ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 265
Скачиваний: 1
Потери мощности в массивном стальном элементе со гласно (3-10а) определяют напряженностью магнитного
ноля на его поверхности H s w m или пропорциональным |
ей |
||||
магнитным |
потоком |
Ф-алт, |
сосредоточенным вблизи |
по |
|
верхности массивной |
плиты. |
|
|
|
|
Ввиду |
отсутствия |
вихревых токов в экране |
напря |
||
женность магнитного |
поля |
внутри шихтованного |
экрана |
Не одинакова на всей его толщине и равна значению на
его поверхности ( H s m = H e = |
H s w m |
= F i m ) . |
Учитывая это и |
|||||
(4-6), можно сделать следующие выводы: |
|
|
|
|
||||
1. |
Если н. с. Fim, действующая |
вдоль |
исследуемого |
|||||
элемента, постоянна, то потери |
в |
массивном |
стальном |
|||||
элементе останутся после -экранирования |
такими |
же, ка |
||||||
кими они были перед экранированием. Экран |
в |
таком |
||||||
случае не дает никакого эффекта, |
кроме |
увеличения |
||||||
результирующего потока Ф 1 |
т (рис. 4-4). |
|
|
|
|
|||
2. |
Если результирующий |
поток |
Ф 1 т а в |
рассматривае |
мом элементе после экранирования остается таким же,
как и до него, то потери |
мощности |
в результате |
экрани |
||
рования уменьшатся |
в отношении, |
выраженном |
коэффи |
||
циентом магнитного |
экранирования: |
|
|||
|
|
2 |
Re |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ф. |
|
Re -f- |
Rw |
|
_ |
|
|
I |
|
(4-11) |
|
|
|
|
|
l + ( l + ; ) i M f / g ~
Это и есть отношение потерь мощности в экраниро ванной плите к потерям в неэкранированном массивном полупространстве, расположенном в поле, параллельном его поверхности. Подставляя в (4-11) обозначение (4-10а) и определяя модуль комплексного знаменателя, получаем:
р м = ; 2/j(]/2 + cdf + сЧ% |
(4-11а) |
где d — толщина экрана.
Формулу (4-11а) можно применять как для слоистого экрана, составленного из п листов электротехнической стали, параллельных экранируемой поверхности, так и для шихтованного экрана, составленного из полос транс
форматорной |
стали шириной d, расположенных ребром |
к массивной |
стене. |
166
Для |
технических |
целей достаточно предположить, |
что ц, и |
у постоянны. |
Полагая, что средние значения |
равны; удельная электрическая проводимость массивной стали у = 8 • 10е См/м; проницаемость стали экрана \ie—
— 1 ООО • 4п • Ю - 7 |
Г/м; |
проницаемость |
внутреннего |
мас |
||||||||||
сивного |
пространства |
|.iw =400 • 4тт, • Ю - 7 |
Г/м; частота |
по |
||||||||||
ля / = 50 Гц, получаем согласно (4-10а) |
|
|
|
|||||||||||
|
с= |
|
1 000-4*• 10-'1/2*-50-8.108 /(400-4*- Ю)~7 |
= |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
= 2,82 - ЮЧ/м . |
|
|
|
|||||
|
На |
рис. 4-5 |
приведен |
|
график коэффициента рм для |
|||||||||
постоянной |
с = 2,82-Ю3 |
1/м. Заметим, |
что если |
экраны |
||||||||||
выполнены |
из |
трансфор- |
|
|
|
|
|
|||||||
маторнои стали |
толщиной |
|
|
const |
|
|
||||||||
0,35 мм, то для одного |
0,5 |
|
|
|
|
|||||||||
листа |
безразмерный |
ко |
|
|
|
|
||||||||
эффициент |
cd |
будет |
ра |
|
|
|
|
|
||||||
вен |
|
cd = 2,82 • 103 - 0,35 X |
|
|
|
|
|
|||||||
Х Ю ~ 3 |
~ 1 , |
а для |
п |
ли |
0,3 |
|
|
|
|
|||||
стов — числу |
листов |
|
в |
|
|
|
|
|||||||
экране |
(cd=n). |
При |
та |
|
|
|
|
|
||||||
ком допущении |
(4-11а) |
|
|
|
|
|
||||||||
приобретает вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
р м |
= |
2/[(1/2+ |
|
|
|
|
|
|
cd |
||||
|
+ |
//)2 + |
//2 ] |
~ |
1//?Л |
|
|
|
|
|
||||
|
|
E |
<• 6 8 10 IB П 16 IS 20 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
(4-116) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Число |
листов(0,35мм) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Формулы (4-11) сле |
Рис. 4-5. Коэффициент идеального |
|||||||||||||
дует |
рассматривать |
как |
магнитного экранирования. |
|
||||||||||
соответствующие |
идеаль |
Уменьшение |
потерь в массивной |
|||||||||||
стальной плите в зависимости от |
||||||||||||||
ному экранированию, |
ког |
|||||||||||||
числа |
листов |
трансформаторной |
||||||||||||
да |
магнитный |
поток |
па |
стали толщиной 0,35 мм в про |
||||||||||
раллелен |
|
поверхности |
дольном экране. |
|
|
|||||||||
экранирования. |
В |
реаль |
|
|
|
|
|
|||||||
ных |
конструкциях |
поток |
|
|
|
|
|
рассеяния либо его часть входит часто в экран перпен дикулярно поверхности, что в случае листовых экранов вызывает значительное увеличение рм в результате реак ции вихревых токов (кажущееся уменьшение це ).
167
4-3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЭКРАНЫ. ВОЛНОВОЙ МЕТОД РАСЧЕТА
Электромагнитные экраны можно рассчитывать раз личными методами. Это вытекает из возможностей раз личного толкования основного уравнения (2-41). Наибо лее общий метод решения этой задачи основан на фор мальном решении (2-43) для всех слоев системы и определении постоянных интегрирования исходя из гра ничных условий (2-101) — (2-104). Этот метод имеет фор мально математический характер и будет использован ниже.
Волновой метод расчета экранов при математической точности непосредственного метода дает наглядную фи зическую картину электромагнитных процессов, происхо дящих в металлах и на их поверхности. Благодаря это му простой качественный анализ волновых процессов позволяет получать практические выводы, полезные для конструктора, и не требует проведения затруднительных расчетов или моделирования.
1. Проницаемый |
экран |
при |
одностороннем |
падении |
|
волны |
|
|
|
|
|
Этот вопрос |
решим |
с помощью волнового |
метода |
||
расчета |
электромагнитных |
процессов в |
металлах |
[Л. 1-28].
Рассмотрим бесконечный проницаемый плоский экран
с комплексным волновым |
сопротивлением |
материала |
|
(2-90) Z2 , окруженный с обеих сторон двумя |
различными |
||
средами |
с комплексными |
волновыми сопротивлениями |
|
Zi и Z 3 |
(рис. 4-6). Положим, что на экран |
падает с од |
ной стороны плоская электромагнитная волна перпен дикулярно к его поверхности.
Этот случай относится к таким конструкционным эле ментам, как стенки баков трансформаторов, а также замкнутые экраны из цветных металлов, накладываемые на стальные элементы с целью уменьшения в них потерь от вихревых токов. Электромагнитная волна, проникаю щая в проводящую стенку, затухает в ней под влиянием реакции вихревых токов согласно (2-88):
Н m
тп
I
168
Эта волна, встречая на своем пути поверхность |
среды |
с иным волновым сопротивлением, отражается |
от нее |
согласно граничным условиям (2-107) и (2-108) с комп
лексными |
коэффициентами |
|
отражения |
(рис. 4-6): |
||
от |
поверхности 2: M2 = |
|
Hmo^2/HmDaA2=: |
|
||
= |
-^тотрг/^тиадг = |
= |
(^а |
Z3 )/(Z2 |
-f- Z3 ); |
(4-12) |
от |
поверхности /: М1 = |
Я т о т р , / Я т п а Д 1 = |
|
|||
= = |
^moTPi/^mnafli = |
= |
(Z2 |
Zl)j(Z3 |
-*}- Zj), |
j |
где волновое сопротивление металла согласно (2-90)
Z M e T = а/у = (1 + /) k/y,
а диэлектрика согласно (2-79)
2 Д И Э Л = К1А /5 -
Так как проницаемость в этих формулах всегда стоит под корнем, можно в первом приближении считать, что волновое сопротивление постоянно и не зависит от насы щения стали. Волны эти, отражаясь, не изменяют осей
векторов, |
|
а |
только |
мо |
|
|
|
|||
гут |
изменять |
их |
знак, |
|
|
|
||||
поэтому |
вместо |
соот |
|
|
|
|||||
ветствующих |
|
векторов |
|
|
|
|||||
Е т |
и Н т |
|
можем |
|
рас |
|
|
|
||
сматривать |
только |
их |
|
|
|
|||||
векторные |
модули. |
|
|
|
|
|||||
На рис. 4-6 |
показа |
|
|
|
||||||
ны |
схематически |
|
оги |
|
|
|
||||
бающие |
|
|
амплитуды |
|
|
|
||||
магнитной |
|
составляю |
|
|
|
|||||
щей |
волны, |
проникаю |
|
|
|
|||||
щей |
в |
экран |
|
сквозь |
|
|
|
|||
плоскость |
г = 0, |
а |
так |
|
|
|
||||
же |
ее |
отражений |
от |
|
|
|
||||
граничных |
|
поверхно |
|
|
|
|||||
стей. Здесь |
Hmsi озна |
|
|
|
||||||
чает |
|
максимальное |
|
|
|
|||||
значение |
|
(во |
времени) |
|
|
|
||||
напряженности |
|
маг |
|
|
|
|||||
нитного |
|
поля, |
прони- |
Р и с - 4 '6 - ?тражения |
магнитной |
со- |
||||
|
|
|
|
|
' |
г |
|
ставляющеи электромагнитной |
вол- |
|
кающего |
|
сквозь |
|
эту |
Н Ы ) проникающей в |
экран с одной |
||||
поверхность |
в |
точке |
стороны. |
|
|
169