Электрический расчет

1. Определяется магнитодвижущую силу обмотки возбуждения

, (2.45)

где - число ампер-витков обмотки возбуждения,

l_ср – средняя длина пути магнитного потока (средняя линия).

2. Определяем м.д.с. подмагничивания

, (2.46)

где - число ампер-витков обмотки подмагничивания,

3. Определяем мощность электрических потерь

, (2.47)

где G – вес пакета без обмотки;

- удельная мощность электрических потерь (находится из графика рис.2.21).

Рисунок 2.21 - Зависимость мощности электрических потерь от напряженности магнитного поля.

4. Определяем мощность, отдаваемую преобразователем в нагрузку

, (2.48)

где η_Ma – магнитоакустический механический КПД преобразователя. При проетировании принимать η_Ma = 0,7.

5. Далее выбираем величину напряжения питания преобразователя.

С целью стандартизации выходных параметров генераторов установлена следующая шкала номинальных напряжений питания магнитострикционных преобразователей в зависимости от мощности.

Таблица 2.1. Напряжения питания преобразователей

6. Задавшись значением напряжения для данной мощности можно приближенно без учета изменения напряжения за счет нагрузки и внутренних потерь найти число витков, которое нужно намотать на каждый стержень МСП:

, (2.49)

где B_m – индукция, Тл; U – действующее напряжение, В; f₀ – резонансная частота, Гц; S_C – площадь поперечного сечения стержня (одного), м².

7. Активное сопротивление эквивалентное электрическим потерям находим из:

, (2.50)

8. Переменная составляющая силы тока обмотки возбуждения:

, (2.51)

где n_c – число стержней.

9. Ток подмагничивания определяется выражением:

. (2.52)

Чаще всего для подмагничивания используют (Рис. 2.22) обмотки возбуждения. Тогда действующий ток:

(2.53)

Рисунок 2.22 – Схема совмещения обмоток.

Скин-эффект (от английского, skin – кожа, оболочка), затухание электромагнитного поля по мере его проникновения от границы между проводящей и непроводящей средами в глубь проводящей среды.

В результате скин-эффекта плотность переменного электрического тока в проводнике распределяется неравномерно, а преимущественно в поверхностном слое. Скин-эффект обусловлен тем, что в соответствии с правилом Ленца, в проводящей среде возникают токи, препятствующие проникновению поля вглубь среды.

Рисунок 2.23 – Поверхностная проводимость.

В случае плоской синусоидальной волны, которая распространяется в глубь хорошо проводящей среды, амплитуды напряженностей электрического Е и магнитного Н полей затухают по экспоненциальному закону:

, (2.54)

где – коэффициент затухания; f – частота колебаний; σ – проводимость среды; µ - относительная проницаемость среды; µ₀ – магнитная постоянная в системе СИ.

Расстояние на котором амплитуда волны уменьшается в у раз называется глубиной проникновения или толщиной скин - слоя x=δ=1/α.

Глубина проникновения уменьшается с ростом частоты. Например, для меди при f=50 Гц; δ=9,4 мм; а при f=5ГГц; δ=0,94 мкм.