Примеры расчета цепей Трехфазные цепи Резонанс токов Метод двух узлов Метод эквивалентного генератора Расчет цепей при наличии взаимной индуктивности Высшие гармоники в трехфазных цепях Расчет переходных процессов

Примеры расчета электрических и магнитных цепей

Вращающееся магнитное поле системы трёх катушек

Рассмотрим аналогичную систему трёх катушек, оси которых сдвинуты на угол 120°.

Рис.5.5. Система трёх катушек

Катушки жестко закреплены, кроме того, токи так же имеют временной сдвиг в 120°:

  iA = Imsinwt;

 ;

  ,

а соответственно магнитные индукции:

 BA(t)= Bmsinwt;

 ;

  .

Каждый из этих токов вновь вызовет пульсирующее магнитное поле. Найдём результат действия этих токов:

  . (5.6)

Рис.5.6. Вектора  на плоскости XOY

Найдём проекции данных векторов на каждую из осей (рис. 5.6).

Ось ОХ:

Ось OY:

 В итоге

  . 114(5.7)

Полученный результат показывает, что амплитуда магнитной индукции не меняется во времени, но в отличие от системы двух катушек в полтора раза больше амплитуды магнитной индукции любой из катушек. Это, в свою очередь, говорит о том, что работа, совершаемая полем трёх катушек, будет в полтора раза больше, чем работа, совершаемая полем двух катушек. 

Найдем отношения проекций BX и BY

.

Пусть wt = a, тогда

,

т.е. вектор результирующей магнитной индукции  вращается с постоянной угловой частотой w и при вращении описывает окружность. Такое магнитное поле называется круговым.

Цепи со взаимной индуктивностью

Изменение тока в электрической цепи приводит к соответствующему изменению магнитного потока, который, в свою очередь, приводит к появлению ЭДС самоиндукции, обусловленной скоростью изменения потокоцепления y = WФ = Li.

При рассмотрении цепей синусоидальных токов мы познакомились с явлением самоиндукции, то есть возникновением ЭДС в электрической цепи при изменении собственного магнитного потока, обусловленного изменением тока в этой цепи,

.

Однако кроме явления самоиндукции, в электрических цепях синусоидального тока возможно возникновение взаимной индукции. Физически это можно объяснить так: изменение тока в одной цепи вызывает изменение величины потокосцепления взаимной индукции в другой и наоборот. В данном случае говорят, что эти цепи индуктивно связаны.

Для выяснения явлений в индуктивно связанных цепях рассмотрим две катушки (рис. 6.1). Пусть, например, в катушке 1 протекает ток i1, а во второй - ток отсутствует. Тогда i1 вызывает магнитный поток Ф11, который пронизывает все витки первой катушки и вызывает ЭДС самоиндукции. Поскольку катушки находятся достаточно близко друг от друга, то часть силовых линий Ф11 пронизывает витки второй катушки, где Ф21 – это часть Ф11, пронизывающая катушку 2.

Ф11 > Ф21;

y11 = W1 Ф11 – потокосцепление первой катушки;

y21 = W2 Ф21 – потокосцепление второй катушки. 

Поделим оба выражения на i1

 ; . 115(6.1)

Аналогичная картина могла бы иметь место при протекании тока во второй катушке:

 ;  . 116(6.2)

Рис.6.1. Индуктивно связанные катушки

Однако поскольку магнитные свойства среды, заполняющей катушки (воздух), неизменны, то M12 = M21 = M – взаимная индуктивность двух катушек (индуктивная связь) – величина неизменная и зависит только от взаимного положения и чисел катушек. Степень индуктивной связи характеризуется коэффициентом связи

  117(6.3)


Примеры расчета электрических и магнитных цепей