23. Применение ферромагнитных материалов в электротехнике. Магнитно-мягкие и магнитно-твердые материалы. Потери энергии при перемагничивании ферромагнетиков и способы их снижения.
В зависимости от величины потерь на гистерезис и области промышленного применения все ФММ условно разделяются на два класса:
Магнитно-мягкие ФММ
1) Высокая магнитная проницаемость.2) Узкая петля гистерезиса и малые потери на гистерезис.
3) Легко перемагничиваются, поэтому
применяются для работы в переменных магнитных полях в качестве сердечников (магнитопроводов) для концентрации и усиления магнитного потока.
Пример: электротехническая сталь, пермаллой, пермендюр.
Магнитно-твердые ФММ
1) Широкая петля гистерезиса;
2) Большие потери на гистерезис, поэтому для работы в переменных магнитных полях не используются.
3) Трудно перемагничиваются.
Применяются для изготовления постоянных магнитов.
Пример: кунико, альнико, сплавы ЮНДК.
24. Передача электрической энергии и потери мощности в лэп. Цель трансформации напряжения. Устройство и принцип работы трансформатора.
Зачем нужно изменять напряжение при передаче электроэнергии?
Большое количество электрической энергии, которая вырабатывается на мощных электростанциях, нужно передавать потребителям, которые находятся обычно на большом расстоянии от места её производства. Передачу электрической энергии можно осуществлять лишь за счёт некоторого количества самой электрической энергии. При передаче возникают тепловые потери электрической энергии – «джоулевы потери» » ∆Р=I2R, поэтому при передаче эл.энергии на далёкие расстояния и её распределении большое значение имеет сила тока, с которой передаётся эл.энергия, ведь от этого зависит толщина сечений проводов, соответственно расход материалов и экономичность ЛЭП.
По формуле Джоуля –Ленца тепловые потери трёхфазной ЛЭП можно рассчитать по следующей формуле: ∆Р=3Iл2R, где Iл –сила тока в линии, R-сопротивление провода линии ЛЭП.
Pп=3UлIлcosφп -формула активной мощности трёхфазного потребителя. Отсюда имеем Iл=Pп3Uлcosφп. Подставим Iл в формулу Джоуля-Ленца, получим ∆Рл=Pп2Uл2 cosφп2Rл. Из формулы следует, что тепловые потери в ЛЭП обратно пропорциональны квадрату линейного напряжения и обратно пропорциональны квадрату коэффициента мощности потребителя. Поэтому при передаче электроэнергии для снижения потерь в ЛЭП необходимо повышать коэффициент мощности потребителей, а также необходимо осуществлять передачу электроэнергии при насколько это возможно более высоком напряжении.
При повышении напряжения сила тока уменьшается, уменьшаются потери электроэнергии, и повышается коэффициент полезного действия.
Как трансформатор может изменять напряжение?
Простейший однофазный трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода - ферромагнитного сердечника, на котором расположены две независимые электрически разделённые обмотки из изолированного медного провода: W1-первичная обмотка с числом витков W1, на которую подают напряжение U1, W2-вторичная обмотка с числом витков W2, к ней подключается потребитель и с неё снимается выходное напряжение U2.
При подключении трансформатора к сети в первичной обмотке возникает переменный ток I1, который создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС – е1 и е2 пропорциональные по закону Максвелла числам витков W1 и W2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt.
e1=-W1∙dФdt; e2=-W2dФdt
Отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках трансформатора определяется выражением: E1E2=e1e2=W1W2
Падения напряжения в обмотках трансформатора не превышают обычно 3-5% от номинальных значений U1 и U2, ими можно пренебречь, тогда можно считать Е1≈U1 и E2≈U2.
Получим, что U1U2≈W1W2
Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U1 можно получить желаемое напряжение U2. Если необходимо повысить вторичное напряжение, то число витков W2 берут больше числа W1, такой трансформатор называют повышающим. Если требуется уменьшить напряжение U2, то число витков W2 берут меньшим W1, такой трансформатор называют понижающим.