Ідеалізована котушки з феромагнітним осердям
Розглянемо електромагнітні процеси в ідеалізованої котушці, нехтуючи активним опором її обмотки і не враховуючи втрати енергії в серцевині (мал. 24.8); напруга, прикладена до такої котушці, врівноважується тільки е. р. с. самоіндукції:u = -е.
При
синусоїдної напруги джерела е.р.с. в
котушці може бути тільки синусоїдальної.
Але синусоїдальна е. р. с. може наводитися
магнітним потоком синусоїдальної форми,
що випливає з формули (10.2). Якщо
тоді
Амплітуда е. р. с.
а діюче значення
Або
Крива циклічного намагнічування сердечника Ф(і) без втрат від гисторезиса й вихрових струмів зображена на рис. 24.9. Ця крива подібна основний кривої намагнічування матеріалу сердечника В(Н), так як магнітний потік Ф = BS, а струм в котушці і =
=
згідно закону повного струму. На рис.
24.9 для ряду миттєвих величин синусоїдальної
потоку визначено відповідні намагничивающие
струми; потім проведена крива i(wt),
яка, будучи періодичної, сильно
відрізняється від синусоїди.
Розглядаючи криву i (wt), легко переконатися в тому, що у складі гармонік струму особливо виділяється третя гармоніка (пор. криву струму з кривий е. р. с. на рис. 23.1,6).
Векторна діаграма ідеалізованої котушки
Чинний струм I визначається формулою (23.25) або з використанням поправочного коефіцієнта формулою
Де imax - амплітуда основний кривий струму.
Для котушок з серцевиною з електротехнічної (трансформаторної) стали коефіцієнт Rп знаходиться за кривий рис. 24.10, на якому показана його залежність від максимальної величини магнітної індукції; при B< 1 Тл коефіцієнт Rп близький до одиниці, а при B> 1,4 Тл швидко збільшується.
Таким чином, не враховуючи магнітних втрат у серцевині і втрат в обмотці, отримаємо збіг початкових фаз синусоїдальної магнітного потоку і несинусоїдного струму. Замінивши реальний струм котушки його першої гармонікою н (або еквівалентним синусоїдальним струмом (ак з такою ж діючої величиною, як і несинусоїдальний струм), можна побудувати векторну графіку котушки з феромагнітним сердечником (мал. 24.11). Вектори струму / потоку і Фт збігаються по фазі; е. р. с. самоіндукції Е відстає, а напруга U і на котушці випереджає магнітний потік на 90*. Струм в ідеалізованої котушці є реактивним. Він не супроводжується перетворенням електричної енергії в інший вид енергії (активна складова струму Ia = 0), але створює магнітне поле в серцевині. Тому його називають, намагничивающим струмом I=Iu
Магнітний потік і е.Р.С. Самоіндукції при синусоїдальній струмі в ідеалізованої котушці
При збільшення амплітуди напруги на котушці амплітуда і діюча величина струму в ній будуть зростати швидше. В результаті вольт-амперна характеристика котушки з феромагнітною серцевиною виявляється нелінійної; за формою вона повторює кривої намагнічування сердечника (див. мал. 24.9).
При синусоїдальній струмі в обмотці котушки магнітний потік, е. р. с. і напруга несинусоидальны, що показує побудова кривий на рис. 24.12. Графік магнітного потоку має притупленную форму, близьку до трапеції.
Е. р. с. і напруга на котушці мають більш загострену форму, ніж синусоида (мал. 24.13).
