Аналогов

Пълна версия: Магнитен ключ на Н.Н.Громов
В момента виждате орязана версия на нашия форум. Вижте пълната версия с подходящо форматиране.
Копие на статията на getca от бившето wiki.mazeto.net

Анотация
Комутация/отклоняване/пренасочване на магнитен поток е възможна благодарение на възможността за изменение магнитното съпротивление Rm на част от магнитната верига чрез насищане на феромагнетика. Следва рязко спадане на магнитната проницаемост µ и повишаване на магнитното съпротивление, което предизвиква пренасочване на потока през друга част от магнитната верига. Именно пренасочване, а не прекъсване/спиране, защото то е невъзможно за разлика от тока в ел. верига например. Магнитният поток винаги минава по най-късия път с най-малко магнитно съпротивление.
Вдясно е показана хистерезисната(на намагнитване) крива на феромагнитен материал с оцветена в розово работна област на дълбоко насищане за частта от магнитната верига, която осигурява комутацията на потока.
[attachment=134]
Това е участъка с най-ниска магнитна проницаемост(µ) и най-високо магнитно съпротивление. Тук е нарушена линейната зависимост B=µH, като с увеличаване на напрегнатостта на полето H(интензитет на магнитното поле), индукцията B(плътност на магнитния поток) расте малко и запасената във феромагнетика енергия почти не се изменя. Вижда се също, че за достигане на желаното спадане на проницаемостта е нужна стойност на H, неколкократно превишаваща тази, съответстваща на максимално µ. Това е проблем при евентуално рециклиране на енергията за насищане с цел по-висока ефективност. Основен параметър за наситен феромагнетик е напрегнатостта H=4πnI/lm (n-бр. навивки, i-ток, lm-дължина на силовата линия) при B~const.

Малко теория
В своя труд «Физические основы электротехники» Академик В.Ф. Миткевич е писал:
"...особеното поведение на феромагнитните материали при тяхното намагнитване може с голяма правдоподобност да се обясни с изменение в ориентацията на елементарните частици вещество, протичащи по време на изменение на магнитното състояние. Подобни обяснения произтичат от някои предположения относно строежа на магнитните материали. На тази основа е възникнала т.н. "хипотеза за въртящите се елементарни магнити", непосредствено произлизаща от идеите на Ампер, математически обработена от Вебер и допълнена след това от Максуел, Юинг и др. Според тази хипотеза магнитното тяло представлява съвкупност от особени елементарни частици, всяка от които се явява подобие на постоянен магнит, тъй като притежава противоположна полярност на две противоположни страни. Тези елементарни магнити са подвижни около своите центрове. Докато тялото не е подложено на намагнитваща сила, магнитните оси на неговите елементарни частици са разположение в тялото по всевъзможни и разнообразни направления. Вследствие на това хаотично разпределение, тялото няма никакви магнитни свойства и не оказва външно въздействие. Външното действие на произволен елементарен магнит напълно се компенсира от действието на съседите му с противоположни магнитни оси. Така във вътрешността на магнитното тяло елементарните магнити образуват всевъзможни комбинации и групировки, затворени вътре в себе си, така че магнитните линии се затварят през магнитите в групата, а не през външното пространство. Затова цялата маса магнитно вещество, например парче желязо, цялата тази сложна комбинация от отделни магнитни групи няма външно действие. Но при въздействие върху желязото с външно магнитно поле, хаотичното разположение на елементарните магнити веднага се нарушава. Те се завъртат около своите центрове, стремейки се да се ориентират по посока на магнитното поле. Завъртането става, така че елементарните частици обръщат едноименните краища на магнитните си оси в една и съща посока. Колкото повече се доближават до паралелност между себе си осите на елементарните магнити и колкото са по-близки техните направления с направлението на полето, толкова по-силно започват да се проявяват магнитните свойства на тялото, толкова по-силно се окзва намагнитването му.
Приемайки тази хипотеза правим заключението, че интензивността на намагнитване на веществото не бива да се увеличава безпределно, защото при разполагане на всички елементарни магнити по направление на магнитната сила, по-нататъшното нейно увеличение вече няма да предизвика никакво изменение в магнитното състояние на веществото...
От кривата на изменение на магнитната проницаемост µ(H) се вижда, че има пределна стойност на H', при достигане на която е валидна зависимостта B=4πIm+µ0H=const+µ0H, следователно за големи стойности на H се получава µ=B/H=const/H+µ0, като стойността му се стреми към µ0(=1).
Точно това е причината при конструиране на електрическите машини да не се избират стойности на B и H в областта на насищане, защото ролята на феромагнитния материал в създаване на магнитното поле намалява. ..."

Особеностите на намагнитване на поликристални материали в променливи насрещни магнитни полета

Идеята на Громов е основана на публикация на Марков и експериментите на Юинг. Марков прави извода, че при въздействие на насрещни магнитни полета с напрегнатости H1 и H2 върху феромагнетик с доменна структура, магнитната индукция ще бъде B=µ1H1+µ2H2. Магнитната проницаемост µ1 се определя от броя магнитни домени, сключващи остър ъгъл с вектора H1, а µ2 от броя магнитни домени, сключващи остър ъгъл с вектора H2. Това може да се провери с опитната постановка на Юинг(James Alfred Ewing) (рис.82), който е работил върху магнитните свойства на веществата. Представлява стенд със свободно въртящи се на оси магнитни стрелки (рис.79), върху които действат магнитни полета създавани от намотки по периферията му. Може да се наблюдава поведението на стрелките при различни магнитни полета - постоянни, променливи, насрещни. С помощта на подобна установка би могъл да се наблюдава модела на ориентация на магнитните домени в различни посоки при въздействие на магнитни полета с насрещни вектори H.
[attachment=137][attachment=139]
По този начин, въздействайки на феромагнетик с две насрещни магнитни полета, той може да бъде доведен до състояние на дълбоко насищане с изменение на магнитната проницаемост от максималното й значение до 1-ца.



Конструкция
Идеята зя магнитен ключ, електрически управляем нелинеен магнитен елемент, е разработена с цел разширяване на възможностите за приложение на постоянни магнити(ПМ) в електромагнитните устройства и проектиране на автономни такива като генератори на електрическа енергия.

На рисунката е показана възможна конструкция на магнитен ключ със затворен О-образен магнитопровод и две управляващи насрещно свързани намотки. Показани са посоките на токовете и магнитните потоци, създавани от тях. Подобно свързване на намотките се прилага в магнитните усилватели за да се елиминира влиянието на товарната верига върху управлението.
[attachment=135]

Магнитопроводите трябва да се избират и сглобяват внимателно, съобразно разчетния режим на работа, който обуславя разход на енергия единствено за тяхното нагряване. Включването на магнитния ключ в дадена магнитна верига позволява различни преобразувания на магнитния поток в нея и в крайна сметка реализация на електромагнитни устройства, генериращи електрическа енергия в автономен режим.
Може да се разглежда като нелинеен четириполюсник, на който магнитното му съпротивление се изменя по закон, обратен на магнитната проницаемост µ - Rm=lср/(µS). Принципът на действие на магнитния ключ се основава на въвеждането на феромагнетик в дълбоко насищане с помощта на включени насрещно намотки. Целта е компенсация на индуктираното при изменение на магнитния поток "трансформаторно" е.д.н. Управляващата намотка няма индуктивност и поради това се допуска произволна форма на входните напрежение/ток (???).
[attachment=138][attachment=136]

Източници, литература
Магнитный ключ, Н.Н.Громов
Магнитный ключ, Н.Н.Громов - копие
Об особенностях намагничивания поликристаллов в переменных встречных магнитных полях, Г.А. Марков, Ю.А. Хон
В. Ф. МИТКЕВИЧ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ. ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ ПЕРЕСМОТРЕННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ. ЛЕНИНГРАД 1933