежутке между проводниками создаваемые ими магнитные поля противоположны по направлению и компенсируют друг друга. Результирующее магнитное поле показано на рис. 7.4(б). Если из-менить направление обоих токов на обратное, то изменится на обратное и направление результирующего магнитного поля (рис. 7.4(б)).

Рис. 7.4. Два проводника с одинаковыми направлениями токов (а) и их результирующее магнитное поле (6, в).

2. Направления токов в проводниках противоположны. На рис. 7.5(а) показаны магнитные поля для каждого проводника по отдельности. В этом случае в промежутке между проводниками их поля суммируются и здесь результирующее поле (рис. 7.5(б)) максимально.

Рис. 7.5. Два проводника с противоположными направлениями токов (а) и их результирующее магнитное поле (б).

Рис. 7.6. Магнитное поле соленоида.

Магнитное поле соленоида

Соленоид – это цилиндрическая катушка, состоящая из большого числа витков проволоки (рис. 7.6). Когда по виткам соленоида протекает ток, соленоид ведет себя как полосовой магнит с северным и южным полюсами. Создаваемое им магнитное поло ничем не отличается от ноля постоянного магнита. Магнитное поле внутри соленоида можно усилить, намотав катушку на магнитный сердечник из стали, железа или друго¬го магнитного материала. Напряженность (величина) магнитного поля соленоида зависит также от силы пропускаемого электрического тока и числа витков.

Электромагнит

Соленоид можно использовать в качестве электромагнита, при этом сердечник делается из магнитомягкого материала, например ковкого железа. Соленоид ведет себя как магнит только в том случае, когда через катушку протекает электрический ток.

Электромагниты применяются в электрических звонках и реле.

Проводник в магнитном поле

На рис. 7.7 изображен проводник с током, помещенный в магнитное поле. Видно, что магнитное поле этого проводника складывается с магнитным полем постоянного магнита в зоне выше проводника и вычитается в зоне ниже проводника. Таким образом, более сильное магнитное поле находится выше проводника, а более слабое — ниже (рис. 7.8).

Если изменить направление тока в проводнике на обратное, то форма магнитного поля останется прежней, но его величина будет больше под проводником.

Магнитное поле, ток и движение

Если проводник с током поместить в магнитное поле, то на него будет действовать сила, которая пытается передвинуть проводник из области более сильного поля в область более слабого, как показано на рис. 7.8. Направление этой силы зависит от направления тока, а также от направления магнитного ноля.

Рис. 7.7. Проводник с током в магнитном поле.

Рис. 7.8. Результирующее поле

Величина силы, действующей на проводник с током, определяется как величиной магнитного поля, так и силой гика, протекающего через этот проводник.
Движение проводника, помещенного в магнитное поле, при пропускании через него тока называется принципом двигателя. На этом принципе основана работа электродвигателей, магнитоэлектрических измерительных приборов с подвижной катушкой и других устройств. Если провод ник перемещать в магнитном поле, в нем генерируется ток. Это явление называется принципом генератора. На этом принципе основана работа генераторов постоянного и переменного тока.

Индуцированная ЭДС

До сих пор рассматривалось магнитное поле, связанное только с постоянным электрическим током. В этом случае направление магнитного поля неизменно и определяется направлением постоянного дока. При протекании переменного тока создается переменное магнитное поле.

Если отдельную катушку поместить в это переменное поле, то в ней будет индуцироваться (наводиться) ЭДС (напряжение). Или если две отдельные катушки расположить в непосредственной близости друг к другу, как показано на рис. 7.9. и приложить переменное напряжение к одной обмотке (W1), то между выводами второй обмотки (W2) будет возникать новое переменное напряжение (индуцированная ЭДС). Это принцип работы трансформатора .

Рис. 7.9. Индуцированная ЭДС.

В этом видео рассказывается о понятии магнетизма и электромагнетизма:

Добавить комментарий

Магия электродинамики

Семенчик Олег
Старший инженер-схемотехник

XIX век был насыщен событиями определившими технологическое будущее человечества и заложившими фундамент его современного состояния. В это время существенное развитие получил раздел физики изучающий электромагнитное поле – электродинамика. Многие мировые ученые такие как Эрстед, Ампер, Кулон, Вольта, Лаплас, Лоренц и Эйнштейн внесли свой значимый вклад, но среди них выделяют Фарадея и Максвела. Первый экспериментально открыл явление и закон электромагнитной (э.м.) индукции, ставшие первым ясным свидетельством непосредственной динамической взаимосвязи электрического и магнитного полей. Второй, впервые опубликовал полную систему уравнений «классической электродинамики», описывающую эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами.

Особый интерес представляют закон э.м. индукции Фарадея, определяющий генерацию электрического поля переменным магнитным и описывающий обратный процесс — закон Ампера-Максвелла, определяющий генерацию магнитного поля переменным электрическим.

Развитие электродинамики позволило в ХIХ веке создать первые трансформаторы, электрические генераторы и электродвигатели, а к концу века ввести в строй первую линию электропередач протяженностью в 170 км.

На данный момент 95% мирового производства электроэнергии генерируются в процессе преобразования различных видов энергии в электрическую, основанного на явлении э.м. индукции. «Сердцем» преобразования является электрический генератор, где кинетическая энергия преобразуется в электрическую.

В общем случае современные электростанции преобразуют исходный вид энергии из невозобновляемых или возобновляемых источников в механическую энергию, используемую для вращения турбин, которые вращают систему магнитов, размещенных внутри гигантских медных катушек индуктивности для производства электричества. Формируемое переменное магнитное поле воздействует на электроны в медных проводниках, заставляя переходить их от атома к атому, что формирует электрическое поле в катушках и электрический ток на выходе генератора. Турбины представляют собой набор лопастей или роторов, которые вращаются от энергии потока газа, воды, пара или ветра.

Для передачи электрической энергии на дальние расстояния используют повышающие напряжение трансформаторы для снижения потерь на сопротивлениях проводов линий электропередач.

В атомной электростанции энергия реактора нагревает теплоноситель первого закрытого контура, который нагревает воду в парогенераторе второго открытого контура.

В тепловых электростанциях энергия газа, твердого или жидкого топлива вращает лопасти газовой/паровой турбины или поршневые агрегаты, на которых установлен генератор.

Работа оборудования, производимого Армтел невозможна без электронных компонентов, где используются обратимые преобразования магнитного поля в электрический ток. Любое из переговорных устройств систем IPN или DCN возможно привести к обобщённой структурной схеме, где сердцем энергетических и сигнальных преобразований будут являться трансформаторы и катушки индуктивности в различных исполнениях.

Сигнальные и силовые трансформаторы применяются для преобразования переменного напряжения и гальванической развязки. Основной силовой преобразователь напряжения импульсами частотой в 100-400 кГц передает энергию входного постоянного напряжения +48V через трансформатор. Вторичные преобразователи импульсами частотой 500-2000 кГц передают энергию постоянного напряжения через катушки индуктивности, формируя пониженное напряжение для непосредственного питания микросхем. Гальваническая развязка подразумевает передачу сигнальной или силовой энергии посредством магнитного поля и обеспечивает отсутствие прямой электрической связи между внешними и внутренними цепями электронного устройства. Это обеспечивает безопасность устройства для пользователя и минимизацию возможных проблем от перепадов напряжения между системами заземления систем электропитания, разнесенных в пространстве.

Для передачи энергии звуковой частоты на внешний громкоговоритель отнесенный на десятки и сотни метров используется схема с повышением напряжения для снижения потерь на сопротивлении длинных линий.

Катушки индуктивности применяется для накопления энергии в магнитном поле, подавления помех и фильтрации, ограничения переменного тока и повышения или понижения напряжения во вторичных преобразователях напряжения без гальванической развязки.

Катушка индуктивности электродинамического громкоговорителя совместно с магнитной системой динамика обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую. Переменный электрический ток звуковой частоты через катушку, размещенную на гибком подвесе относительно постоянного магнита, создает условия для создания механической силы, называемой электродинамической. Изменение этой силы будет меняться пропорционально электрическому току через проводник катушки индуктивности. Колебания диффузора, размещенного вместе с катушкой сформируют соответствующие колебания воздушного пространства.

Электрические компоненты, работающие на основе законов электродинамики играют важнейшую роль в уровне развития современной техники и образуют основу для современного мира в существующем виде.

Дополнительный материал:

Существует простой способ увидеть магнитное поле – поместить постоянный магнит в объём заполненный жидкостью с металлической стружкой. Стружка, пронизываемая магнитным полем будет стремиться разместиться на его магнитных линиях.

https://yadi.sk/i/zLTgQCz7MqdB4A

Как моделировать проводники в переменных магнитных полях

Как показывает практика, одним из наиболее распространённых применений модуля AC/DC пакета COMSOL Multiphysics® является моделирование проводников и других резистивных материалов в переменных магнитных полях, приводящих к возникновению больших индуцированных токов. Подход к моделированию таких задач зависит от того, насколько быстро во времени изменяются магнитные поля. В данной заметке мы расскажем об основах моделирования проводников и продемонстрируем различные методики расчёта.

Описание скин-эффекта с использованием модуля AC/DC

Когда резистивный материал, например, проводник, помещают в переменное электромагнитное поле, в нём индуцируются токи. Эти токи создают магнитное поле, которое изменяет распределение тока внутри материала. Результатом является вытеснение индуцированных токов к поверхности. Данное явление называют скин-эффектом.

Скин-эффект можно смоделировать, используя любой физический интерфейс в модуле AC/DC, в котором рассчитываются магнитные поля и растекание токов. Ниже приведён список таких интерфейсов:

Magnetic Fields (Магнитные поля)
Magnetic and Electric Fields (Магнитные и электрические поля)
Magnetic Field Formulation (Формулировка через магнитное поле)
Rotating Machinery, Magnetic (Вращающиеся механизмы, Магнетизм)

Все эти физические интерфейсы позволяют проводить расчёты в частотной области при условии того, что магнитные и другие поля изменяются синусоидально во времени. А в интерфейсах Magnetic Fields, Rotating Machinery Magnetic и Magnetic Field Formulation можно проводить полный нестационарный расчёт (во временной области) с изменяющимися во времени полями.

Моделирование проводников в частотной области в переменных магнитных полях

Давайте рассмотрим расчёт в частотной области, так как при решении большинства задач мы заранее знаем рабочую частоту или рабочий частотный диапазон для устройства. {-1}

где \omega — рабочая частота, \mu_0 — магнитная постоянная, \epsilon_0 — диэлектрическая постоянная, \mu_r и \epsilon_r — относительные магнитная и электрическая проницаемости материала, \sigma — электропроводность материала.

Для проводников это выражение можно упростить до:

\delta=\sqrt{\frac{2}{\omega \mu_0 \mu_r \sigma}}

Грубо говоря, глубина скин-слоя определяется экспоненциальным уменьшением индуцированных токов в плоском полубесконечном проводнике. Однако очень важно заранее примерно представлять её значение. Рекомендуем всегда проводить предварительную оценку для определения толщины скин-слоя во всех материалах, так как от этой величины зависит то, какой подход к моделированию следует выбирать. Чтобы закрепить этот совет, давайте рассмотрим простой пример короткозамкнутого витка (поперечное сечение 1 см и радиус витка 10 см), который помещён в однородное фоновое магнитное поле, осциллирующее на разных частотах, как показано на рисунке ниже.

Виток из медного провода, который помещён в синусоидальное переменное магнитное поле.

Для решения такой задачи можно воспользоваться двухмерной осесимметричной моделью, как показано ниже. Область с бесконечными элементами (infinite element domain) используется для эффективного ограничения расчётной области и имитации открытых границ. Подробнее про использование данного функционала мы писали в предыдущей заметке нашего корпоративного блога.

Схематичное изображение расчетной области для модели катушки.

Давайте посмотрим на результаты расчета в такой постановке на различных частотах. На рисунке ниже изображено распределение тока в катушке. На высоких частотах мы как раз наблюдаем эффект вытеснения тока к поверхности. Фактически, на самой высокой рассмотренной частоте, ток в центре катушки практически равен нулю. Можно сказать, что скин-эффект экранировал внутреннюю область проводника.

Распределение тока в поперечном сечении катушки на различных частотах.

Для правильного моделирования подобных задач очень важно аккуратно подобрать и построить конечно-элементную сетку. На высоких частотах, когда ток практически полностью вытесняется к границам проводника, для точного расчёта переменных полей, необходимо строить более плотную сетку ближе к внешней поверхности. Однако, поля сильно изменяются в направлении нормали к границе и очень слабо — по периметру катушки ( в касательном направлении).

В таких случаях можно воспользоваться функционалом сетки граничного слоя, который будет автоматически генерировать тонкие конечные элементы, нормальные к границе, как показано на рисунке ниже. В зависимости от того, насколько точно вам необходимо провести расчёт, вы можете задавать толщину этих элементов от половины до целой глубины скин-слоя, а также использовать два или больше граничных слоёв. С другой стороны, на низких частотах построение погранслойной сетки, в принципе, не требуется.

Сеточное разбиение внутри катушки на различных частотах, соответствующих предыдущим графикам распределения тока.

Эквивалентные граничные условия

Как видно на изображениях выше, на более высоких частотах распределение тока внутри катушки очень незначительное. Поэтому можно сделать разумное практическое предположение о том, что на высоких частотах токи текут только по поверхности. В таких случаях можно использовать Импедансное граничное условие (Impedance) и не моделировать внутреннюю часть катушки, как показано на изображениях ниже.

Схематичное изображение и сеточное разбиение для модели с использованием Импедансного граничного условия (Impedance).

Такой подход позволит значительно сэкономить вычислительные ресурсы, так как в при этом необходимо строить сетку только в окружающей воздушной области и применить Импедансное граничное условие. Очевидно, что в такой постановке мы не сможем получить и расчитать распределение тока внутри проводника. Однако, если в задаче оно и не требуется, то смело можно пользоваться этим удобным граничным условием. На графике ниже изображены зависимости потерь в катушке от частоты, рассчитанные с помощью Импедансного граничного условия (зелёная линия) и с использованием полнотельной модели с погранслойной сеткой (синяя линия).

График зависимости потерь в катушке от частоты для Импедансного граничного условия и для полнотельной моделии с погранслойной сеткой.

Далее приведен график отношения потерь, рассчитанных с помощью Импедансного граничного условия, к потерям, рассчитанным с использованием полнотельной модели, в зависимости от отношения радиуса провода к толщине скин-слоя. По мере приближения характерного размера задачи (в данном случае, радиуса) к величине превышающей толщину скин-слоя в десять раз, рассчитанные для двух случаев потери выравниваются.

График зависимости отношения рассчитанных потерь от соотношения радиуса катушки к толщине скин-слоя.

По данному графику можно сделать вывод о том, что Импедансное граничное условие даёт точные результаты при расчете полных потерь, в случае если толщина скин-слоя относительно мала по сравнению с характерными размерами моделируемого проводника. Это очень важное следствие, так как оно помогает значительно упростить некоторые задачи для расчёта в частотной области с использованием модуля AC/DC.

Расчёты проводников во временной области в переменных магнитных полях

Завершим нашу статью некоторыми комментариями по расчетам во временной области. Импедансное граничное условие в данном случае неприменимо, так как оно сформулировано только для системы уравнений Максвелла в частотной области. Для моделирования во временной области необходимо строить сетку на всей поверхности проводника. В данном случае все также актуально использование функционала погранслойных сеток, однако вам необходимо подобрать толщину слоев этой сетки как на основе средней, так и максимально возможной частоты, которая может проявиться в расчете во временной области. Такой подход может увеличить вычислительные затраты, поэтому старайтесь использовать моделирование в частотной области по мере возможности.

Потребуется ли переход во временною область, если в модели присутствуют нелинейные материалы? Если в задаче имеется ферромагнитный материал с нелинейной магнитной проницаемостью, можно использовать материальную модель эффективной кривой намагничивания H-B (effective H-B curve) и смоделировать магнитный материал в частотной области.

Заключение

Для эффективного использования модуля AC/DC очень важно иметь правильное представление об эффектах, характерных для проводящих и других резистивных материалов в переменных магнитных полях. В данной заметке мы показали, как можно использовать Импедансное граничное условие на высоких частотах в качестве альтернативы явному моделированию проводящих областей. В последнем случае необходимо использовать сетку с погранслойными элементами, чтобы разрешить растекание токов в приповерхностном слое на высоких частотах, что увеличит вычислительные затраты. При использовании Импедансного граничного условия не нужно будет моделировать внутреннюю область проводника, что поможет значительно сэкономить вычислительные ресурсы.

Дальнейшие шаги

Чтобы узнать больше о функционале модуля AC/DC для электротехнических расчетов, нажмите на кнопку ниже.

Дополнительные ресурсы

Ознакомьтесь со следующими примерами, чтобы узнать больше об электротехническом моделировании:

Физиотерапия — ООО «Стоматологическая поликлиника на Псковской»

Физиотерапия в переводе с древнегреческого языка, означает лечение природой, как в естественном так и в преформированном состоянии.
Современная стоматологическая практика предусматривает дальнейшее расширение технического и материального обеспечения медицинских исследований, улучшение диагоностики и лечения. Всё шире в поликлинике внедряются физические методы, позволяющие осуществлять более точную диагностику заболеваний и контроль за эффективностью проводимого лечения.
Своевременное и правильное назначение физиотерапии даёт возможность быстро купировать различные проявления патологических процессов в челюстно-лицевой области. Физические факторы применяются с лечебной и профилактической целью.
Современный врач стоматолог хорошо ориентируется в физиотерапии и информирован о специфике действия и применения современных физических факторов при заболеваниях челюстно-лицевой области. Незнание физиотерапии, неумение ею пользоваться, или отсутствиие её лишает многих стоматологических больных эффективных методов лечения.

Гальванизация и электрофорез — применяется для профилактики кариеса и лечения заболеваний пародонта, а также для проведения внутриканального электрофореза при лечении осложнённого кариеса, с применением различных лекарственных препаратов.
Электрообезболивание — анальгезирующее действие связано с изменением возбудимости нерва при прохождении тока.

Диадинаметрия — при прохождении однотактного тока появляется ощущение « крупной» вибрации в мышцах, что действует как своеобразный массаж тканей, ускоряется кровоток, расширяются сосуды, усиливаются обменные процессы, сказывается рассасывающее и анальгезирующее действие. Применяется при болевых синдромах в височно — нижнечелюстном суставе, пародонтозе, пульпите,периодонтите, альвеолите и т.д.
Флюктуоризация— применение с лечебной целью переменного тока, беспорядочно меняющегося по амплитуде и частоте от 100 до 2000 Гц. Оказывает обезболивающее действие. Ускоряет регенерацию раневого процесса, способствует обратному развитию воспаления, усиливает процессы регенерации, ускоряет обменные процессы. Применяется при болях вследствии обострения хронических заболеваний, альвеолитах, пульпитах, артритах, периоститах и других воспалительных заболеваниях.
Дарсонвализация — применение импульсного переменного тока высокой частоты ( 100-300 кГц ), высокого напряжения ( 20 кв.) и малой силы ( 0,02 МА.). Образующиеся электрические разряды раздражают поверхностные нервные рецепторы. Происходит выраженная сосудистая реакция, что способствует активизации восстановительных процессов.
Назначается при ранах, язвах, переломах, гингивитах, пародонтитах. Стоматитах и других заболеваниях.

Водолечение.
Гидромассаж дёсен — механическое пульсирующее раздражение тканей слизистой полости рта водой с углекислым газом и добавлением различных лекарственных преператов. Клинически под действием гидротерапии отмечается механическое очищение, возникает глубокая гиперимия, устраняется венозный застой. Снижается болевая чувствительность. Добавление различных отваров даёт выраженный антисептический эффект.

Магнитотерапия — воздействие переменного магнитного поля низкой частоты на ткани, способствует улучшению кровообращения, обмена веществ. Проявляется анальгезирующее и противовоспалительное действие. Применяется при гингвитах, пародонтитах, язвах и травматических повреждениях слизистой оболочки полости рта.

Лазеротерапия — световые потоки проникают в кожу или слизистую на дозированную глубину. Происходит поглощение энергии и её превращение в тепловую или химическую энергию. Всё это в строго определённом месте. Лучи лазера стимулируют восстановительные процессы в поражённых тканях. Снимают спастическое состояние и боли.

Отклонение сварочной дуги

Отклонение дуги во время сварки может вызывать множество проблем, в том числе чрезмерное разбрызгивание, недостаточную глубину проплавления, пористость и низкое качество сварных швов. Что это такое и как его можно избежать? В этой статье мы рассмотрим явление отклонения сварочной дуги и несколько способов его устранения для повышения качества сварки.

Отклонение дуги возникает при сварке на постоянном токе, когда дуга следует не кратчайшему пути от электрода к рабочему изделию, а отклоняется вперед, назад или, реже, в сторону по отношению к направлению сварки.

Сначала давайте дадим определения некоторым понятиям, связанным с отклонением дуги. Обратное отклонение происходит при сварке по направлению к рабочему соединению, в конце шва или при угловой сварке. Переднее отклонение происходит при сварке по направлению от рабочего соединения или в начале шва. Переднее отклонение может вызвать особенно много проблем при сварке защищенной дугой металлопрошковыми или другими типами электродов с обильным образованием шлака, когда тяжелый шлак или кратер приходится перемещать вперед под дугу.

Магнитное отклонение дуги
Магнитное отклонение происходит из-за искажений магнитного поля вокруг сварочной дуги. Эти искажения возникают из-за того, что в большинстве случаев дуга оказывается на большем расстоянии от одного конца соединения, чем от другого, и непостоянного расстояния от рабочей клеммы. Дисбаланс также может быть вызван постоянными изменениями направления тока в цепи между электродом, дугой и рабочим изделием.

Визуализация магнитного поля
Чтобы понять, почему происходит отклонение дуги, нужно представить себе магнитное поле. На Рисунке 3-37 показан проводник (который может представлять собой электрод или поток плазмы между электродом и сварным соединением), через который проходит постоянный ток. Проводник при этом окружает магнитное поле, которое можно изобразить в виде концентрических силовых линий на плоскости под прямым углом к направлению тока. Интенсивность магнитного поля уменьшается по мере удаления от проводника.

Концентрические линии магнитного поля будут сохранять форму круга только в том случае, если среда вокруг них достаточно велика для того, чтобы вместить все эти линии, пока их интенсивность не станет равна практически нулю. Но если эта среда неоднородна, например, если линии переходят из стальной пластины в воздух, они исказятся и окажутся более сконцентрированы в металле, где им приходится преодолевать меньшее сопротивление. На границе между стальной пластиной и воздухом магнитные силовые линии сужаются и теряют свою круглую форму. Такое сужение приводит к повышению интенсивности магнитного поля позади или перед сварочной дугой. Из-за этого дуга смещается в направлении, которое уменьшило бы концентрацию и восстановило баланс магнитного поля. Другими словами, дуга смещается в сторону, противоположную зоне повышенной концентрации магнитного поля. Это смещение и называется отклонением дуги.

На Рисунке 3-38 изображено вытягивание и искажение магнитного поля в начале и конце сварного соединения. В начале сварки силовые линии магнитного поля оказываются сконцентрированы позади электрода. Дуга пытается скомпенсировать этот дисбаланс и смещается вперед. По мере приближения электрода к концу шва повышенная концентрация перемещается в пространство перед дугой, из-за чего дуга смещается назад. В середине шва, на одинаковом расстоянии от концов соединения, магнитное поле симметрично и переднего или обратного смещения дуги обычно не возникает. Однако, если материал с одной стороны соединения шире, а с другой – уже, даже в середине шва возникнет боковое смещение.

Влияние тока в рабочем изделии
«»Вытягивание» » также может возникать из-за электрического тока внутри рабочего изделия. Как показано на Рисунке 3-39, этот ток, который проходит через все изделие к клемме, также образует магнитное поле. Жирная линия означает путь сварочного тока, тонкая – созданное этим током магнитное поле. Так как ток меняет направление, то есть делает поворот в точке между дугой и рабочим изделием, в точке X возникает повышенная концентрация магнитного поля, которая вызывает смещение сварочной дуги в сторону от рабочего изделия, как это показано на рисунке.

Смещение дуги из-за этого эффекта накладывается на смещение, вызванное вышеописанным воздействием сконцентрированного магнитного поля. Таким образом влияние тока в изделии может снизить или еще больше увеличить смещение дуги из-за магнитного поля. Но если обратный ток научиться контролировать, его можно использовать как способ регулировать смещение дуги, который особенно хорошо подходит для автоматических процессов сварки.

На Рисунке 3-40(a), рабочий кабель подключен к начальной точке шва, а магнитное поле, вызванное током внутри изделия, направлено назад от дуги. При этом возникает переднее смещение дуги. Однако у конца шва общее смещение будет минимальным, так как это переднее смещение компенсирует обратное смещение, вызванное высокой концентрацией магнитного поля при приближении дуги к краю рабочего изделия – см. Рисунок 3-41(a). На Рисунке 3-40(b), рабочий кабель подключен к конечной точке шва, что приводит к обратному смещению. В таком случае в конце сварного шва это приводит к еще большему обратному смещению из-за магнитного поля дуги.

Подобное «»наложение»» магнитных полей показано на Рисунке 3-41(b). Однако рабочее соединение со стороны конца шва может помочь снизить переднее смещение дуги в начале сварки.

Так как воздействие тока в рабочем изделии менее заметно, чем сконцентрированного магнитного поля вокруг дуги, расположение рабочего соединения позволяет регулировать смещение дуги лишь в какой-то степени. Для полного устранения смещения дуги во время сварки также нужно использовать и другие способы.

Другие проблемные зоны

Угловые и стыковые соединения с глубоким V-образным зазором
В каких еще случаях может происходить смещение дуги? Оно часто наблюдается при угловой сварке и в сварных соединениях, для которых требуется глубокий сварной шов. Причина этому точно такая же, как и в предыдущем случае – высокая концентрация силовых линий магнитного поля и смещение дуги для снижения этой концентрации. На Рисунках 3-42 и 3-43 показаны ситуации, в которых при использовании постоянного тока высока вероятность отклонения дуги.

Высокая сила тока
При низкой силе тока отклонение дуги ниже, чем при высокой. Почему? Потому что интенсивность магнитного поля на заданном расстоянии от проводника электрического тока пропорциональна квадрату силы сварочного тока. При ручной сварке на постоянном токе серьезные проблемы с отклонением дуги обычно возникают только при силе тока выше 250 ампер (это не точная цифра, так как на отклонение дуги также сильно влияют тип и геометрия соединения).
Постоянный ток
Переход на переменный ток часто приводит к значительному снижению отклонения дуги. Из-за постоянных смен полярности ток в металле основы начинает двигаться в форме вихрей. Для таких вихревых потоков характерно довольно слабое магнитное поле, которое не оказывает на дугу значительного влияния.
Чувствительные к магнитному воздействию материалы
Некоторые материалы, например, 9-процентные никелевые сплавы, очень чувствительны к магнитному воздействию и очень легко намагничиваются внешними магнитными полями, например, от кабелей питания и т. п. При сварке таких материалов могут возникнуть большие сложности в связи с отклонением дуги из-за намагниченного материала. Такие поля можно легко выявить и измерить недорогими ручными измерителями магнитной индукции. Интенсивности поля более 20 Гс обычно достаточно для того, чтобы оно могло вызвать сложности со сваркой.

Термическое отклонение дуги
Мы уже рассмотрели самый распространенный тип отклонения сварочной дуги – магнитный, но с чем еще может столкнуться сварщик? Второй тип – это термическое отклонение дуги. По законам физики ток между электродом и рабочей пластиной проходит между самыми горячими точками на их поверхности. Во время перемещения электрода дуга обычно от него несколько отстает. Это отставание вызвано «нежеланием» дуги сдвигаться на более холодное место. Пространство между кончиком электрода и горячей поверхностью расплавленного металла ионизируется и поэтому имеет более высокую электропроводимость, чем возле более холодных участков пластины. При ручной сварке небольшое термическое обратное отклонение из-за отставания дуги не принесет большого вреда, но оно может стать серьезной проблемой при высокоскоростной автоматической сварке или если термическое обратное отклонение накладывается на магнитное обратное отклонение.»»
Отклонение при многодуговой сварке
В новейших системах сварки для повышения производительности применяется метод многодуговой сварки. Такой процесс тоже может приводить к отклонению дуг. В частности, когда две дуги работают в непосредственной близости друг от друга, их магнитные поля начинают взаимодействовать, что приводит к отклонению обеих дуг.
Если рядом находятся две дуги разной полярности, как показано на Рисунке 3-44(a), магнитные поля между дугами заставят их отклониться друг от друга. Если дуги имеют одну полярность, как показано на Рисунке 3-44(b), магнитные поля будут ослаблять друг друга, из-за чего дуги станут притягиваться.
Обычно при использовании двух дуг для одной дуги рекомендуется использовать постоянный ток, а другой – переменный, как это показано на Рисунке 3-44(c). В таком случае магнитное поле дуги с переменным током каждый цикл будет меняться на противоположное и благодаря этому оказывать минимальное воздействие на поле постоянного тока. В результате взаимодействие дуг станет пренебрежимо малым.
Также часто используется конфигурация с двумя дугами на переменном токе. В таком случае помехи между дугами большей частью минимизируются сдвигом фазы тока в одной из дуг на 80-90 градусов по отношению к другой. Для этого используется так называемое автоматическое соединение «»Scott»». Благодаря сдвигу фазы ток и магнитное поле одной дуги достигают максимума в тот момент, когда ток и магнитное поле другой дуги находятся практически в минимуме. Это позволяет свести отклонение к минимуму.

Способы снижения отклонения дуги
Отклонение дуги – не всегда неблагоприятное явление. Более того, в разумных пределах оно помогает создавать швы правильной формы, лучше контролировать расплавленный шлак и глубину проплавления. Но если отклонение дуги вызывает или усиливает такие дефекты, как подрезание, непостоянную глубину проплавления, неровность швов, неравномерную глубину швов, пористость, волнистые швы и избыточное разбрызгивание, с ним нужно бороться.

Возможные способы решения:
Если для сварки в защитных газах используется постоянный ток – особенно силой более 250 ампер – возможно, проблемы можно устранить переходом на переменный ток
Сохраняйте минимальную длину дуги, чтобы ее давление компенсировало отклонение
Уменьшите силу сварочного тока – что может потребовать снижения скорости сварки
Наклоняйте электрод в противоположном направлении от отклонения дуги, как это показано на Рисунке 3-45
С обоих концов шва сделайте широкие прихваточные швы и создавайте прихваточные швы вдоль всей длины шва – особенно при некачественной подготовке соединения
Ведите сварку по направлению к широкому прихваточному шву или уже завершенному сварному шву
Используйте обратно-ступенчатую технику сварки, как показано на Рисунке 3-46
Для снижения обратного отклонения ведите сварку по направлению от рабочего соединения, для снижения переднего отклонения – по направлению к рабочему соединению
В случае процессов с обильным образованием шлака может понадобиться умеренное обратное отклонение дуги. Для этого сварку нужно вести по направлению к рабочему соединению
Оберните рабочий кабель вокруг рабочего изделия, чтобы магнитное поле тока, поступающего обратно в источник питания,
компенсировало магнитное поле, вызывающее отклонение дуги



Отклонение дуги хорошо заметно при сварке открытой дугой, но в случае сварки под флюсом его выявление может оказаться достаточно сложным. В таком случае оно диагностируется по дефектам сварки.

Для обратного отклонения характерны:
Сильное разбрызгивание
Подрезание, будь то постоянное или перемежающееся
Узкие, высокие сварные швы, часто с подрезанием
Большая глубина проплавления
Пористость поверхности в конце сварного шва на листовом металле
Для переднего отклонения характерны:
Широкий сварной шов с неравномерной шириной
Волнообразная форма шва
Подрезание, обычно перемежающееся
Меньшая глубина проплавления

Влияние креплений на отклонение дуги
В случае отклонения дуги оператор должен помнить о еще одном факторе – влиянии систем фиксации. Стальные крепления для рабочих изделий могут оказывать определенное воздействие на магнитное поле вокруг дуги и, соответственно, ее отклонение. Кроме того, со временем они могут намагнититься. Обычно крепления не вызывают никаких проблем при ручной сварке с силой тока меньше 250 ампер. Крепления для применения при более высокой силе тока должны иметь такую конструкцию, которая не способствовала бы отклонению дуги. Для каждой системы фиксации может потребоваться специальное исследование, которое выявило бы лучший способ устранить помехи для дуги.

При этом нужно учесть следующее:
Конструкция креплений для сварки продольных швов цилиндров (см. Рисунок 3-47) должна предполагать расстояние между опорной балкой и рабочим изделием как минимум 2,5 см.
Зажимы, которые удерживают рабочее изделие, должны быть немагнитными. Рабочий кабель нельзя подключать к медной подкладке –
по возможности соединение должно быть расположено на рабочем изделии.

Крепление должно быть изготовлено из низкоуглеродистой стали. Это позволит избежать накапливания постоянных магнитных свойств.
Сварка по направлению к закрытому концу «»рогообразных»» креплений также помогает снизить обратное отклонение дуги.
Крепление должно быть достаточно длинным для того, чтобы при необходимости можно было использовать конечные опоры.
Не используйте в качестве подкладки медные полосы на стальных балках, как показано на Рисунке 3-48. Стальная часть подкладки лишь усилит отклонение дуги.
Расстояние между зажимами должно быть минимальным. Большие промежутки могут привести к
образованию зазоров и отклонению дуги.
Не используйте системы фиксации с крупными стальными деталями только с одной стороны шва. Сбалансируйте их аналогичной конструкцией с другой стороны.


Понимание причин отклонения дуги и способов его диагностики позволит операторам полностью его контролировать и создавать сварные швы без связанных с ним дефектов.
Теория электромагнитного поля — урок. Физика, 9 класс.
В \(1820\) году Х. Эрстед провёл опыт, доказывающий, что электрический ток порождает магнитное поле. Фарадей своими опытами доказал, что всякое изменение во времени магнитного поля порождает переменный индукционный ток в замкнутом проводнике. Но электрический ток возникает только при наличии электрического поля.

Появилось много вопросов:

• имеют ли различия поля, которые созданы подвижным и покоящимся электрическими зарядами?
• Существует ли поле исключительно в проводнике или возникает и в пространстве вокруг него?
• Имеет ли значение замкнутый проводник, по которому течёт ток, для возникновения поля?

Английский физик и математик шотландского происхождения Джеймс Клерк Максвелл в \(1865\) году смог ответить на данные вопросы, когда создал теорию электромагнитного поля. Учёный изложил теорию в своём основном труде «Трактат по электричеству и магнетизму».

Рисунок \(1\). Джеймс Клерк Максвелл

Теория Максвелла объясняла появление индукционного тока в контуре под воздействием изменяющегося магнитного потока, пронизывающего его. Переменное магнитное поле порождало вихревое электрическое поле, которое и заставляло упорядоченно двигаться в одном направлении свободные заряды, имеющиеся в проводнике. Наличие электрического тока фиксировалось гальванометром. Таким образом, проводник являлся индикатором, который позволил обнаружить наличие электрического поля.

Обрати внимание!
Электрическое поле существует в пространстве независимо от наличия проводника.
Вокруг неподвижного заряда создаётся только электрическое поле. Но заряд, находящийся в покое относительно одной системы, может находиться в движении относительно других систем, и значит, порождать магнитное поле.

Если магнит лежит на столе, то вокруг него возникает только магнитное поле. Но наблюдатель, движущийся относительно стола, зафиксирует и электрическое поле.

Поэтому утверждение о существовании электрического или магнитного полей в заданной точке имеет смысл только при указании системы отсчёта, относительно которой они рассматриваются. Оба поля являются проявлением единого электромагнитного поля.
Электромагнитное поле — это совокупность неразрывно связанных между собой переменных электрического и магнитного полей.
Источники:
Рисунок 1. Джеймс Клерк Максвелл
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/James_Clerk_Maxwell.png/274px-James_Clerk_Maxwell.png
Открытые видеолекции учебных курсов МГУ
Курс «Электромагнетизм» читается студентам второго курса физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова в 3 семестре.
Курс включает следующие основные разделы: заряды и электрическое поле, металлы и диэлектрики в электростатическом поле, постоянный электрический ток, магнитное взаимодействие токов и зарядов, магнетики, электромагнитное поле, электромагнитные колебания и волны, полупроводники, контактные явления, полупроводниковые устройства.
Задачей физики является объяснение окружающего нас материального мира на основе фундаментальных законов. Знание законов электромагнетизма необходимо для понимания строения вещества, в том числе новых необычных материалов, рождаемых революционным развитием технологической цивилизации.
Изучение раздела «Электромагнетизм» в курсе общей физики призвано заложить основы такого понимания, подготовить студентов к освоению более сложных дисциплин, таких как квантовая механика и физика конденсированного состояния.
Список всех тем лекций
Лекция 1. Введение в электростатику. Закон Кулона.
Фундаментальные взаимодействия в природе Принцип суперпозиции Электростатическое поле системы зарядов Силовые линии электрического поля Электрическое поле на оси заряженного кольца Лекционные демонстрации Электрическое поле заряженного шара
Лекция 2. Теорема Остроградского – Гаусса. Электрическое напряжение и разность потенциалов.
Плоский конденсатор Теорема Остроградского – Гаусса Экспериментальные основания закона Кулона Теорема Остроградского – Гаусса в дифференциальной форме Лекционные демонстрации (силовые линии) Разность потенциалов Лекционные демонстрации (пламенный зонд)
Лекция 3. Локальная связь между напряженностью поля и потенциалом. Проводники в электростатическом поле.
Потенциал электростатического поля Уравнение Пуассона Однородное поле внутри заряженного шара Проводники в электростатическом поле Лекционные демонстрации
Лекция 4. Конденсаторы. Диэлектрики в электростатическом поле.
Плоский конденсатор Лекционные демонстрации (конденсаторы) Плоский конденсатор (продолжение) Цилиндрический конденсатор Соединения конденсаторов Поляризация диэлектриков Диэлектрик в плоском конденсаторе Лекционные демонстрации (диэлектрики в конденсаторах)
Лекция 5. Вектор электрической индукции. Граничные условия для векторов E и D.
Связанные заряды Материальные уравнения Граничные условия для векторов E и D Диэлектрический шар в однородном поле
Лекция 6. Энергия и силы в электростатике.
Диэлектрики в электростатическом поле Энергия системы зарядов Собственная энергия электростатической системы Лекционная демонстрация (лейденская банка) Энергия электростатического поля Электрический диполь во внешнем электростатическом поле Силы, действующие на диэлектрик в неоднородном электростатическом поле Электронная теория поляризации диэлектриков
Лекция 7. Постоянный электрический ток.
Плотность и сила тока Электродвижущая сила Закон Ома Сторонние силы Лекционные демонстрации Закон Джоуля – Ленца
Лекция 8. Разветвленные цепи постоянного тока. Токи в сплошной среде.
Резисторы Законы Кирхгофа Метод контурных токов Токи в сплошной среде Лекционные демонстрации Токи в сплошной среде (продолжение)
Лекция 9. Введение в магнитостатику. Законы Ампера и Био – Савара – Лапласа.
Токи в сплошной среде (продолжение) RC-цепи Введение Законы Ампера и Био – Савара – Лапласа Магнитное поле прямого провода с током Лекционные демонстрации
Лекция 10. Теорема о циркуляции. Векторный потенциал.
Магнитный момент Теорема о циркуляции Магнитное поле толстого провода Векторный потенциал Лекционные демонстрации (сила Ампера)
Лекция 11. Взаимодействие движущихся зарядов. Поток вектора B. Взаимная индукция.
Магнитное поле Земли Применение в технике Контур с током в магнитном поле Потенциальная функция тока во внешнем магнитном поле Третий закон Ньютона
Лекция 12. Электромагнитная индукция.
Взаимная индукция двух соленоидов Правило Ленца Лекционные демонстрации Прямоугольный контур с перемычкой в однородном магнитном поле Измерение магнитного напряжения и индукции Экстратоки
Лекция 13. Энергия и силы в магнитостатике. Магнитное поле в веществе.
Экстратоки Энергия магнитного поля Собственная силовая функция тока в магнитном поле Явление взаимной индукции Напряженность магнитного поля Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость Лекционные демонстрации
Лекция 14. Силы, действующие на магнетики в магнитном поле.
Магнитное поле в веществе (продолжение) Преломление линий магнитной индукции и напряженности Фактор формы магнетика Силы, действующие на магнетики в магнитном поле Лекционные демонстрации Силовая функция для магнетика в магнитном поле
Лекция 15. Диамагнетизм и парамагнетизм.
Силовая функция для магнетика в магнитном поле (продолжение) Физический смысл индукции и напряженности магнитного поля Прецессия Лармора Закон Кюри Механомагнитный эффект и магнитомеханический эффект
Лекция 16. Ферромагнетизм. Свободные электромагнитные колебания.
Гистерезис МРТ Свободные колебания в колебательном контуре
Лекция 17. Электромагнитные колебания. Переменный ток.
Резонанс напряжений Метод векторных диаграмм Импеданс Резонанс токов
Лекция 18. Электромагнитные колебания. Трансформаторы.
Резонанс токов (продолжение) Работа и мощность переменного тока Связанные колебательные контуры Трансформаторы Лекционные демонстрации Генераторы электрического тока
Лекция 19. Генераторы электрического тока. Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны.
Синхронный и асинхронные генераторы тока Трёхфазный ток Токи смещения Материальные уравнения Излучение электромагнитных волн
Лекция 20. Излучение электромагнитных волн. Волновое уравнение.
Энергия электромагнитной волны Скин-эффект Излучение электромагнитных волн Волновое уравнение Лекционные демонстрации Сотовая связь Волновое уравнение (продолжение)
Лекция 21. Электропроводность твёрдых тел.
Волновое уравнение (продолжение) Сотовая связь Классическая теория Друде – Лоренца Закон Видемана – Франца Опыт Толмена и Стюарта Электронный газ в металлах Лекционные демонстрации
Лекция 22. Зонная структура кристаллов. Контактные явления.
Зонная структура кристаллической решетки Легирование Полупроводниковый диод Контактные явления Сверхпроводимость
О магнетизме и электромагнетизме двигателя переменного тока
Магнетизм и электромагнетизм двигателя переменного тока являются важной частью общей работы. Все магниты притягивают и удерживают металлы, такие как железо и сталь. Магнит будет сохранять положение «север-юг», если он может свободно двигаться (как стрелка на компасе).
Магнитные линии потока
Невидимая сила, известная как «линии потока», позволяет магнитам притягивать железные или стальные металлы. Линии потока создают невидимое магнитное поле, которое создает две противоположные силы на магнитах.Мы называем эти силы северным полюсом и южным полюсом. На магните невидимые линии потока отходят от северного полюса и направляются к южному полюсу. Хотя мы никогда не можем увидеть невидимые линии потока, есть способы визуализировать эффекты магнитных полей. Для этого поместите бумагу на магнит и присыпьте сверху железными опилками. Затем наблюдайте, как железные опилки приспосабливаются к невидимым линиям потока.
Если вы проведете на бумаге линии, которые повторяют расположение железных опилок, вы увидите замкнутую петлю, которая движется снаружи от северного полюса к южному полюсу и обратно к северному полюсу через магнит.Подобные замкнутые контуры всегда образованы магнитными линиями потока.
Противоположные полюса притягиваются
Важно отметить, что на взаимодействие между магнитами влияет полярность магнитного поля. Например, если вы возьмете два магнита и поместите противоположные полюса вместе, линии магнитного потока объединятся и потянутся как одна.
Отражение одинаковых полюсов
С другой стороны, если вы взяли два магнита и поместили одинаковые полюса вместе (например, оба южных полюса обращены друг к другу), линии потока создают силу, которая отталкивает или толкает магниты.Это явление магнитного поля притяжения и отталкивания является жизненно важной характеристикой при работе двигателей переменного тока.
Электромагнетизм
Давайте подробнее рассмотрим роль магнетизма в работе двигателей переменного тока. Сначала рассмотрим проводник электричества. Когда через него протекает электрический ток, создается магнитное поле, окружающее проводник. Как и в случае с естественным магнитом, сформированное магнитное поле состоит из магнитных линий. Обратите внимание, что когда сила тока и размер увеличиваются или уменьшаются, магнитное поле также будет увеличиваться или уменьшаться.
Правило левой руки для проводников
«Правило левой руки» для проводников относится к соотношению между направлением потока тока и магнитным полем. Если вы сожмете в левой руке проводник, по которому течет ток, и укажете большим пальцем в направлении его потока электронов, вы можете быть уверены, что ваши пальцы указывают в направлении магнитных линий потока.
Когда поток электронов удаляется от наблюдателя (+), линии потока движутся против часовой стрелки вокруг проводника.Когда поток электронов движется к наблюдателю (•), линии потока движутся в обратном направлении (по часовой стрелке) вокруг проводника.
Электромагнит
Когда проводник наматывается в катушку, электромагнит может быть создан путем приложения напряжения постоянного тока. Спиральный проводник позволяет току создавать силовые линии, которые объединяются в более сильное магнитное поле. Область в центре катушки называется «сердечником». На диаграмме ниже ядро просто воздух.
Добавление железного сердечника
Чтобы максимизировать магнитный провод этого электромагнита, можно добавить кусок мягкого железа вместо воздушного сердечника (в центре катушки).Добавление железного сердечника увеличивает количество магнитных линий, что усиливает магнитное поле.
Количество витков
Другой способ максимизировать магнитное поле в этом электромагните постоянного тока — вращать железный сердечник внутри спирального проводника. Увеличение количества оборотов увеличивает мощность магнитного поля.
Изменение полярности
Электромагнит имеет те же характеристики, что и природный магнит, в отношении магнитного поля (например, у них обоих есть северный и южный полюсы).Тем не менее, когда ток электромагнита меняет направление, меняется и полярность. При прохождении через переменный ток (источник переменного тока) полярность электромагнита будет соответствовать частоте изменения направления источника переменного тока.
Чтобы наглядно продемонстрировать это, просмотрите диаграмму ниже.
ТОЧКА 1 : Ток равен нулю, поэтому магнитное поле не создается вокруг электромагнита.
ТОЧКА 2 : Ток течет в положительном направлении и нарастает магнитное поле.Электромагнит создает полярность с северным полюсом внизу и южным полюсом вверху.
ТОЧКА 3 : Ток течет с максимальным положительным значением. Это когда электромагнитное поле наиболее сильное.
ТОЧКА 4 : Ток падает и магнитное поле следует.
ТОЧКА 5 : Текущий поток и магнитное поле возвращаются к нулю. Сразу же ток начинает расти в отрицательном направлении.
ТОЧКА 6 : Когда ток растет в отрицательном направлении, полярность электромагнитного поля также меняет направление.(Обратите внимание, что северный полюс переместился вверх, а южный — вниз.)
ТОЧКИ 7–9 : Отрицательный цикл следует тем же курсом, что и положительный цикл, пока не вернется к нулю в точке 9. С частотой 60 Гц. Источник переменного тока, этот процесс будет повторяться 60 раз в секунду.
Индуцированное напряжение
Индуцированное напряжение — это часть электрического явления, используемого для работы асинхронных двигателей переменного тока. Напряжение индуцируется в проводнике, когда он проходит через магнитное поле, созданное отдельным источником.В качестве примера просмотрите диаграмму ниже. Нижний электромагнит подключен к источнику переменного тока. Второй электромагнит, расположенный над первым, находится в отдельной цепи (без связи между ними).
Циклы ниже повторяют цикл предыдущей диаграммы. Однако на этот раз мы рассмотрим наведенное напряжение.
ВРЕМЯ 1 : В обеих цепях ток и напряжение равны нулю.
ВРЕМЯ 2 : В нижней цепи возрастают ток и напряжение; таким образом, формируется магнитное поле.Теперь обратите внимание, как силовые линии магнитного поля нижнего контура касаются верхнего электромагнита. Это вызывает напряжение в верхнем электромагните, которое позволяет току течь.
ВРЕМЯ 3 : В обеих цепях ток максимален. Поскольку переменный ток продолжает расти и падать, магнитное поле вокруг катушки также увеличивается и уменьшается. Магнитное поле движется от катушки во время наращивания и движется к катушке во время пробоя. Когда силовые линии касаются верхней катушки, ток течет в верхнем электромагните и создает собственное магнитное поле.
Электромагнитное притяжение
Верхний и нижний электромагниты имеют противоположную полярность. А поскольку противоположные полюса притягиваются, верхний электромагнит будет следовать за нижним при движении. Этот электрический принцип является основным фактором в работе двигателей переменного тока.
Подробнее о электродвигателях переменного тока
Мы надеемся, что это руководство по магнетизму и электромагнетизму электродвигателей переменного тока помогло вам лучше понять, как работают электродвигатели. Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с другими нашими ресурсами, посвященными терминологии двигателей переменного тока, конструкции двигателя переменного тока и тому, как читать паспортные таблички электродвигателей.
Генератор переменного тока
Генератор переменного тока
Далее: Генератор постоянного тока Up: Магнитная индукция Предыдущая: Вихревые токи

Генератор переменного тока Электрический генератор или динамо-машина — это устройство, преобразующее механическую энергию в электроэнергия. Простейший практичный генератор состоит из прямоугольного катушка вращается в однородном магнитном поле.Магнитное поле обычно подается постоянным магнитом. Эта установка проиллюстрирована на рис. 38.
Рисунок 38: Генератор переменного тока.

Пусть будет длина катушки вдоль оси вращения, а ширина катушки, перпендикулярная этой оси. Предположим, что катушка вращается с постоянной угловой скоростью в равномерном магнитное поле напряженности. Скорость, с которой двое длинные стороны катушки ( i.е. , г. стороны и) движутся через магнитное поле, это просто продукт угловой скорости вращения и расстояния каждого сторону от оси вращения, поэтому . Двигательная ЭДС индуцированный в каждую сторону задается , где составляющая магнитного поля, перпендикулярная мгновенному направлению движения рассматриваемой стороны. Если направление магнитного поля составляет угол с нормальным направлением к катушку, как показано на рисунке, затем . Таким образом, величина двигательной ЭДС, генерируемой в сторонах и является
(209)

где площадь катушки.ЭДС равна нулю, когда или, поскольку направление движения сторон и параллельно направлению магнитного поля в этих случаях. ЭДС достигает максимального значения, когда или, поскольку направление движения сторон и находится на перпендикулярно к направлению магнитного поля в этих случаях. Между прочим, из симметрии ясно, что нет чистого двигательного ЭДС создается по бокам и катушке.
Предположим, что направление вращения катушки такое, что сторона перемещается на страницу на рис.38 (вид сбоку), тогда как сбоку перемещается со страницы. Двигательная ЭДС, индуцированная в побочных действиях от к . Точно так же двигательный ЭДС индукции в побочных действиях от до. Видно, что обе ЭДС действуйте по часовой стрелке вокруг катушки. Таким образом, чистая ЭДС действуя вокруг катушка . Если в катушке есть витки, то чистая ЭДС становится равной . Таким образом, общее выражение для ЭДС, генерируемой вокруг устойчиво вращающаяся многовитковая катушка в однородном магнитном поле
(210)

где мы написали для постоянно вращающейся катушки (при условии, что в ).Это выражение также можно записать
(211)

куда
(212)

— пиковая ЭДС, создаваемая генератором, и — количество полных оборотов, выполняемых катушками в секунду. Таким образом пиковая ЭДС прямо пропорциональна площади катушки, количеству витков в катушке частота вращения катушки, и напряженность магнитного поля.
Рисунок 39 показывает ЭДС, указанную в формуле. (211) в виде функции времени. Видно, что изменение ЭДС во времени равно синусоидальный по природе. ЭДС достигает максимальных значений, когда плоскость катушка параллельна плоскости магнитного поля, проходит через ноль, когда плоскость катушки перпендикулярна магнитному полю, и меняет направление подписывать каждые полупериоды оборота катушки. ЭДС периодическая (, то есть , он постоянно повторяет один и тот же образец во времени), с период (который, конечно же, период вращения катушки).
Рисунок 39: ЭДС, генерируемая постоянно вращающимся генератором переменного тока.

Предположим, что некоторая нагрузка ( например, , лампочка или электрический обогреватель) элемент) сопротивления подключается к клеммам генератор. На практике это достигается соединением двух концов катушка к вращающимся кольцам, которые затем подключаются к внешней цепи с помощью металлических щеток.По закону Ома ток, протекающий в нагрузка дается
(213)

Обратите внимание, что этот ток постоянно меняет направление, как и ЭДС генератора. Следовательно, тип генератора, описанный выше, является обычно называется переменным током , или генератором.
Ток, протекающий через нагрузку, также должен течь по катушке. Поскольку катушка находится в магнитном поле, этот ток вызывает крутящий момент на катушке, который, как легко продемонстрировать, замедляет ее вращение.Согласно разд. 8.11, тормозной момент действующий на катушке дается выражением
(214)

куда — составляющая магнитного поля, которая лежит в плоскости катушки. Из уравнения (210) что
(215)

поскольку . Внешний крутящий момент, равный разрывному моменту и противоположный ему, должен быть приложен к катушка, если она должна вращаться на равномерно на , как предполагалось выше.Скорость, с которой этот внешний крутящий момент действительно работает, равна произведение крутящего момента и угловой скорости катушки. Таким образом,
(216)

Неудивительно, что скорость, с которой работает внешний крутящий момент, точно соответствует скорость, с которой электрическая энергия генерируется в цепи, состоящей из вращающейся катушки и нагрузки.
Уравнения (210), (213) и (215) дают
(217)

куда .На рисунке 40 показан разрыв крутящий момент, построенный как функция времени, согласно Уравнение (217). Видно, что крутящий момент всегда имеет один и тот же знак (, т.е. , он всегда действует в одном и том же направление, чтобы постоянно противостоять вращение катушки), но не постоянный во время. Вместо этого пульсирует периодически с периодом. Нарушение крутящий момент достигает максимального значения, когда плоскость катушки параллельна плоскость магнитного поля и равна нулю, если плоскость катушки перпендикулярна к магнитному полю.Понятно, что внешний крутящий момент нужен чтобы катушка вращалась с постоянной угловой скоростью, она также должна пульсировать вовремя с периодом. Постоянный внешний крутящий момент может привести к неравномерно вращающемуся катушки, и, следовательно, к переменной ЭДС, которая меняется со временем в более сложнее, чем .
Рисунок 40: Тормозной момент в устойчиво вращающемся генераторе переменного тока.

Практически все коммерческие электростанции вырабатывают электроэнергию с помощью генераторов переменного тока.Внешнее питание, необходимое для вращения генерирующей катушки, обычно подается от паровая турбина (продувка паром по вентиляторным лопаткам, которые принудительно вращается). Вода испаряется, чтобы произвести высокое давление пара, сжигая уголь, или используя энергию, выделяемую внутри атомной электростанции. реактор. Конечно, на гидроэлектростанциях мощность нужна на поворот катушки генератора подводится водяная турбина (аналогичная к паровой турбине, за исключением того, что падающая вода играет роль пара).Недавно был разработан новый тип электростанции, в которой мощность, необходимая для вращения генераторной катушки, вырабатывается газовой турбиной. (по сути, большой реактивный двигатель, работающий на природном газе). В Соединенных Штатах и Канаде переменная ЭДС, генерируемая электростанциями, колеблется на Гц, что означает, что катушки генератора на электростанциях вращаются точно шестьдесят раз в секунду. В Европе и большей части остального мира частота колебаний коммерчески производимой электроэнергии составляет Гц.

Далее: Генератор постоянного тока Up: Магнитная индукция Предыдущая: Вихревые токи
Ричард Фицпатрик 2007-07-14
Генератор переменного тока
— обзор
I Начало HVDC
Использование постоянного тока для передачи энергии восходит к 1880-м годам, на заре электроэнергетики, когда между Томасом Эдисоном и его сторонниками на стороне колодцев разгорелся спор. проверенная технология постоянного тока и Джордж Вестингауз и его сторонники на стороне новой технологии переменного тока.Последний был основан на многих новаторских идеях, в частности Никола Тесла.
Несмотря на то, что между переменным током и постоянным током в течение короткого периода времени в течение 1880-х и 1890-х годов велась борьба по принципу «все или ничего», она никогда не сводилась к полному переходу на переменный ток; по той же причине постоянный ток никогда не будет играть доминирующую роль в передаче энергии. Каждый из них имеет свои уникальные преимущества в зависимости от области применения. Изобретения в технологии переменного тока, такой как двигатели переменного тока, генераторы переменного тока и трансформаторы, были поистине революционными.Генераторы и двигатели переменного тока оказались экономичными и более надежными, чем генераторы и двигатели постоянного тока, но изобретением, ответственным за победу переменного тока, стал трансформатор, дешевое и надежное оборудование. Как по волшебству, кусок стали и проволоки, грубо говоря, мог преобразовывать переменную мощность с одного уровня напряжения на другой.
В конце концов, переменный ток выиграл, в первую очередь потому, что тогда при низких напряжениях постоянный ток не мог эффективно передаваться на большие расстояния. Незадолго до начала века переменный ток был выбран для использования энергии на Ниагарском водопаде, потому что постоянный ток не мог экономично передаваться в Буффало, находящийся всего в 22 милях от него.Одна из основных причин нынешнего использования постоянного тока, или HVDC, как его еще называют, заключается в том, что теперь его можно передавать более экономично, чем переменный ток на большие расстояния. Чтобы оценить масштабы передачи HVDC, необходимо понять технологические причины этого изменения.
Подумайте о сегодняшней электрической системе. Электроэнергия переменного тока, генерируемая при низком напряжении, скажем, от 20 до 30 кВ, преобразуется в более высокие напряжения (сотни киловольт) для межсоединений и передачи в центры нагрузки; затем он понижается до уровня субпередачи вблизи городов, затем до десятков киловольт в распределительных сетях городских территорий; и, наконец, оно снижается до менее 10 кВ на углах улиц и до 230/110 В для домашнего использования.Это сделано для того, чтобы питание могло быть доставлено пользователю безопасным способом и по низкой цене. Трансформатор позволил дешево передавать электроэнергию по межсетевым соединениям, а также объединять электростанции и передавать их продукцию на значительные расстояния.
Фактом было и остается то, что передача энергии из одного места в другое по линии передачи, независимо от уровня мощности, дешевле и эффективнее для постоянного тока, чем для переменного тока. Если бы мощность могла быть преобразована из высокого напряжения переменного тока в высоковольтный постоянный ток и обратно в переменный ток удобно и экономично, тогда HVDC можно было бы использовать для передачи энергии.
Многие новаторские шаги были предприняты в начале двадцатого века во Франции, Англии, Германии и США с использованием вращающихся преобразователей, а затем и термоэмиссионных клапанов. В 1926 году между Механиквиллем и Скенектади, штат Нью-Йорк, была проложена 17-мильная линия электропередачи HVDC, передающая 5,25 МВт при 30 кВ, соединяющая системы переменного тока 40 и 60 Гц с помощью электронных клапанов. Важные эксперименты продолжались в Германии, Швейцарии и Швеции до и во время Второй мировой войны с целью улучшения преобразовательной технологии, особенно с использованием ртутных дуговых клапанов.В случае Германии была построена экспериментальная система передачи 15 МВт на 100 кВ; Предполагалось, что это будет прототип системы мощностью 60 МВт, 400 кВ с протяженностью передачи 110 км. Эта деятельность была прервана в конце войны. Затем Швеция под руководством Уно Ламма, считающегося отцом HVDC, положила начало современной эре HVDC, создав первую в мире коммерческую систему передачи HVDC, схему Готланда, для передачи 20 МВт при 100 кВ на расстояние 100 км. подводного кабеля; эта передача не могла быть достигнута с ac.Схема Готланда была основана на высоковольтных ртутных дуговых клапанах, с использованием калибровочных электродов, запатентованных Уно Ламмом, и только одного кабеля с обратным током через землю. На основе этой шведской преобразовательной технологии по всему миру было установлено несколько схем HVDC; Основным среди них был Pacific DC Intertie — 850 миль, протяженность 1440 МВт и работающий при напряжении ± 400 кВ, — который был задействован в 1971 году для передачи гидроэлектроэнергии с Тихоокеанского Северо-Запада на Тихоокеанский Юго-Запад.
Вскоре появилось новое устройство, называемое кремниевым выпрямителем (SCR), теперь известное как тиристор, устройство на твердотельной кремниевой микросхеме, изобретенное в Соединенных Штатах.Значительный прогресс в области тиристорного устройства и клапана HVDC за счет использования последовательно соединенных тиристоров привел к последнему и наиболее необходимому направлению в технологии HVDC: снижению затрат и повышению надежности.
Технология HVDC, как она сейчас известна, представляет собой звено, соединяющее две или более подстанции переменного тока через преобразователи и линии постоянного тока (рис. 1). Мощность преобразуется из переменного в постоянный или из постоянного в переменный по мере необходимости, при этом мощность передается по линиям постоянного тока. Линия передачи постоянного тока может быть воздушной линией, подземным кабелем или подводным кабелем или любой их комбинацией.Фактически, в некоторых случаях может не быть никакой линии передачи. Такая связь называется связкой «спина к спине»; Цель такой связи, которая включает только преобразователи, состоит в том, чтобы соединить две или более системы переменного тока, которые не могут быть соединены другим способом с помощью переменного тока.
РИСУНОК 1. Концепция передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения (HVDC). (а) Двухполюсная схема. (б) Трехполюсная схема.
На самом деле, HVDC не заменит полностью передачу переменного тока, но нет сомнений в том, что он будет играть важную роль для коммунальных предприятий, которые постоянно стремятся использовать энергию с наименьшими затратами.
Чтобы прояснить широко используемую технологию преобразователя для систем HVDC: каждый преобразователь имеет возможность передавать мощность от переменного тока к постоянному, в этом случае он работает как выпрямитель, и он также может передавать мощность с постоянного тока на переменный ток, и в этом случае он работает как инвертор. Тот же преобразователь с полным регулированием угла открытия заслонок может работать либо как выпрямитель, либо как инвертор; рабочий режим просто зависит от угла открытия клапанов преобразователя.
Что такое электромагнитная индукция и переменные токи — определения, примечания, формулы и многое другое
Мы изучали электрические поля, создаваемые фиксированным распределением заряда, и магнитные поля, создаваемые постоянными токами, но электромагнитные явления не ограничиваются этими стационарными ситуациями.У электромагнетизма есть много интересных приложений, которые, по сути, зависят от времени. В этой главе мы удалим сделанное нами не зависящее от времени предположение и позволим полям изменяться со временем, и мы увидим удивительную симметрию в поведении, которое демонстрируют изменяющиеся во времени электрические и магнитные поля. Математически эта симметрия выражается дополнительным членом в законе Ампера и другим ключевым уравнением электромагнетизма, называемым законом Фарадея. Явление, при котором электрический ток генерируется из-за изменяющихся магнитных полей, называется электромагнитной индукцией.
Мы можем легко понять симметрию между электричеством и магнетизмом, глядя на природу. Природа демонстрирует симметрию в крыльях бабочки, аналогично законы физики отображают симметрию на самом базовом уровне, а также известно, что ток создает магнитное поле. Если природа здесь симметрична, то, возможно, ток может быть создан магнитным полем. Магнитная сила вызывает напряжение, то есть эффект Холла, и это напряжение может управлять током. Сегодня токи, индуцируемые магнитными полями, необходимы для технологического общества.Генератор, который используется в автомобилях, велосипедах, атомных электростанциях и т. Д., Использует магнетизм для генерации тока. Другие устройства, которые используют магнетизм для индукции токов, включают трансформаторы любого размера, определенные микрофоны, ворота безопасности аэропорта. Поведение цепей переменного тока зависит от воздействия магнитных полей на токи. Еще одно применение индукции — это магнитная полоса на обратной стороне вашей личной кредитной карты, которая используется в продуктовом магазине или банкомате. Это работает по тому же принципу, что и аудио- или видеокассета, в которой головка воспроизведения считывает личную информацию с вашей карты.
Примечания по электромагнитной индукции и переменным токам
Теперь мы обсудим каждую из важных тем вместе с обзором главы, за которым следуют важные формулы главы, которые помогут вам в численном решении, связанных с электромагнитной индукцией и переменными токами.
Темы для электромагнитной индукции и переменного тока
Магнитный поток
Закон Фарадея
Наведенные ЭДС и ток
Закон Ленца
Вихретоковый
Собственная и взаимная индуктивность
Переменные токи, пиковые и действующие значения переменного тока / напряжения
Реактивное сопротивление и импеданс
Цепь серии LCR
Резонанс
Фактор качества
Мощность в цепях переменного тока
Безбатный ток
Генератор переменного тока и трансформатор
Подготовка к работе в сети для JEE Main / NEET
Crack JEE 2021 с программой онлайн-подготовки JEE / NEET
Начать сейчас
Обзор электромагнитной индукции и переменного тока
Явление электромагнитной индукции используется не только в теории или академических целях, но также полезно в практических приложениях.Попробуйте представить себе мир, в котором нет электричества, поездов, телефонов и персональных компьютеров, тогда как каждый сможет общаться или проводить время. Открытие и понимание электромагнитной индукции основано на серии экспериментов, проведенных Фарадеем и Генри.
Было замечено, что когда северный полюс стержневого магнита подталкивается к катушке, подключенной к гальванометру, стрелка гальванометра отклоняется, указывая на наличие электрического тока в катушке.Отклонение длится, пока стержневой магнит находится в движении, и не показывает никакого отклонения, когда магнит удерживается в неподвижном состоянии. Когда магнит отодвигается от катушки, гальванометр показывает отклонение в противоположном направлении, что указывает на изменение направления тока на противоположное. Когда южный полюс стержневого магнита подталкивается к катушке или от нее, отклонения гальванометра противоположны тем, которые наблюдаются на северном полюсе при аналогичных перемещениях.
В этой главе мы изучим магнитный поток и его связь с током и наведенной ЭДС, используя закон Ленца.Мы обсудим, насколько закон Ленца согласуется с законом сохранения энергии. Исследуем движение прямого проводника в однородном и не зависящем от времени магнитном поле. Существует интересная взаимосвязь между потоком заряда в цепи и изменением магнитного потока, о которой вы узнаете. Вы также узнаете основные принципы работы генератора переменного тока. В этой главе мы будем использовать законы Кирхгофа для анализа четырех простых цепей, в которых протекает переменный ток. Мы обсудим использование резистора, конденсатора и индуктора в схемах с батареями.Эти компоненты также являются частью цепей переменного тока. Однако, поскольку требуется переменный ток, постоянный источник ЭДС, подаваемый батареей, заменяется источником переменного напряжения, который производит колеблющуюся ЭДС.
Формулы для электромагнитной индукции и переменного тока
Чистый поток через поверхность:
Скорость изменения магнитного потока:
Скорость изменения магнитного потока для N витков:;
Скорость изменения магнитного потока при изменении площади:
Скорость изменения магнитного потока из-за изменения магнитного поля:
Индуцированный ток:
Индуцированный заряд:
Индуцированная мощность:
Индуцированное электрическое поле:
ЭДС движения:
Магнитная сила:
Мощность, рассеиваемая при перемещении проводника:
Motional E.м.с за счет вращательного движения:
Коэффициент самоиндукции:
Энергия, запасенная в индукторе:
Плотность энергии (ед.):
Индуктивная восприимчивость:;
Емкостная проводимость:; ;
Мощность:
Средняя мощность:
Коэффициент мощности:
Как подготовиться к работе с электромагнитной индукцией и переменным током
Чтобы подготовиться к этой главе, вы должны хорошо владеть понятиями электромагнитной индукции и переменного тока, а также знать, как применять их во время вступительного экзамена или при решении вопросов.
Пожалуйста, попытайтесь понять каждую концепцию из этой главы с помощью теории, вопросов с решениями и видеолекций по каждой важной концепции. Для каждой концепции практики достаточно задач, чтобы иметь полное представление о концепции. Решите все вопросы дома с должной концентрацией и постарайтесь провести все расчеты самостоятельно, не видя заранее решения.
Очень ясно поймите происхождение каждой формулы, потому что, если вы не помните формулы, вы можете легко вывести их, но постарайтесь запомнить все формулы из этой главы, потому что на определенные вопросы вы получите ответ, непосредственно применяя эти формулы.Изучите все законы из этой главы и их применение. При правильном изучении вы легко сможете решать вопросы из этой главы.
Наконечники для электромагнитной индукции и переменного тока
Составьте план подготовки к этой главе и придерживайтесь расписания.
Сначала изучите концепцию, а затем приступайте к решению вопроса. Не задавайте вопросы напрямую, не зная концепции.
Ответьте на вопрос прошлого года из этой главы.
Практикуйте как можно больше вопросов.
«Успешные и неудачливые люди не сильно различаются по своим способностям. У них разные желания реализовать свой потенциал ». — Джон Максвелл
Книги по электромагнитной индукции и переменному току
Для Электромагнитная индукция и переменные токи достаточно концепций глав в NCERT, но вам придется попрактиковаться в большом количестве вопросов, включая вопросы предыдущего года, и вы можете следовать другим стандартным книгам, доступным для подготовки к конкурсным экзаменам, таким как Concepts of Physics (H.К. Верма) и «Понимание физики» Д. К. Панди (Arihant Publications).
Примечания по физике для инженерных и медицинских экзаменов
Инерция магнитного поля. Переменный ток
Клаус Людерс
Роберт Отто Поль
Глава
Первый онлайн: 06 февраля 2018
Аннотация
Самоиндукция относится к особой форме индукционных процессов. Знание этого явления имеет большое значение для современного понимания электромагнетизма.
Для демонстрации индукционных явлений мы использовали, среди прочего, экспериментальную установку, схематически изображенную на рис. 10.1. Катушка с током FC создает магнитное поле. Изменение этого поля, вызванное, например, прерыванием тока через катушку, вызывает импульс напряжения в индукционной катушке Дж, , измеряемый, например, в вольт-секундах.
Теперь магнитное поле проникает не только в индукционную катушку J , но и в саму катушку возбуждения FC . Следовательно, любое изменение поля также вызовет напряжения в катушке возбуждения . Это называется самоиндукцией. При самоиндукции изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует напряжение в самих катушках, которые его производят.
Другой вывод: предположим, что катушка возбуждения и индукционная катушка на рис. 10.1 намотаны параллельно на катушке одной формы, т.е. с одинаковыми размерами. Затем два параллельных провода можно было соединить вместе после намотки в «мысленном эксперименте». Две катушки станут одной! (Сравните рис.9.18 и его объяснение).
Ключевые слова
Переменный ток (AC) Импульсное напряжение Индуктивное напряжение Индукционная катушка Полевые катушки
Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами. Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.
Электронные дополнительные материалы
Онлайн-версия этой главы (10.1007 / 978-3-319-50269-4_10) содержит дополнительные материалы, которые доступны авторизованным пользователям.
Это предварительный просмотр содержимого подписки,
войдите в
, чтобы проверить доступ.
Информация об авторских правах
© Springer International Publishing AG 2018
Авторы и аффилированные лица
1.Fachbereich PhysikFreie Universität BerlinBerlin, Германия
2. Кафедра физики, Корнельский университет магнитного поля, штат Нью-Йорк, штат Нью-Йорк,
, Альтернативное направление, Нью-Йорк, США
9058 Scientific.Net Исследование процесса магнитно-абразивной чистовой обработки с использованием переменного магнитного поля — Обсуждение применения тока полнополупериодного выпрямителя —
Авторы: Хуэй Цзюнь Се, Ян Хуа Цзоу
Аннотация: Для дальнейшего повышения эффективности чистовой обработки было предложено подавать на катушку двухполупериодный выпрямленный ток.В этой статье исследуется влияние двухполупериодного выпрямленного тока на магнитное поле и финишную силу. Влияние двухполупериодного выпрямленного тока и переменного тока на характеристики отделки сравнивали в ходе экспериментов. Результаты экспериментов показывают, что при различных размерах магнитных частиц эффективность чистовой обработки показывает разные результаты. В случае двухполупериодного выпрямленного тока, когда средний диаметр магнитных частиц составляет 30 мкм, 75 мкм и 149 мкм, эффективность чистовой обработки выше, чем у переменного тока, и когда средний диаметр магнитных частиц составляет 330 мкм. , эффективность отделки ниже, чем при переменном токе.
117
Электромагнитный эффект вихревых токов в композитах с проводящими компонентами: усиление магнитного поля и его простая аналитическая оценка
Авторы: Р.Р.Саттаров, Т.А. Волкова, И. Губайдуллин
Аннотация: Композитные материалы и динамические материалы, включающие проводящие компоненты, становятся подходящим выбором для различных приложений.Вихревые токи возникают, когда проводящие компоненты помещаются в переменное магнитное поле. Вихревые токи уменьшают первичное поле, этот эффект хорошо изучен и используется для электромагнитного экранирования. Кроме того, магнитное поле увеличивается в небольшом пространстве вблизи краев проводящих компонентов. Хотя этот эффект усиления магнитного поля известен, он редко исследуется. Мы представим простую модель, которая может быть подходящей для проводящих компонентов в виде длинных тонких листов.Проведен аналитический анализ модели и получены выражения, дающие верхнюю границу увеличения чистого магнитного поля. При рассмотрении применения композитов следует учитывать электромагнитный эффект усиления. Результаты полезны для анализа электромагнитной совместимости, неразрушающего контроля и мониторинга композитных и динамических материалов с проводящими компонентами.
37
К теории эффекта гипертермии, индуцированной магнитными наночастицами
Авторы: Андрей Зубарев, Али Абу-Бакр
Аннотация: В статье представлены результаты теоретического моделирования повышения температуры за единицу времени в разбавленной суспензии ферромагнитных частиц волокна под действием линейно поляризованного осциллирующего магнитного поля.Рассмотрены два механизма тепловыделения: вращение частицы в жидкости и ее внутреннее перемагничивание. Мы изучаем влияние формы частицы, ее магнитных свойств и реологических свойств жидкости-носителя на повышение температуры частицами за единицу времени.
771
Исследование температурного режима нагрева немагнитных деталей в индукционной системе с постоянными магнитами
Авторы: Александр Алиферов, Владислав Промзелев, Андрей Морев
Аннотация: Это факт, что в настоящее время в области новых энергосберегающих электротехнологий нагрева изделий из цветных металлов основное внимание уделяется индукционному нагреву в поперечном магнитном поле, но большой ассортимент изделий прямоугольного сечения из цветные металлы не обрабатываются методом нагрева в поперечном магнитном поле.В настоящее время такие изделия нагревают в установках индукционного нагрева в переменном продольном магнитном поле, хотя их электрический КПД не превышает 0,5. Привлекательность нагрева таких изделий в поперечном вращающемся магнитном поле постоянных магнитов заключается в возможности достижения электрического КПД, равного 0,75-0,85. Проведено и описано исследование нагрева алюминиевых изделий прямоугольного и цилиндрического сечения до температуры 550 ° С.
61
Микроструктура и свойства при переменном магнетизме после горячей прокатки.
Авторы: Шен Бай Чжэн, Ши Цзе Лю, Хун Бинь Ли, Бин Фэн, Сюэ Сон Хуэй
Аннотация: Аустенитная сталь после прокатки излучалась переменным магнетизмом, и было изучено влияние переменного магнитного поля на переход аустенита.Результат показывает, что переменный магнетизм способствует росту аустенитного зерна в низкоуглеродистой стали. Если увеличить напряженность магнитного поля, это может обеспечить лучшую производительность обработки сырья при холодной прокатке.
1256
Имитационный анализ испытаний на микродефекты и экспериментальные исследования при переменном электромагнитном возбуждении
Авторы: Ся Ю, Вэй Мин Чжан, Чжун Чао Цю, Ченг Фэн Чен
Аннотация: Измерение поля переменного тока — одно из важных достижений в области электромагнитного неразрушающего контроля за последние годы.Модель испытания возбуждения переменного магнитного поля создана с использованием программы электромагнитного моделирования ANSOFT, смоделированы дефекты трещины плоской пластины. Анализируя его принцип, влияние глубины трещины и изменения ширины на результаты испытаний, наконец, результаты моделирования подтверждаются экспериментальным методом. Результаты экспериментов согласуются с результатами моделирования. Результаты показывают, что этот дифференциальный зонд хорошо влияет на испытание дефектов трещин.
452
Применение метода переменного магнитного поля для обнаружения части лопасти
Авторы: Сян Лан Чжан, Хай Ся Ю, Юн Лун Ян
Аннотация: Путем анализа закономерностей и закономерностей влияния сигналов переменного магнитного поля получены соотношения сигналов переменного магнитного поля и дефектов.Эти отношения иллюстрируют метод и способ использования технологии переменного магнитного поля. Некоторый анализ был проведен после взятия образцов для испытаний на контраст. Этот анализ подтверждает, что метод переменного магнитного поля позволяет быстро находить дефекты во время обнаружения детали лопасти. Это может повысить эффективность и обеспечить безопасную работу оборудования.
1359
Исследование сверхточного процесса плоской магнитно-абразивной чистовой обработки с использованием переменного магнитного поля
Авторы: Цзинь Чжун Ву, Ян Хуа Цзоу
Аннотация: В этой статье предлагается новый процесс плоской магнитно-абразивной чистовой обработки с использованием переменного магнитного поля для повышения эффективности и точности поверхности.В переменном магнитном поле принудительное направление магнитных частиц меняется. Следовательно, магнитные частицы могут производить движение вверх и вниз, что способствует рассеянию магнитных частиц, улучшает вращение абразивных частиц и улучшает использование абразива. Чтобы хорошо узнать распределение магнитной напряженности в зоне обработки, измерили плотность магнитного потока. Сила финишной обработки важна для понимания механизма удаления материала, исследуемого для финишной силы и в отличие от изменений движения магнитных частиц в водорастворимой финишной жидкости и масляной финишной жидкости.Разработан набор экспериментальных устройств для полирования поверхности на латунной пластине C2801, результаты подтвердили возможность применения этого метода, позволяющего улучшить качество поверхности заготовки.
985
Вибрационные характеристики капли магнитной жидкости, адсорбированной на намагниченном острие иглы, в переменном магнитном поле
Авторы: Сота Иномата, Сейичи Судо, Хидемаса Такана, Хидея Нишияма
Аннотация: Динамическое поведение капли магнитной жидкости, адсорбированной на намагниченном острие иглы, в переменном магнитном поле было исследовано с помощью высокоскоростной видеокамеры.Направления переменного магнитного поля были параллельны и противоположны статическому магнитному полю намагниченного острия иглы. Было обнаружено, что поверхность капли магнитной жидкости реагирует на внешнее магнитное поле в удлинении и сжатии. Частота колебаний капли магнитной жидкости была точно такой же, как и во внешнем магнитном поле. Экспериментально выявлены форма и неустойчивые колебания капли магнитной жидкости.
108
Отклики на переменное магнитное поле капли магнитной жидкости, адсорбированной на небольшом постоянном магните
Авторы: Сейичи Судо, Дайсаку Асано, Хидемаса Такана, Хидея Нишияма
Аннотация: Проведены экспериментальные исследования поведения капли магнитной жидкости под действием внешнего переменного магнитного поля с помощью высокоскоростной цифровой видеокамеры.Небольшой постоянный магнит был погружен в каплю магнитной жидкости и закреплен алюминиевым стержнем. Поверхность магнитной жидкости чутко реагировала на внешнее магнитное поле. Свободная поверхность капли магнитной жидкости реагировала на внешнее переменное поле растяжением и сжатием вдоль направления поля. Капиллярная струя магнитной жидкости создавалась при определенных условиях внешнего магнитного поля.
102
Конструкция и использование трансформаторов — Высшее — Электромагнитная индукция и трансформаторы — Edexcel — Объединенная научная редакция GCSE — Edexcel
Трансформатор — это устройство, которое может изменять разность потенциалов или напряжение переменного тока:
повышающий трансформатор увеличивает напряжение
понижающий трансформатор снижает напряжение
Конструкция трансформатора
Основной трансформатор состоит из двух витков провода, первичной обмотки от входа переменного тока и вторичной обмотки, ведущей к выход переменного тока.Катушки электрически не связаны. Вместо этого они намотаны на железный сердечник. Он легко намагничивается и может переносить магнитные поля от первичной катушки ко вторичной катушке.
Компоненты трансформатора
Когда трансформатор работает:
Первичное напряжение пропускает переменный ток через первичную катушку.
Ток первичной обмотки создает магнитное поле, которое изменяется при изменении тока.
No related posts.

Разное