O’zgaruvchan va o’zgarmas magnit yurituvchi kuch ta’siridagi magnit zanjirlar

Fizikidagi asoslar: Zanjirning magnitlangan holatda bo'lishi, magnitning jihatlarini (sirtlari) tasvirlash, zanjirning uzunligi va uzunligiga keltirilgan magnitning kuchini belgilash, zanjirning magnit yurituvchi xususiyatlari kabi ko'nikmalarga e'tibor beriladi.
Elektromagnitizm: Elektromagnitlar, elektr toklari orqali magnitlangan materiallarni yaratish uchun ishlatiladi. Bu elektr toklar o'zlarining magnitlangan maydonlarni yaratish, kuchini oshirish va pasayishini ta'sir qiladi. Elektromagnitizmning omili, magnit yurituvchilarning ishlashini tushuntiradi.
Materiallarning xususiyatlari: Ferromagnitlar, paramagnitlar va diamagnitlar kabi turli materiallar magnit yurituvchilarning xususiyatlari bo'yicha ajratiladi. Masalan, ferromagnitlar magnitlangan maydonlarni sifatli magnitlarga aylantirish imkonini beradi.
Elektromagnit kuchlar va generatorlar: O'zgaruvchan magnit yurituvchi kuchga ega zanjirlar, generatorlar va elektr motorlarda ishlatiladi. Bu qurilmalar magnit maydon energiyasini mekhanik energiyaga, ya'ni elektr energiyasini kinetik energiyaga va aks etkazib berish orqali aylantirish uchun foydalaniladi.
Kuchli materiallar va ularning o'zgaruvchan magnitlari: Materiallar magnitlilikni o'rganish, ularning magnitlilik qobiliyatlari va o'zgaruvchan magnitlarning xususiyatlari va ularning texnologiyaviy sohalarda qo'llanishi kabi mavzular o'rganiladi.

O‘zgarmas magnit yurituvchi kuchlar ( MYUK ) ta’siridagi magnit zanjirlarini xisoblash usullari guruhlarga magnit zanjirini sintez va analiz qilish tarzida ko‘rib chiqiladi.

Magnit zanjirini sintez qilishda berilgan magnit zanjiridan o‘tayotgan magnit oqimi ma’lum bo‘lib, unga tegishli MYUKni topish kerak buladi. Magnit oqimini F bilan belgilasak, magnit induksiyasi va ayrim uchastkalardagi magnit maydon kuchlanganligi quyidagicha aniqlanadi:
(6)
bu yerda: va — mos ravishda i- uchastkaning kundalang kesim yuzasi va magnit singdi-ruvchanligi. Natijada MYUK : (7)

1-rasm. Permalloyning magnitlanish xarakteristikasi.
bu yerda — i- uchastkaning uzunligi; W — magnit maydonini hosil qiluvchi chulg‘amning o‘ramlari soni; I — chulg‘amdan o‘tayoggan o‘zgarmas tok.

O’ZGARUVCHAN MYUK TA’SIRIDAGI MAGNIT

ZANJIRLARI
Agar 2-rasmdagi magnit zanjiriga sinusoidal kuchlanish «beriladigan bulsa, u holda chulg‘amdan o‘tayotgan tok nosinusoidal buladi (3-rasm,b). Chunki ferromagnit materialning magnitlanish xarakteristikasi gisterezis sirtmog‘i bo’yicha o‘zgaradi (3-rasm,a ). Bu zanjirdagi tok davriy bo‘lganligi uchun ferromagnit material gisterezis sirtmog‘i bo’yicha siklik ravishda magnitlanib turadi va unda uyurma toklar hosil bo‘ladi. Demak, zanjirda ma’lum aktiv quvvat isrof bo‘ladi.

2-rasm.Cho’lg’amli zanjir.
Bu zanjirdagi tok davriy bo‘lganligi uchun ferromagnit material gisterezis sirtmog‘i bo’yicha siklik ravishda magnitlanib turadi va unda uyurma toklar hosil bo‘ladi. Demak, zanjirda ma’lum aktiv quvvat isrof bo‘ladi.
Agar berilgan kuchlanish kuyidagi tenglamani yozishimiz mumkin:
(8)
bu yerda o‘zinduksiya EYUK. (8) tenglamaga ko‘ra zanjirdagi magnit oqim
(9)
bu yerda
(10)

3-rasm. Gisterezis sirtmog‘ini hisobga olgan holda zanjirdagi tokning o‘zgarish grafigi.
5-rasmda ferromagnit materialning gisterezis sirtmog‘ini hisobga olgan holda zanjirdagi tokning o‘zgarishini grafik ravishda aniqlash usuli ko‘rsatilgan. Bu yerda u va I orasida fazalar siljishi hosil bo‘lishini ko‘ramiz.
Umumiy holda, bunday zanjirlar uchun vektorlar diagrammasi va kompleks usulni i qo‘llash uchun elektr va magnit kattaliklar ekvivalent sinusoidalar bilan almashtirilishi lozim. Masalan, nosinusoidal tok i ning ekvivalent sinusoidal ta’sir ta’sir etuvchi qiymati quyidagicha aniqlanadi:
(11)
Bu tokning ta’sirida zanjirda isrof bo‘lgan aktiv quvvat:
(12)
Ekvivalent tok vektori bilan kuchlanish vektori orasidagi fazalar siljishi aktiv quvvat formulasidan aniqlanad i:
(13)
Berilgan zanjirning vektor diagrammasi 6-rasmda ko’rsatilgan.

4-rasm. Zanjirning vektor diagrammasi.
Ekvivalent sinusoidal tok vektori ni ikkita va tashkil etuvchilarga ajratish mumkin (4-rasm). Bu tashkil etuvchilarni aktiv va magnitlovchi toklar deymiz, chunki ning yo‘nalishi ning yo‘nalishiga, ning yo‘nalishi magnit oqimi vektori (F) ning yo‘nalishiga mos keladi.
O‘zgarmas va o‘zgaruvchan MYUK lar ta’siridagi magnit zanjirlaridan avtomatikada va boshqarish sistemalarida ishlatiladigan elektromagnit kurilmalarni tayyorlashda foydalaniladi.
MAGNIT KUCHAYTIRGICHLAR
O‘zgarmas va o‘zgaruvchan MYUK lar ta’siridagi magnit zanjirlaridan kuchaytirgichlar yaratish uchun foydalanish mumkin. Masalan, oddiy magnit kuchaytirgichni ko‘rib chiqaylik (7-rasm). Bu kuchaytirgichning kirish tokini boshqarish toki , chiqish qismidagi tokni nagruzka toki deb belgilaylik. Nagruzkadagi tokning quvvatini boshqarish toki yordamida o‘zgartirish mumkin. Agar zanjirning chiqish qismidagi tokning qiymatini ekvivalent sinusoidal bilan almashtirsak, u holda
(14)
bu yerda — ferromagnit elementning induktiv qarshiligi (shu elementning induktivligi )

7-rasm. Oddiy magnit kuchaytirgich.

Ferromagnit materialning magnit singdiruvchanligi boshqarish tokining qiymatiga bog‘liq bo‘ladi (6- rasm), ya’ni ortib borishi μ ning kamayishiga olib keladi Shuning uchun, (14) ifodaga asosan, boshqarish tokining o‘zgarishi induktivlik ni o‘zgartiradi. Natijada kuchaytirgichning asosiy xarakteristikasi ( ) 9-rasmda ko’rsatilgan shaklga ega bo’ladi.

6-rasm. Ferromagnit materialning magnit singdiruvchanligini boshqarish tokining qiymatiga bog‘liq grafigi.

( ) va ( ) xarakteristikalarning asosiy nuqtalari 1,2 va 3 raqamlari bilan belgilangan. Berilgan kuchaytirgichning tok bo‘yicha kuchaytirish koeffitsienti xarakteristikaning 1 — 3 uchastkasidan aniqlanadi (7-rasm).

(15)



8-rasm. Kuchaytirgichning tok bo‘yicha kuchaytirish koeffitsienti xarakteristikasi

9-rasm. O'zgaruvchan EYUK kuchaytirgichning kirish qismiga bo‘lgan ta’sirini ikki o‘zakli sxemasi.
Kuchaytirgichning kirishdagi induktivligi (L) yordamida — o‘ramda induksiyalangan o‘zgaruvchan EYUK ning boshqarish tokiga ta’sirini kamaytirish mumkin. Amalda o‘zgaruvchan EYUKning kuchaytirgichning kirish kismiga bo‘lgan ta’sirini ikki o‘zakli sxemalar yordamida kamaytiriladi (10-rasm). Bu sxemada kuchaytirgichning kirish qismidagi boshqarish o‘ramlari chiqish o‘ramlari ga nisbatan teskari ulanganligi uchun va o‘zgaruvchan EYUK lar bir-birini kompensatsiyalaydi. Natijada kuchaytirgich chiqish qismining kirish qismiga bo’lgan ta’siri kamayadi. Bu sxemada o‘ramlarning boshlanishi nuqtalar bilan belgilangan. Magnit kuchaytirgichlari, ko‘pincha, tok va quvvat kuchaytirgichlari sifatida ishlatiladi.
Masala

Ikkita rezistor yasash uchun bir xil materialdan yasalgan uzunligi

bir xil sim olingan: a) rezistoming qarshiligi birinchisidan 2 baravar
kam; b) 4 baravar ko‘p; d) 10 baravar ko‘p bo‘lishi uchun ulaming
diametrlari qanday nisbatda bo'ladi?