Вся РоссияКомпании
здесь будут опции для поиска

Общие уравнения магнитного поля


Электрический ток, проходящий по кабелю или проводу, создает магнитное поле. Характеристикой магнитного поля является величина магнитной индукции В, равная отношению силы F, действующей в магнитном поле на единицу длины провода l, перпендикулярного направлению поля, к силе тока l в этом проводе:

Единица магнитной индукции тесла (тл) - индукция однородного магнитного поля, которое действует с силой 1 н (ньютон) на каждый метр длины прямолинейного проводника, расположенного перпендикулярно направлению поля, если по этому проводнику течет ток 1 а. Эта единица сравнительно велика, поэтому обычно применяется более мелкая единица - гаусс (1 гс=1-10- 4 тл). При расчете магнитного поля применяется также вектор напряженности магнитного поля Н, определяемый из выражения;

μ а = μμ о - абсолютная магнитная проницаемость; μ о = μ а /μ - μагнитная постоянная, численно равная 4π ∙ 10- 6 = 1,26 ∙ 10- 6 гн/м.

Единицей измерения напряженности магнитного поля является ампер на метр (а/м).

Магнитное поле связано с наличием токов и соответствует их пространственному распределению. При этом линии магнитной индукции, охватывающие контуры токов, имеют вид замкнутых кривых без фиксированных начал и концов. Магнитное поле непрерывно. Поле, возникающее в пространстве, окружающем кабели или провода, называется внешним, а внутри кабеля - внутренним.

Результирующее магнитное поле коаксиального или одножильного силового кабеля в экране или металлической оболочке изображено на рис. 2-1, где показан характер изменения напряженностей магнитного поля H φ a и Н φ б внутреннего и внешнего проводников (а и б) коаксиального кабеля или жилы и оболочки силового кабеля. Во внутреннем проводнике коаксиального кабеля (или токопроводящей жиле силового кабеля) магнитное поле H φ a возрастает от центра к периферии, а во внешнем пространстве оно уменьшается по закону , где r x расстояние от центра проводника (жилы) до точки, в которой определяется напряженность поля. Внутри кабеля магнитное поле Н φ б отсутствует. В толще внешнего проводника коаксиального кабеля, экране или оболочке силового кабеля магнитное поле возрастает от нуля у внутренней поверхности проводника до максимума у внешней его поверхности. За пределами внешнего проводника (экрана или оболочки) магнитное поле выражается уравнением · Токи в проводниках а и б (или токопроводящей жиле и металлической оболочке) равны по величине и обратны по знаку, поэтому магнитные напряженности (H φ a и Н φ б ) в любой точке пространства вне кабеля также равны по величине и направлены в противоположные стороны. Следовательно, результирующее магнитное поле вне кабеля равно нулю:

Таким образом, линии магнитной индукции поля коаксиального кабеля или одножильного кабеля в металлической оболочке располагаются в виде концентрических окружностей внутри кабеля. Ввиду отсутствия магнитного поля вне кабеля и потерь в окружающих кабель металлических массах вся энергия распространяется только внутри кабеля и более эффективно передается вдоль него.

Линии магнитной индукции двухжильного (симметричного) неэкранированного кабеля располагаются эксцентрично по отношению к проводу окружностями (см. рис. 1-11), распространяясь на значительное от них расстояние. Из-за наличия внешнего поля возникают потери в соседних цепях, металлических оболочках и броне кабеля.

Линии магнитной индукции в трехжильном кабеле в общей металлической оболочке изображены на рис. 1-12. В этом кабеле магнитные поля трех жил частично взаимно компенсируются и потери будут незначительными.

Магнитное поле в кабеле вызывает увеличение электрического сопротивления токопроводящих жил кабеля (вследствие поверхностного эффекта), появление электродинамических усилий и потерь в металлических оболочках кабеля и мешающие влияния в кабелях связи.


к содержанию