Плетнев С.В. Магнитное поле: свойства, применение

Подождите немного. Документ загружается.

Многослойная обмотка используется как на низких, так и на высоких

частотах. При более высоких частотах большая распределенная емкость между

витками значительно ограничивает частотный предел ее применения. Для

уменьшения распределенной емкости многослойную обмотку разделяют на

секции.

Расчет числа витков и выбор провода

Очевидно, что обмоточное пространство катушки не может быть сплошь

заполнено медью. Число витков, которое можно поместить на 1 см попере-

чного сечения намоточного пространства, зависит не только от диаметра про-

вода, но также и от вида изоляции, способа намотки и определяется коэффи-

циентом заполнения обмотки медью, который равен отношению общего сече-

ния меди обмотки к площади окна обмотки.

Коэффициент заполнения является величиной, не поддающейся точному

расчету. Он колеблется от 0,5 до 0,2 при переходе от более толстых обмоточ-

ных проводов (диаметр 1—1,5 мм) к более тонким (диаметр 0,1 — 0,2 мм).

Выбор диаметра и марки провода определяется числом витков, размерами

сердечника и назначением катушки.

Сердечники броневые из ферритов ряда Б

Броневой сердечник типа Б состоит из двух чашек и подстроечного сер-

дечника. Выпускается взамен ранее существовавшего ряда ОБ. В соответствии

с ГОСТ 19197-73 конструкция и размеры чашек даны на рисунке и в таблице.

Чашка состоит из центрального керна с отверстием и наружного цилиндричес-

кого кольца ( мантии), на котором предусмотрены один или два выреза для

выводов концов обмотки.

В броневых сердечниках типа Б паз служит для уменьшения вихревых

токов, особенно в сердечниках из марганцево цинковых ферритов, обладаю-

щих большой электропроводностью. Используемая обмотка может быть бес-

каркасной. Сквозной паз дает возможность располагать вывод обмотки на

любом ее участке, что увеличивает коэффициент заполнения окна сердечника.

Тип

Б30

Б36

Б42

Б48

dl,mm

31,2

36,2

43,1

48,7

d2,mm

24,6

29,9

35,6

39,5

d3,mm

12,8

16,2

17,7

20,4

d4,mm

5,2

5,4

7,3

hl,mm

9,5

14,9

15,9

h2,mm

6,5

7,3

10,2

10,3

0,1

Сердечники чашечные броневые ряда ОБ из ферритов марок 2000НМ,

2000НМ1, 1500НМ

611

Чашечные броневые сердечники из феррита марок 2000НМ, 2000НМ1 и

1500НМ2 применяются в слабых синусоидальных магнитных полях и предна-

значены для использования в качестве ЗИП в изделиях электронной техники

- электротехники на частотах до 1000 кГц (! МГц). Чашечные сердечники

предназначены для работы в элементах аппаратуры, эксплуатируются в интер-

вале температур от -60 до +125°С при воздействии на элементы механических

и климатических факторов по ГОСТ 25467—82

Экспериментальные данные по индуктору типа "Чашка"

Данные катушек с учетом длины провода и разъема. Катушка помещена в

чашку Б48.

Номер экспери-

мента

Эксперимент 1

Эксперимент 2

Эксперимент 3

Эксперимент 4

D1,

0,5

0,85

0,9

Витки

D2,

4,7

8,5

7,5

4,7

0,612

0,328

0,293

0,168

mkH

377,0

696

500

269

0,24

0,44

0,31

0,17

0,66

0,55

0,43

0,24

612

Параметр

Экспери

мент 1

Экспери

мент 2

Экспери

мент 3

Экспери

мент 4

Р, %

100

120

100

120

100

120

100

120

I,А

6,47

7,91

9,37

6,72

8,23

9,69

6,82

8,38

9,73

в,

Д1

мТл

7,5

8,5

9,5

11,5

13,5

6,5

7,5

8,5

в,

д2

мТл

В, ими

мТл,

расчетное

41,25

46,75

52,25

63,25

74,25

35,75

41,25

46,75

Примечание

Катушка сильно греется

Температура катушки

вполне допустимая.

Количество витков не-

сколько многовато,

можно уменьшить до 80

витков.

Температура катушки

вполне допустимая.

Катушка не греется.

Количество витков не-

сколько многовато,

можно уменьшить до 45

витков.

Наиболее оптимальный вариант по Эксперименту 3: т.е. Диаметр провода

0.8-0.9 мм, количество витков 75-80.

8.7. Исследование зависимости магнитной индукции

от расстояния между подвижными магнитопроводами

Индуктор для формирования магнитного поля на объект, имеющий

сферическую поверхность с радиусом закругления 150-200 мм.

Известно, что наиболее приемлемый вариант для получения максимально

возможного поля является расположение торцов магнитопровода параллельно

друг относительно друга. И при том, чем меньше расстояние между торцами,

тем больше значение магнитной будет в воздушном зазоре. И соответственно

наоборот.(рис.8.7.1).

613

D2 -- имеется ввиду средний диаметр витка катушки, укладываемой в

чашку.

Измеренные значения магнитной индукции и тока

Для исследования, проведена экспериментальная проверка зависимости

магнитной индукции от расстояния между, при этом один из магнитопроводов

был подвижными (См. Рис. 8.7.1. Схематический рисунок конструкции по-

движного магнитопровода)

Таблица 7

Зависимость магнитной индукции от расстояния между подвижными

магнитопроводами

Наимено-

вание из-

меряемого

параметра.

Магнит-

ная индук-

ция, мТл.

Амплиту-

да сигнала

на выходе

датчика

Холла ми-

литесла-

метра. Раз-

мах сигна-

ла, мВ.

Напряже-

ние,

В.

Расстояние между магнитопроводами, мм.

7300

5660

4300

2800

1640

1490

1250

1120

11,5

1010

940

Анализ значений, представленных в таблице 1 и графика зависимости

магнитной индукции от расстояния между подвижными магнитопроводами

позволяет сделать следующий вывод:

Зависимость носит ярко выраженный экспоненциальный характер.

614

При изменении расстояния между магнитопроводами с 1 мм до 10 мм,

магнитная индукция уменьшается в 3 раза. С 10 мм до 25 мм — уменьшается

еще в два раза. А при изменении расстояния с 25 мм до 60 мм и далее, значение

магнитной индукции практически не изменяется. Таким образом, расположе-

ние торцов магнитопроводов при большом расстоянии между ними, незначи-

тельно влияет на величину магнитной индукции. А это означает, что при

большом расстоянии между торцами магнитопровода принципиально неважно

расположение торцов магнитопровода относительно друг друга. И в данном

случае основным фактором будет являться такое расположение магнитопро-

водов, при котором будет обеспечиваться оптимальное прилежание магнито-

провода к поверхности с заданным радиусом закругления, как показано на

рисунке 8.7.2.

Изготовление экспериментального образца с шириной торца магнитопро-

вода 95 мм и углом между ними порядка 140 градусов обеспечило магнитную

индукцию у поверхности магнитопровода в соответствии с таблицей 2.

Ток

Магнитная индукция

у поверхности магни-

топровода.

17,9

58,0

20,5

63,3

21,0

65,7

21,5

66,5

21,5

67,9

21,5

67,9

21,5

68,0

615

Рис.8.7.2

Рис. 8.7.3. Схематический рисунок конструкции подвижного магнитопровода

616

Литература

1. Сливинская A.Г. Электромагниты и постоянные магниты. Учебное по-

собие для студентов вузов. М., Энергия, 1972.

2. Ю.С.Русин. Расчет электромагнитных систем. Энергия. Ленинградское

отделение. 1968.

3. Сергеев ВТ, Шихин А.Я. Магнитоизмерительные приборы и установки.

М., Энергоиздат, 1982.

4. Панин В.В. и др. Измерение импульсных магнитных полей. Энероато-

миздат. 1987.

5. Сергеев В.Г. и др. Магнитоизмерительные приборы и установки. Энер-

гоиздат, 1982

6. Любчик М.А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных

механизмов. М., Энергия, 1974

7. Бэркг. Справочное пособие по магнитным явлениям.. Энероатомиздат.

1991

8. Козлов Г.Д. Коммутация магнитного потока. М., Энергия, 1974

9. Миловзоров В.П. Электромагнитная техника. Энергия. Ленинградское

отделение. 1964.

10. Сидоров И.Н. и др. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники:

Справочник. М., Радио и связь. 1989.

11. Рабкин Л.И., Новиков З.И. Катушки индуктивности на ферритовых

сердечниках. Л., Энергия, 1972.

12. ГОСТ 18311—80. Изделия электротехнические. Термины и определе-

ния.

13. ГОСТ 23618—79. Изделия из ферритов и магнитодиэлектриков. Тер-

мины и определения.

14. Белополъский Н. И., Каретникова Е. И., Пикалова Л. Г. Расчет транс-

форматоров и дросселей малой мощности.—М.: Энергия, 1973.—272 с.

15. Злобин В. А., Муромкина Т. С, Поспелов П. В. Изделия из ферритов и

магнитодиэлектриков.—М.: Сов. радио, 1972.—240 с.

16. Аморфные прецизионные сплавы (образная информация) / Б. В. Моло-

тилов, А. Ф. Прокошин, Н. М. Давыдова, Г. И. Николаева.— М.: Черметинфор-

мация. Сер. Металловедение и термическая обработка.—1981.—Вып. 2.—15-

18 с.

17. Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элемен-

ты.—М.: Высшая школа, 1986.—352 с.

18. Касаткин А.С. Основы электротехники: Учебное пособие для сред.

ПТУ. М.: Высшая школа, 1986 г.

19. Альтман А.Б. и др, Постоянные магниты. Справочник. Под. ред. Ю.М.

Пятина. М., Энергия, 1971.

20. Хек К. Магнитные материалы и их техническое применение. Пер. с нем.

М., Энергия, 1973.

617

21. Холодов Ю.А. Мозг в электромагнитных полях. М: Наука, 1982. -

123с.

22. Системы комплексной электромагнитотерапии / под ред. A.M. Берку-

това и др. — М.: Лаборатория базовых знаний, 2000. — 376 с.

23. B.C. Улащик. Магнитотерапия: состояние проблемы, перспективы раз-

вития// "Низкочастотная магнитотерапия", мат. Международной научно-прак-

тической конференции "Применение магнитных полей в медицине", 25-26

октября 2001 г., г. Оренбург/ Под ред проф. B.C. Улащика. — Минск: Белорус-

ский центр научно-медицинской информации, 2001. — 173 с.:табл., ил.

24. В. Ф. Бинги, А.В. Савин Физические проблемы действия слабых магнит-

ных полей на биологические системы // Успехи физических наук. -- Т. 173,

N3. —с.265-300.

25. Бучаченко А.Л., Сагдеев Р.З., Салихов К.М. Магнитные и спиновые

эффекты в химических реакциях. — Новосибирск: Наука, 1978. — 296 с.

26. Волобуев А.Н., Жуков Б.Н., Овчинников Е.Л., Труфанов Л.А. Спиновые

механизмы влияния постоянного магнитного поля на перенос нервного им-

пульса // Магнитология. — 1993. — N 1 — с.7-11.

27. Г.Е. Григорян. Са

- гидратационная теория и механизмы действия

магнитных полей на поведение // Проблемы электромагнитной безопасности

человека., М.,1996 г., сс. 20-21.

28. Г.Е. Григорян. Магниторецепция и механизмы действия магнитных

полей на биосистемы // UNESCO, BIOMEDICA, Ереван, 1999, — 79 с.

29. Кисловский Л.Д. О возможном молекулярном механизме влияния со-

лнечной активности на процессы биосферы // Влияние солнечной активности

на атмосферу и биосферу Земли. — М.: Наука, 1971. — с.260.

30. Кисловский Л.Д. О роли критических явлений при фазовых переходах

второго порядка в процессе самоорганизации неравновесных систем биосферы

// Проблемы космической биологии. — 1988. — Вып.55. — С. 121-128.

31. Березин М.В., Ляпин P.P., Салецкий Ф.М. Влияние слабых переменных

магнитных полей на рассеяние света водными структурами (препринт

/МГУ.Физ.фак., N 21). — М.: 1988. — 41 с.

32. Реакции биологических систем на магнитные поля. — М.:Наука, 1978.

-216с.

33. Демецкий A.M., Хулуп Г.Я., Цецохо А.В. Медицинская магнитология —

возможности и перспективы // Биологическое и лечебное действие магнитных

полей: Матер, междунар. научн.- практ. конф., г.Витебск, 1999 г. — Витебск,

1999.- с. 21—25.

34. Пресман А.С. Электромагнитные поля и живая природа. М.:Наука.-

1968 г. — 288 с.

35. Osterman К S, Hoopes P J, DeLorenzo С, Gladstone D Jand Paulsen К D.

2004. Non-invasive assessment of radiation injury with electrical impedance spec-

troscopy. Phys. Med. Biol. 49 665—683.

36. Foster К R and Schwan H P 1989 Dielectric properties of tissues and

biological materials: a critical review Crit. Rev.Biomed. Eng. 17 25—104.

618

37. Schwan H.P. 1957. Advances in Bio. And Med. Physics, V, 147.

38. FrickeH. 1925. J. Gen. Physiol, 9, 137.

39. Cole K.S. 1968. Membranes, Ions and Impulses, University of California

Press, Berkeley/LA.

40. Cole K. S. and Cole R. #.. 1941. J. Chem. Phys., 9, 341.

41. Albert S.N. 1971. Blood volume and extracellular fluid volume. Springfield,

Illinois: Charles and Thomas Publisher, 290 p.

42. Gagnon R T., Gagner M., Duplessis S. 1994. Variations of body comparision

by bioelectric impedancemetry after major surgery // Ann. Chir. V. 48 p.708-716.

43. Kong C.H., Thompson С.М., Lewis C.A., et al. 1993. Determination of total

body water in uraemic patients by bioelectrical impedance // Nephrol. Dial. Trans-

plant. V. 8 p.716-719.

44. Kreymann G., Paplow N., Muller C. et al. 1995. Relation of total body

reactance to resistance as a predictor of mortality in septic patients // Crit. Care Med.

V. 23 (Suppl.) p. A49.

45. Patel R., Peterson E., Silverman N., et al. 1996. Estimation of total body

and extracellular water in post-coronary artery bypass graft surgical patients using

single and multiple frequency bioimpedance.// Crit. Care Med. V. 24 p. 1820-1828.

46. Chang I A. 1998. Dielectric properties of healthy and chronically infracted

myocardium PhD Thesis Department of Bioengineering, University of Pennsylva-

nia, Philadelphia, PA.

47. Buono M J, Burke S, Endemann S, Graham H, Gressard C, Griswold L and

Michalewicz B. 2004. The effect of ambient air temperature on whole-body bioelec-

trical impedance. Physiol. Meas. 25 119—123.

619

ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ МАГНЕТИЗМА 7

Геркулесов камень 7

Рукотворные магниты 14

Гильберт разъединяет 19

Эрстед объединяет 31

Железо обзаводится "помощником" 37

Биттер: "секрет-- в охлаждении" 53

Оннес: "дальше охлаждать некуда!" 57

Сортировщики микрочастиц 86

Электронный парамагнитный резонанс 91

Пирамиды ядерного века 92

Плазма в магнитной рубашке 114

К энергетике XXI века 124

ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ .... 137

2.1. Магнитное взаимодействие токов 137

2.2. Закон Био-Савара. Теорема о циркуляции 144

2.3. Сила Лоренца 151

2.4. Магнитное поле в веществе 159

2.5. Электромагнитная индукция. Правило Ленца 164

2.6. Самоиндукция. Энергия магнитного поля 171

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДЫ

ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ 175

Введение 175

3.1. Электромагниты 176

3.2. Соленоиды 178

3.3. Импульсные магнитные поля 182

3.4. Сжатие магнитного потока 184

3.5. Магнитное поле Земли 189

ГЛАВА 4. МАГНИТЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА

ВЕЩЕСТВА 202

4.1. Магнитные полюса и магнитное поле 202

4.2. Намагничивающая сила и напряженность магнитного поля 203

4.3. Магнитная проницаемость и ее роль в магнетизме 205

4.4. Теории магнетизма 207

4.5. Магнитные свойства вещества 213

4.5.1. Измерение магнитных свойств 214

620