Файл: Теория линейных электрических цепей учеб. пособие.pdf

Минимальный коэффициент формы кривой равен единице. Мак­

Т к продолжительности импульса т называется скважностью — = = q. Величина, обратная скважности, называется коэффициентом

л1 Т

заполнения: & = — = •=.

Действующее значение последовательности прямоугольных им­ пульсов

а ее среднее значение

оо

Вэтом случае коэффициент формы кривой

В радиотехнических цепях скважность достигает сотен и тысяч единиц, и коэффициент формы кривой измеряется десятками еди­ ниц. Поэтому действующие значения напряжений и токов могут быть в десятки раз больше их средних значений.

Коэффициентом искажений называют отношение действующего значения первой гармонической составляющей к действующему зна­ чению несинусоидального напряжения или, соответственно, тока

Коэффициентом нелинейных искажений, или коэффициентом гармоник, называется отношение действующего значения всех вы­ сших гармоник к действующему значению первой:

222

Глава девятая КАТУШКА И ТРАНСФОРМАТОР С ФЕРРОМАГНИТНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ

средоточенные индуктивности в виде намотанных катушек. Вклю­ чаются они в электрические цепи как составные части электромаг­ нитных механизмов для создания определенных режимов работы цепей при переменном токе, для придания частотным характери­

в качестве индуктивных сопротивлений, иногда называют дроссе­ лями в отличие от «контурных» катушек, являющихся элементами колебательных контуров. Основным параметром таких катушек являются их индуктивности.

В ряде случаев практики требуются катушки, обладающие большой индуктивностью и высокой добротностью даже при низ­ ких частотах. Этим требованиям легче всего удовлетворяют ка­ тушки, намотанные на ферромагнитные сердечники. Индуктивность катушки, намотанной на замкнутый ферромагнитный сердечник, может в сотни и даже в тысячи раз превышать индуктивность той же катушки без сердечника. Это ясно из того, что при одном и том же токе в обмотке магнитный поток, создаваемый катушкой с замк­ нутым магнитным сердечником, будет во много раз больше потока, который создают такие же катушки без сердечника.

Особенно важным является применение ферромагнитного сер­ дечника в трансформаторах. Коэффициент связи между обмотками трансформатора благодаря ферромагнитному сердечнику, по кото­ рому проходит почти весь магнитный поток, может достигать зна­ чений, равных 95—98%, в то время как у трансформаторов без сер­ дечника коэффициент связи практически не может превышать 30— 40%. Создание мощных трансформаторов, работающих на техниче­ ских частотах без ферромагнитных сердечников, практически не­ возможно.

Задача настоящей главы заключается в определении основных свойств электрических цепей, содержащих катушки с ферромагнит­ ными сердечниками.

Как будет ясно из дальнейшего изложения, катушки с ферромаг­ нитными сердечниками представляют собой нелинейные элементы

224

электрических цепей при переменном токе. В ряде специальных устройств связи нелинейность катушек с ферромагнитными сердеч­ никами является их полезным свойством и принципиальной осно­ вой работы таких устройств. Однако подобные устройства в курсе линейных электрических цепей не рассматриваются. В многочис­ ленных случаях практики, когда нелинейность катушек с сердеч­ никами незначительна, их можно приближенно считать линей­ ными элементами цепи. Но и в этих случаях должны быть ясны осо­ бенности, связанные с использованием таких катушек в электричес­ ких цепях.

2. Магнитная индукция и напряженность магнитного поля.

Основной величиной, характеризующей магнитное поле, является

В однородном магнитном поле, когда В во всех точках поверхности одинакова, поток сквозь поверхность S, расположенную перпенди­ кулярно силовым линиям магнитного потока,

Другой характеристикой магнитного поля является вектор на­ пряженности магнитного поля Н. Напряженность магнитного поля измеряется в аім (ампер/метр).

В магнитном поле в воздухе (точнее в вакууме) связь между на­

Ферромагнитная среда, помещенная в магнитное поле, намаг­ ничивается. Характеристикой намагниченности среды является вектор намагниченности / . Намагниченность, как и вектор напря­ женности магнитного поля, измеряется в аім. В ферромагнитной среде напряженность магнитного поля равна разности между маг­

где w0 — число витков обмотки, приходящееся на единицу длины сердечника. Когда же сердечником будет служить замкнутое ферро­ магнитное кольцо, магнитная индукция внутри ферромагнитного сердечника увеличится, так как появится дополнительное слагае­ мое индукции, обусловленное намаг­

ниченностью сердечника:

сердечнике с ростом намагничивающего тока возрастает. Однако после достижения ферромагнитным веществом состояния насыще­

ленная намагнитившимся веществом. Слагаемое Bj доведено до на­ сыщения и не увеличивается с увеличением намагничивающего тока. Слагаемое Bt при всех значениях і остается линейной функ­ цией намагничивающего тока.

Для того чтобы в явном виде не учитывать влияния намагничен­ ности вещества на суммарную индукцию в сердечнике, можно пре­ образовать выражение (9.2), введя коэффициент, называемый маг­ нитной проницаемостью ц:

226