ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
39
Если на пути переменного магнитного потока поместить , например, край
алюминиевого диска , способного вращаться вокруг некоторого центра, то в
диске будет наводиться переменный индукционный ток, взаимодействующий
с этим потоком. Однако результирующая сила, действующая на диск, равна
нулю . Поэтому для создания вращающего момента необходимо использовать
два магнитных потока , сдвинутых друг относительно друга по фазе на неко -
торый угол (например, π/2). При этом возникает взаимодействие потоков с
«чужими», а не со «своими» индукционными токами.
Индукционная катушка имеет две катушки с сердечниками: токовую и ка -
тушку напряжения.
Токовую катушку (рис.28.а ) навивают толстым проводом на стальной сер-
дечник и включают последовательно с нагрузкой. Магнитный поток Ф
i
в ней
пропорционален току нагрузки .
Катушку напряжения (рис.28.б ) обычно навивают большим числом витков
тонкого провода на стальной сердечник. Индуктивное сопротивление x
L
этого
электромагнита несопоставимо больше активного сопротивления R (x
L
>R),
поэтому эту цепь можно считать индуктивной, следовательно , ток i
u
в катушке
напряжения отстает по фазе на π/2.
Край алюминиевого диска одновременно пронизывается двумя магнитны-
ми потоками: дважды – потоком Ф
i
токовой катушки и один раз – потоком Ф
u
катушки напряжения (рис.28.в). Эти магнитные потоки индуцируют в диске
токи i
дi
и I
дu
соответственно , причем ток I
дu
взаимодействует с магнитным по-
током Ф
i
(рис.28.г), а ток I
дi
- с магнитным потоком Ф
u
(рис.28.д ). Направле -
ние индукционных токов I
дu
и I
дi
зависит от того , возрастает или убывает соз-
дающий его магнитный поток. Это необходимо учесть при определении на-
правления действующих на диск сил F
1
и F
2
. Учитывая характер изменения
токов I
дi
и I
дu
(рис.28.е ), используя правило Ленца и применяя правило левой
руки , можно установить , что силы F
1
и F
2
, создающие вращающий момент,
направлены одинаково – от опережающего тока к отстающему. Значения этих
сил можно найти с помощью закона Ампера:
F=B·ℓ·I·sinα,
где B=Ф /S; sinα=1; В и I – переменные величины. Тогда мгновенное значение
силы f равно :
f=c·i·Ф ,
где c=ℓ/S. Силы f и f
2
можно выразить следующими соотношениями:
f
1
=c
1
·i
дu
·Ф
i
; f
2
=c
2
·i
дi
·Ф
u
.
Для анализа работы измерительного механизма необходимо построить век-
торную диаграмму, где за основной следует принять вектор приложенного
напряжения U (рис.28.ж ). В случае индуктивной нагрузки ток I отстает по фа-
зе от напряжения на некоторый угол φ. Этот ток создает в электромагните
магнитный поток Ф
i
, совпадающий с ним по фазе . Магнитный поток Ф
i
ин-
39
Если на п ути п е р е м е нно го м а гни тно го п о то ка п о м е сти ть, на п р и м е р , кр а й
а лю м и ни е во го д и ска , сп о со б но го вр а щ а ться во кр уг не ко то р о го ц е нтр а , то в
д и ске б уд е тна во д и ться п е р е м е нный и нд укц и о нный то к, вза и м о д е йствую щ и й
с эти м п о то ко м . О д на ко р е зульти р ую щ а я си ла , д е йствую щ а я на д и ск, р а вна
нулю . П о это м у д ля со зд а ни я вр а щ а ю щ е го м о м е нта не о б хо д и м о и сп о льзо ва ть
д ва м а гни тных п о то ка , сд ви нутых д р уг о тно си те льно д р уга п о ф а зе на не ко -
то р ый уго л (на п р и м е р , π/2). П р и это м во зни ка е т вза и м о д е йстви е п о то ко в с
«чуж и м и », а не со «сво и м и » и нд укц и о нным и то ка м и .
Инд укц и о нна я ка тушка и м е е тд ве ка тушки с се р д е чни ка м и : то ко вую и ка -
тушку на п р яж е ни я.
То ко вую ка тушку (р и с.28.а ) на ви ва ю тто лстым п р о во д о м на ста льно й се р -
д е чни к и вклю ча ю тп о сле д о ва те льно с на гр узко й. М а гни тный п о то к Ф i в не й
п р о п о р ц и о на ле н то ку на гр узки .
Ка тушку на п р яж е ни я (р и с.28.б ) о б ычно на ви ва ю тб о льши м чи сло м ви тко в
то нко го п р о во д а на ста льно й се р д е чни к. Инд укти вно е со п р о ти вле ни е xL это го
эле ктр о м а гни та не со п о ста ви м о б о льше а кти вно го со п р о ти вле ни я R (xL>R),
п о это м у эту ц е п ь м о ж но счи та ть и нд укти вно й, сле д о ва те льно , то к iu в ка тушке
на п р яж е ни я о тста е тп о ф а зе на π/2.
Кр а й а лю м и ни е во го д и ска о д но вр е м е нно п р о ни зыва е тся д вум я м а гни тны-
м и п о то ка м и : д ва ж д ы – п о то ко м Ф i то ко во й ка тушки и о д и н р а з – п о то ко м Ф u
ка тушки на п р яж е ни я (р и с.28.в). Эти м а гни тные п о то ки и нд уц и р ую т в д и ске
то ки iдi и Iдu со о тве тстве нно , п р и че м то к Iдu вза и м о д е йствуе тс м а гни тным п о -
то ко м Ф i (р и с.28.г), а то к Iдi - с м а гни тным п о то ко м Ф u (р и с.28.д ). На п р а вле -
ни е и нд укц и о нных то ко в Iдu и Iдi за ви си то тто го , во зр а ста е ти ли уб ыва е тсо з-
д а ю щ и й е го м а гни тный п о то к. Это не о б хо д и м о уче сть п р и о п р е д е ле ни и на -
п р а вле ни я д е йствую щ и х на д и ск си л F1 и F2. Учи тыва я ха р а кте р и зм е не ни я
то ко в Iдi и Iдu (р и с.28.е ), и сп о льзуя п р а ви ло Ле нц а и п р и м е няя п р а ви ло ле во й
р уки , м о ж но уста но ви ть, что си лы F1 и F2 , со зд а ю щ и е вр а щ а ю щ и й м о м е нт,
на п р а вле ны о д и на ко во – о то п е р е ж а ю щ е го то ка к о тста ю щ е м у. Зна че ни я эти х
си л м о ж но на йти с п о м о щ ью за ко на Ам п е р а :
F=B· ℓ·I·sinα,
гд е B=Ф /S; sinα=1; В и I – п е р е м е нные ве ли чи ны. То гд а м гно ве нно е зна че ни е
си лы f р а вно :
f=c· i·Ф,
гд е c=ℓ/S. Си лы f и f2 м о ж но выр а зи ть сле д ую щ и м и со о тно ше ни ям и :
f1=c1·iдu·
Ф i; f2=c2· iдi·
Ф u.
Для а на ли за р а б о ты и зм е р и те льно го м е ха ни зм а не о б хо д и м о п о стр о и ть ве к-
то р ную д и а гр а м м у, гд е за о сно вно й сле д уе т п р и нять ве кто р п р и ло ж е нно го
на п р яж е ни я U (р и с.28.ж ). В случа е и нд укти вно й на гр узки то к I о тста е тп о ф а -
зе о т на п р яж е ни я на не ко то р ый уго л φ. Это т то к со зд а е т в эле ктр о м а гни те
м а гни тный п о то к Ф i , со вп а д а ю щ и й с ни м п о ф а зе . М а гни тный п о то к Ф i и н-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- …
- следующая ›
- последняя »
