Дается краткая характеристика каждого издания с рекомендациями по использованию. 2 страница

Исполнение для макроклиматических районов	Обозначения
	буквенное
	русские	латинские
С умеренным климатом С умеренным и холодным климатом С влажным тропическим климатом С сухим тропическим климатом С сухим и влажным тропическим климатом Для всех макроклиматических районов на суше, кроме района с очень холодным климатом (общеклиматическое исполнение)	У УХЛ ТВ ТС Т О	(N) (NF) (ТН) (ТА) (Т) (V)	0 1 2 3 4   5

 

Таблица 1.2

 

Категории размещения для эксплуатации

Обозначение

На открытом воздухе   Под навесом или в помещениях (объемах), где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от их колебаний на открытом воздухе и имеется сравнительно свободный доступ наружного воздуха   В закрытых помещениях (объемах) с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе   В помещениях (объемах) с искусственно регулируемыми климатическими условиями   В помещениях (объемах) с повышенной влажностью (например, в неотапливаемых и невентилируемых подземных помещениях, в том числе шахтах, подвалах, в почве и др.)

1     2     3   4     5

ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электромагнитными называются устройства, предназначен­ные для создания в определенном пространстве магнитного поля с помощью обмотки, обтекаемой электрическим током.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие таких электромагнитов, в отличие от поляризованных, не зависит от направления тока в обмотке, они наиболее экономичны и благодаря разнообразию конструктивных исполнений их легко приспосабливать в различных конструкциях к различным усло­виям работы. Поэтому они получили наибольшее распространение.

Значительную часть электромагнитов постоянного тока составляют электромагнитные механизмы, использующиеся в качестве привода для осуществления необходимого перемещения.

Примером подобных электромагнитов являются: тяговые элек­тромагниты, предназначенные для совершения механической ра­боты при перемещении их рабочих органов, электромагниты муфт сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электро­магниты, приводящие в действие контактные устройства в кон­такторах, пускателях, автоматических выключателях; электро­магниты реле, регуляторов и других чувствительных устройств автоматики.

При всем разнообразии электромагнитов отдельные их узлы имеют общее назначение (рис. 1.1): катушка с расположенной на ней намагничивающей об­моткой 1; неподвижная часть магнитопровода из ферромагнитного материала 2; подвижная часть магнитопровода – якорь 3.

Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода рабочим и паразитным зазорами и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма.

В зависимости от расположения якоря относительно остальных ча­стей электромагнита и характера воз­действия на якорь со стороны магнит­ного потока электромагниты постоян­ного тока разделяются на следующие типы: электромагниты с втягиваю­щимся якорем, с внешним притяги­вающимся якорем и с внешним попе­речно движущимся якорем.

Одна из типичных конструкций электромагнита с втягивающимся яко­рем показана на рис. 1.1. Характер­ной особенностью таких электромаг­нитов является то, что якорь, или, как его в данном случае можно назвать, подвижный сердечник, располагается целиком или частично внутри катушки с обмоткой. В процессе срабатывания электромагнита якорь, перемещаясь по­ступательно, погружается в катушку. Втягивание якоря происхо­дит как за счет магнитного потока, проходящего через торцевую поверхность якоря, так и за счет действия магнитных потоков, выходящих из его боковой поверхно­сти.

 

Рис. 1.1. Электромагнит с втяги­вающимся якорем

 

На рис. 1.2 изобра­жена одна из разновидно­стей электромагнитов с внешним притягивающим­ся якорем. У этих элек­тромагнитов якорь распо­ложен снаружи по отноше­нию к катушке. На него действует главным образом рабочий магнитный поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. В результате этого якорь по­ворачивается в пределах малого угла или совершает поступательное перемещение в направлении линии индукции рабочего магнитного потока.

Конструкция электромагнита с внешним поперечно движущимся якорем показана на рис. 1.3. Якорь в подобных электромагнитах  также располагается снаружи катушки. Рабочий магнитный по­ток, действующий на якорь, проходит из его боковой поверхности к полюсным наконечникам, имеющим особую форму, определенным способом согласованную с формой боковой поверхности якоря. В результате воздействия со стороны рабочего магнитного потока якорь движется поперек магнитных линий, поворачиваясь на не­который ограниченный угол.

 

 

Рис. 1.2. Электромагнит с внешним притя­гивающимся якорем

Рис. 1.3. Электромагнит с внеш­ним поперечно-движущимся яко­рем

 

В каждой из трех перечисленных групп электромагнитов по­стоянного тока в свою очередь имеется ряд конструктивных разно­видностей, определяемых конструкцией магнитной цепи. Кроме того, в зависимости от способа вклю­чения обмотки электромагнита разли­чают электромагниты с обмотками параллельного включения и с обмот­ками последовательного включения.

В первом случае обмотка выпол­няется таким образом, что ее вклю­чают на полное напряжение источ­ника питания непосредственно или через добавочное сопротивление. Ток в цепи обмотки параллельного вклю­чения полностью или в значитель­ной степени определяется ее пара­метрами.

Обмотка последовательного вклю­чения практически не влияет на ве­личину тока той цепи, в которую она включается. Последний определяется параметрами остальных эле­ментов цепи. Благодаря этим особенностям некоторые характе­ристики электромагнитов параллельного и последовательного включений, в первую очередь их динамические характеристики, оказываются различными.

Наконец, электромагниты могут различаться по скорости их срабатывания.

КЛАССИФИКАЦИЯ МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ
ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКОВ.
НАМАГНИЧИВАНИЕ И МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Строго говоря, все вещества магнитны, поскольку магнитны их атомы. Магнитные свойства веществ обуславливаются, главным образом, движением эле­ментарных носителей зарядов – электронов, кото­рые вращаются как вокруг своей оси (спиновое движение), так и по орбите вокруг ядра (орбитальное движение). Эти движения электронов эквивалентны круговым микротокам, создающим в материале маг­нитные моменты. Кроме того, могут возникать индуктированные моменты, вызываемые вращением элек­тронов вокруг оси направления воздействующего внешнего поля, что связано с явлением электромагнитной индукции. Объемная плотность магнитных моментов называется вектором намагниченности М. Магнитные свойства материалов характеризуются зависимостями индукции В или намагничен­ности М от напряженности поля Н – матери­альными уравнениями. Эти уравнения соотносятся с конкретной точкой пространства и в общем слу­чае имеют вид векторных функций векторных параметров магнитного поля, а также предыстории на­магничивания. Такие функции позволяют воспро­изводить как изотропные, так и анизотропные и гистерезисные свойства магнитных материалов.

По магнитным свойствам все материалы подраз­деляются на парамагнетики, диамагнетики, ферро­магнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики (ферриты).

Диамагнетики и парамагнетики относятся к ма­териалам со слабыми магнитными свойствами.

В диамагнетиках спиновые и орбитальные мо­менты компенсируют друг друга – при отсутствии внешнего поля эти материалы не имеют собствен­ного суммарного момента. Индуктированные же в них моменты ослабляют внешнее поле, поэтому магнитная проницаемость диамагнитного вещества меньше магнитной постоянной .

У атомов парамагнетиков имеются собственные суммарные магнитные моменты, существующие независимо от внешнего магнитного поля. Однако тепловое движение электронов в парамагнетиках препятствует их самопроизвольной (спонтанной) ориентации, и результирующая намагниченность парамагнетика при отсутствии внешнего поля равна нулю. При наложении внешнего поля маг­нитные моменты ориентируются вдоль него. Про­исходит усиление поля по сравнению с полем, созданным той же магнитодвижущей силой в пус­тоте. Поэтому магнитная проницаемость парамаг­нетиков больше, чем .

Значительно более сильный эффект намагничи­вания наблюдается у ферромагнетиков. Ферромаг­нетизм отмечается у некоторых металлов (железа, кобальта, никеля). Кроме того, ферромагнитными могут быть сплавы из ферромагнитных и из ферро­магнитных и неферромагнитных элементов. Из­вестны также ферромагнитные сплавы только из неферромагнитных элементов, например, сплавы марганца с медью и алюминием, марганца с сереб­ром и алюминием.

Между атомами ферромагнитных веществ суще­ствуют так называемые обменные силы, противодействующие дезориентирующему тепловому дви­жению электронов. Под действием этих сил маг­нитные моменты группы атомов ориентируются параллельно друг другу и образуют элементарные объемы – домены, самостоятельно (спонтанно) на­магниченные до насыщения. Магнитный момент домена приблизительно в 10¹⁵ раз больше магнит­ного момента атома.

Рассмотрим процесс намагничивания образца ферромагнетика (рис. 1.4, а). В ненамагниченном состоянии векторы спонтанной намагниченности расположены в нем по всем направлениям равно­мерно (рис. 1.4, б). При наложении внешнего маг­нитного поля с возрастающей напряженностью векторы спонтанной намагниченности, изначально ориентированные в разных доменах по-разному, постепенно выстраиваются в одном направлении. Этот процесс называется техническим намагничива­нием. Он характеризуется кривой начального намаг­ничивания (см. рис. 1.4, а) – зависимостью В(Н) или зависимостью М(Н)в материале.

При воздействии слабого намагничивающего поля (участок ОА) происходят обратимые смеще­ния междоменных границ. Домены, магнитные мо­менты которых имеют малый угол с направлением внешнего поля, плавно растут в объеме за счет соседних доменов (рис. 1.4, в). Кривая начального намагничивания на этом участке, называемом об­ластью Релея, имеет небольшой наклон с положи­тельной крутизной. При снятии намагничивающего поля форма доменов восстанавливается. Намаг­ниченность образца опять становится равной нулю.

В более сильных полях (участок АС) движение границ доменов перестает быть плавным. Отдель­ные участки изменяют свое положение скачкооб­разного приводит к скачкообразному изменению намагниченности образца (эффект Баркгаузена).Кривая намагничивания круто идет вверх. В конеч­ной точке этого участка векторы спонтанной намагниченности доменов будут в объеме всего образца ориентированы вдоль одной из его так называемых осей легкого намагничивания, имею­щей минимальный угол с направлением поля (рис. 1.4, г). Движение границ на этом участке боль­шей частью необратимо. При уменьшении внешне­го поля до нуля намагниченность образца не воз­вращается в исходную точку, а определяется кривой CD, т.е. образец остается намагниченным. Это явление называется магнитным гистерезисом.

 

 

Рис. 1.4. Схема процесса намагничивания:
а –кривые начального намагничивания; б – размагниченное состояние;
в –смещение границ доменов; г, д –вращение магнитных моментов;
е –парапроцесс

 

При дальнейшем увеличении напряженности (начиная с конца участка АС) преобладает процесс обратимого поворота векторов намагниченности доменов в сторону направления приложенного поля (участок СЕ) до достижения технического насыщения материала в конце этого участка (точка E) когда векторы спонтанной намагниченности совпадают с вектором поля (рис. 1.4, д). Это состо­яние наступает при напряженности технического насыщения H_s,которой на кривой В(Н)соответст­вует магнитная индукция технического насыщения B_s,а на кривой М(Н) – намагниченность техничес­кого насыщения M_s.

Дальнейший процесс намагничивания близок к процессам намагничивания парамагнетиков. В этой области возрастает намагниченность самих спонтанных областей за счет переориентации от­дельных спиновых магнитных моментов, дезориентированных тепловым движением. Дело в том, что только при абсолютном нуле температуры в области спонтанной намагниченности (в домене) спиновые магнитные моменты (спины) все направлены в одну сторону. При температуре же выше абсолютного нуля есть антипараллельные спины. Поле переориен­тирует их, и намагниченность растет (рис. 1.4, е),но существенно в меньшей степени, чем на предыдущих участках кривой начального намагни­чивания.

С увеличением температуры нарушается парал­лельность спинов в домене, все больше появляется антипараллельных спинов. Спонтанная намагни­ченность снижается. Для конкретного ферромаг­нитного материала существует определенная тем­пература, при которой доменные образования полностью исчезают, т.е. исчезает спонтанная на­магниченность. Эта температура носит название «температура точки Кюри». Для железа она равна 790 °С, для никеля – 340 °С, для кобальта – 1150 °С, для пятидесятипроцентного (50% Fe + 50% Ni) пермаллоевого сплава – 550 °С. Выше температуры точки Кюри ферромагнитные материалы ведут себя как парамагнетики.

При температуре ниже точки Кюри материал приобретает магнитные свойства, причем он становится размагниченным, т.е. приобретает доменную структуру с нулевой результирующей намагниченностью. Поэтому ра­зогрев изделий из ферромагнитных материалов выше температуры точки Кюри используется для их полного размагничивания.

Помимо начальной кривой намагничивания су­ществуют и другие виды, в частности, основная (или коммутационная) кривая намагничивания,являю­щаяся геометрическим местом вершин частных статических симметричных петель гистерезиса (рис. 1.5).

Петлями гистерезиса (см. рис. 1.5) называют кри­вые, отражающие изменения магнитного состояния магнитных материалов под действием цикли­чески изменяющегося внешнего магнитного поля. При испытаниях этих материалов петли гистерези­са строятся для функций В(Н)или М(Н)внутри материала в зафиксированном направлении. Ста­тическая петля гистерезиса (СПГ) определяется при медленном изменении внешнего поля (dH / dt 0), т.е. практически при постоянном токе.

Пусть мы намагнитили материал до техническо­го насыщения (H_S, B_S)–точка 1 на рис. 1.5. После­дующее снижение напряженности поля Н внутри материала до нуля (участок 1-2 на петле гистерези­са) позволяет определить значение остаточной магнитной индукции В_г (точка 2). Дальнейшее уве­личение напряженности поля в отрицательном на­правлении (участок 2-3) до значения H_cB (коэр­цитивная сила по магнитной индукции)приводит к В = 0 (точка 3). Далее материал перемагничивается в отрицательном направлении (участок 3-4) до на­сыщения при H =- H_s . Изменение напряженности поля в положительном направлении замыкает пре­дельный гистерезисный цикл по кривой 4-5-6-1, представляющей собой отражение спинки петли 1-2-3-4 относительно точки 0, – получаем предель­ную статическую петлю гистерезиса (ПСПГ).

Множество состояний материала в пределах площади, охватываемой ПСПГ, может быть достиг­нуто при изменениях напряженности магнитного поля, приводящих к частным симметричным или частным несимметричным гистерезисным циклам.

 Частные несимметричные гистерезисные циклы образуются, если начальная точка отхода не нахо­дится на основной кривой намагничивания при симметричном изменении напряженности поля (циклы 5 на рис. 1.5), а также при его несимметричном изменении.

Рис. 1.5. Магнитный гистерезис:

1 –кривая начального намагничивания; 2 – предельный гистере­зисный цикл;
3 –основная кривая намагничивания; 4 – симмет­ричные частные циклы;
5 – несимметричные частные циклы

 

Связь между магнитной индукцией В и напря­женностью Н магнитного поля по основной кривой намагничивания определяется через абсолютную магнитную проницаемость . Для того чтобы охарактеризовать зависимость В(Н)в конкретной точке кривой намагничивания при малых измене­ниях этих величин, используют динамическую (дифференциальную) магнитную проницаемость

_ad=dB/dH.

Качественные зависимости _а и от Н приве­дены на рис. 1.6.

Форма СПГ (см. рис. 1.5) характеризуется наклоном пологих и крутых участков. В ряде электрических аппаратов (магнитные усилители, магнитные логи­ческие элементы, аппараты силовой электроники и др.) используются магнитные материалы, СПГ ко­торых при анализе работы этих аппаратов обосно­ванно представляется идеально прямоугольной (рис. 1.7). Для СПГ такой формы на вертикальных участках , а на горизонтальных участках .

 

 

Рис. 1.6. Кривые магнитной проницаемости

 

 

Рис. 1.7. Идеальная прямоугольная кривая намагничивания

 

---

Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 74; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!