Физическая сущность электромагнитных взаимодействий 115
следования зависимостей наведения э.д.с. в больших контурах (площадью более 1 м2) показали их существенно лучшее совпадение с приведенными выражениями, нежели с максвелловскими.
Полученные результаты подтвердили независимость наводимой эдс от площади контура при достаточно большом удалении обратных проводников. Следовательно, в дальнейшем целесообразно использовать представление о взаимоиндукции проводников.
Определим порядок величин электромагнитной наводки в кабеле при следующих параметрах:
сечение провода 0,35 мм2 (R пр = 0,334 мм), ток в токонесущем проводе I = 1 A; длина проводов l = 1 м;
расстояние в осях между проводами R = 2 мм; частота переменного тока f = 10 кГц. ЭДС в обратном проводе можно пренебречь в силу его удаленности. В этом случае наведенная ЭДС во втором проводе составит:
jUlIcoR1 4 p 10-7 11 -2p 104 ■ 0,3344
e — -~-------- —--------------------------------------------------—
2pd 2p-2 (5.30)
= 2,1 мВ.
Таким образом, зависимость, полученная на основании концепции близкодействия, не только лучше отражает сущность явления, но и дает существенно более точный результат.
Для проверки зависимости коэффициента взаимоиндукции от диаметров взаимодействующих проводников, что следует из выражения 5.15 и далее, был поставлен эксперимент по определению величины ЭДС, наводимой с одного проводника на другой. При этом диаметры использованных проводников были существенно разными (0,5 и 5 мм), причем один из них был покрыт хлорвиниловой и матерчатой изоляцией (внешний диаметр проводника с изоляцией составил 6,5 мм), второй — лаковой изоляцией. Межосевое расстояние составляло 3,5 мм. Проводники плотно прилегали друг к другу. Нагрузка на втором (измерительном) проводнике изменялась от 10 до 1/3 Ом. Столь малое сопротивление нагрузки было необходимо для удаления емкостной составляющей наводки, что сделать полностью не удалось. Затем проводники по схеме менялись местами.
116
Пропускался ток величиной 3 А, использовались частоты от 500 до 4000 Гц, все измерения производились с помощью магнитоэлектрических приборов с термопарами. Результаты измерения сведены в табл. 4.2.
Как видно из таблицы 5.1, коэффициент взаимоиндукции проводников с разными диаметрами зависит от того, какой из них является первичным, а какой вторичным.
Э.д.с. на вторичном проводе при токе в первичном проводе 3 А, длине проводников 1,7 м
Таблица 5.1
|
Диаметр первичного провода, мм |
Диаметр вторичного провода, мм |
Частота, Гц |
||||
|
500 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
||
|
0,5 |
5 |
10 мВ |
19 |
44 |
83 |
122 |
|
5 |
0,5 |
15 |
32 |
64 |
99 |
125 |
|
k2тр/k1тр |
1,5 |
1,68 |
1,45 |
1,08 |
1,025 |
|
Таким образом, зависимость коэффициента взаимоиндукции проводов от соотношения их диаметров, хотя и на качественном уровне, подтверждена. Поскольку прямой пропорциональности коэффициента взаимоиндукции от величины диаметра первичного провода не прослеживается, подобные исследования должны быть продолжены с учетом влияния электродинамической (емкостной) составляющей наводки.
Таким образом, экспериментально подтверждается возможность и целесообразность введения в электротехнику представлений о взаимоиндукции проводников, на основе которых уже можно определять и взаимоиндукцию контуров, проведя соответствующее интегрирование.
5.2. Электрический трансформатор
Как известно, электрический трансформатор — это статическое устройство, предназначенное для преобразования величины переменных ЭДС и токов. Трансформатор состоит из нескольких электрически не соединенных и неподвижных друг относительно друга обмоток, связанных между собой путем электромагнитной индукции. Одна из обмоток является первичной, она присоединяется к внешнему источнику ЭДС, остальные обмотки являются вторич-
