Часть 2. Расчетное определение параметров кривой намагничивания ферромагнитного материала сердечника катушки индуктивности с учетом параметров магнитопровода

2.1 Для заданных параметрах магнитопровода (табл. 2) рассчитать индукцию и напряженность магнитного поля для каждого значения входного напряжения и тока (см. табл. 1). Полученные значения занести в таблицу 1.

Таблица 2

Вариант (задается преподавателем)	Параметры магнитопровода катушки индуктивности
	количество витков – w	длина средней линии магнитопровода – l, см	площадь сечения магнитопровода – S, см2
1	500	55	6,5
2	600	60	6
3	700	65	5,5
4	800	70	5
5	900	75	4,5
6	1000	80	4
7	1100	85	3,5
8	1200	90	3
9	1300	95	2,5
10	1400	100	2

Расчетные формулы к п. 2.1:

откуда или ;

По закону полного тока откуда .

2.2 Построить рассчитанную зависимость индукции от напряженности магнитного поля.

2.3 Для заданных параметрах магнитопровода (табл. 2) рассчитать магнитную проницаемость для каждого значения индукции и напряженности (см. табл. 1). Полученные значения занести в таблицу 1.

Расчетные формулы к п. 2.3:

откуда , где Гн/м – магнитная постоянная.

2.4 Построить рассчитанную зависимость магнитную проницаемость от напряженности магнитного поля.

2.5 Сравнить рассчитанные зависимости пп. 2.2 и 2.4 с теоретическими зависимостями.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение магнитного материала.

2. Приведите классификацию магнитных материалов.

3. Назовите основные параметры магнитных материалов и кратко поясните их смысл.

4. Опишите материал электротехническая сталь и определите его место по приведенной классификации.

5. Опишите материал мартенситная сталь и определите его место по приведенной классификации.

6. Приведите примерные числовые значения основных магнитных параметров материала электротехническая сталь.

7. Приведите примерные числовые значения основных магнитных параметров материала мартенситная сталь.

8. Назовите области использования ферромагнитных материалов.

Перечень вопросов к экзамену

по дисциплине «Материаловедение» для III курса специальности

190401 – Электроснабжение железных дорог (ЭНС)

190402 – Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте (АТС)

1. Общие сведения о строении вещества. Виды связей. Классификация веществ по электрическим свойствам на основании зонной теории твердого тела.

2. Основные виды поляризации диэлектриков. Классификация диэлектриков по виду поляризации.

3. Виды диэлектрических потерь в электроизоляционных материалах.

4. Газообразные диэлектрики.

5. Механические и физико-химические свойства диэлектриков.

6. Связь добротности резонансного контура и тангенса угла диэлектрических потерь.

7. Зависимость угла диэлектрических потерь от различных факторов: температуры, частоты и напряжения.

8. Пробой диэлектриков. Общая характеристика явления пробоя.

9. Тепловой и электрохимический пробой твердых диэлектриков.

10. Тепловые свойства диэлектриков. Классы изоляции по нагревостойкости.

11. Методы измерения относительной диэлектрической проницаемости.

12. Диэлектрические потери. Основные понятия. Схемы замещения диэлектрика с потерями.

13. Электропроводность диэлектриков. Основные понятия. Влияние различных факторов на электропроводность. Ток абсорбции.

14. Тепловые свойства диэлектриков. Классы изоляции по нагревостойкости.

15. Методы измерения тангенса угла диэлектрических потерь.

16. Объемное удельное сопротивление диэлектриков.

17. Диэлектрические потери в газообразных, жидких и твердых диэлектриках.

18. Диэлектрическая проницаемость жидких и твердых диэлектриков.

19. Диэлектрическая проницаемость газов.

20. Электропроводность газообразных, жидких и твердых диэлектриков.

21. Пробой газов в однородном поле. Зависимость электрической прочности газов от расстояния между электродами, давления и температуры.

22. Пробой газов в неоднородном поле.

23. Общие сведения о полупроводниках. Классификация полупроводниковых материалов. Определение типа электропроводности при помощи эффекта Холла.

24. Элементы со свойствами полупроводников. Связь параметров полупроводников с шириной запрещенной зоны.

25. Электропроводность полупроводников. Собственные и примесные полупроводники.

26. Полупроводниковые химические соединения и материалы на их основе.

27. Свойства германия и кремния. Параметры полупроводниковых приборов на основе этих элементов.

28. Воздействие внешних факторов на электропроводность полупроводников. Использование этих зависимостей в различных изделиях.

29. Принцип действия варисторов из карбида кремния.

30. Общие сведения о магнитных свойствах материалов. Классификация материалов по их магнитным свойствам.

31. Магнитно-мягкие материалы.

32. Гистерезисные петли ферромагнитных материалов.

33. Магнитно-твердые материалы и их характеристики. Изделия из магнитно-твердых материалов.

34. Получение постоянных магнитов.

35. Явление сверхпроводимости. Сверхпроводники и криопроводники.

36. Материалы высокой проводимости и изделия из них.

37. Неметаллические проводники. Изделия из электротехнического угля. Непроволочные резисторы. Материалы для них и характеристики этих материалов.

38. Сплавы высокого сопротивления для резисторов и нагревательных приборов

39. Свойства медных и алюминиевых проводников.

40. Температурный коэффициент удельного сопротивления чистых металлов и сплавов.

41. Свойства и применение пермаллоев.

42. Свойства изоляторов из фарфора.

43. Свойства керамических диэлектриков.

44. Нефтяные электроизоляционные масла.

Методические указания для преподавателей

по изучению дисциплины «Материаловедение»

(Электротехническое материаловедение)

для специальностей АТС и ЭНС

При изучении диэлектриков следует рассмотреть зависимость срока службы и процесса старения изоляции электрических машин, трансформаторов и конденсаторов от максимальной рабочей температуры (правило Монтзингера).

При изучении проводниковых материалов рассмотреть применение явление сверхпроводимости для создания индуктивных накопителей электрической энергии и сверхпроводящих кабелей (СПК), что позволит снизить потери в контактной сети и увеличить расстояние между подстанциями в системе тягового электроснабжения постоянного тока. Применение керамических высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) в электрических машинах. Применение криопроводников для создания магнитной подушки в поездах скоростных железных дорог.

При изучении полупроводниковых материалов рассмотреть применение высоконелинейных оксидно-цинковых резисторов (ОЦР) для создания нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН).

При изучении ферромагнитных материалов рассмотреть применение магнито-мягких материалов для магнитопорошковой дефектоскопии колесных пар и магнитотвердых материалов – для магнитопорошковой и феррозондовой дефектоскопии деталей сложной формы.

Рассмотреть одновременное намагничивание ферромагнетика токами разных частот и использование этого явления в трансформаторах, регулируемых подмагничиванием шунта (ТРПШЩ) и в дроссель-трансформаторах.