Поверхностный эффект

Поверхностный эффект(ПЭ) заключается в том, что плотность переменного тока оказывается наибольшей у поверхности проводника, а по мере удаления от поверхности вглубь сечения проводника она убывает. Это связано с различной индуктивностью внешних и внутренних слоёв проводника (внутри индуктивность больше). Вытеснение тока к поверхности проводника равносильно уменьшению сечения, а т. к., значит увеличивается сопротивление.

ПЭ при переменном токе выражается тем резче, чем выше частота колебаний и чем больше диаметр провода.

При промышленной частоте 50 Гц ПЭ существенно влияет, когда диаметр провода выше 1 см. На высоких частотах (ВЧ) часто применяют вместо проводов трубки, т. к. внутри провода тока нет.

Вопрос 45. Трансформатор с линейными характеристиками. Устройство, принцип действия, баланс мощностей. Потери на вихревые токи и способы их уменьшения.

Трансформатор— статическое устройство, которое служит для преобразования тока, напряжения и сопротивления. Трансформатор не преобразует мощность.

Трансформатор состоит из ферромагнитного сердечника и двух или более обмоток. Обмотка, которая включается в сеть, называется первичной, а в которую включается нагрузка —вторичной.

Работа трансформатора основана на явлении взаимной индукции. Когда по первичной обмотке течёт ток, в сердечнике возникает основной магнитный поток. Этот поток пронизывает обмотки и наводит в первичной обмотке ЭДС самоиндукции и во вторичной — ЭДС взаимоиндукции.

— коэффициент трансформации

Если ,,трансформатор понижающий по напряжению.

Если ,,трансформатор повышающий по напряжению.

Запишем комплексную мощность первичной и вторичной обмоток:

—уравнение баланса мощностей для трансформатора

Вывод:если трансформатор повышает по напряжению, то он понижает по току.

Небольшая часть магнитного потока замыкается по воздуху. Это потоки рассеивания.

Магнитное поле, пересекающее сердечник наводит в сердечнике ЭДС, которая вызывает в сердечнике токи. Они называются вихревыми. От этих токов сердечник нагревается. Чтобы уменьшить эти токи, надо увеличить электрическое сопротивление сердечника. Для этого:

1. сердечник набирают из отдельных тонких пластин 0,1 – 0,5 мм, изолированных друг от друга лаком;

2. в материал сердечника вводят специальные добавки, которые увеличивают его сопротивление.

Вопрос 46. Согласное и встречное включение двух взаимосвязанных катушек. Вариометр.

Согласнымназывается такое включение, когда потоки само- и взаимоиндукции направлены в одну сторону,встречным— когда в разные стороны.

(согласное включение)

и— собственные магнитные потоки первой и второй катушек (потоки самоиндукции).

Направление потоков определяем по правилу охвата правой руки.

— магнитный поток первой катушки, который пронизывает витки второй (поток взаимной индукции).

— магнитный поток второй катушки, который пронизывает витки первой (поток взаимной индукции).

Получилось согласное включение.

От каждого из потоков в катушке возникает ЭДС само- и ЭДС взаимоиндукции:

На концах обеих катушек будет действовать сумма ЭДС, т. к. катушки соединены последовательно:

— индуктивность при согласном включении двух катушек

Чтобы получить встречное включение, надо поменять начало и конец одной из обмоток.

(встречное включение)

Получили встречное включение.

— индуктивность при встречном включении двух катушек

Согласное и встречное включение используют для расчёта коэффициента взаимной индукции M:

Используют согласное и встречное включение в устройствах для плавного изменения индуктивности(вариометр). Он состоит из двух катушек, одна подвижная, а другая — неподвижная. При вращении подвижной катушки направление магнитных потоков изменяется от согласного до встречного, поэтому индуктивность меняется в пределе.

4