Hoofstuk 2 – Fundamentele beginsels

1. Hoofstuk 2 – Fundamentele beginsels • W.s. spannings en fasorvoorstellings • Hersiening (2.10 – 2.11) • Elektromagnetisme • Magnetiese veldsterkte en vloeddigtheid (2.16 – 2.18) • Faraday en Lorentz se wette (2.20 – 2.23) • Histerese lus en verliese (2.24 – 2.27) • Werwelstrome (2.28 – 2.30) Addisionele bronne: • Serway: Physics for Scientists and Engineers, Derde uitgawe, 1990.

2. Elektromagnetisme – Hersiening (2.16 – 2.18) • Die verwantskap tussen B en H vir magnetiese materiale • Let op die verskillende verwantskappe tussen B en H vir verskillende materiale • As voorbeeld kan Permalloy en Alnico V vergelyk word. • Watter materiale sal meer doeltreffend wees vir elektriese masjiene en permanente magnete onderskeidelik? • Let op die versadiging van die materiale en die uiteindelike asimptotiese strewe na die verwantskap vir nie-magnetiese materiale. Versadiging kan beskryf word aan die hand van domeine in die magnetiese materiale.

3. Lorentz se wet (2.22 – 2.23) • Lorentz se wet beskryf die resultante krag wat op ’n gelaaide partikel uitgeoefen word a.g.v. die elektriese en magnetiese veld waarin dit voorkom. • Let op dat die krag komponente a.g.v. die magnetiese vloed verkry word deur die kruisproduk tussen die spoed en die magnetiese vloed. • Die die rigting van die krag a.g.v. die magnetiese vloed kan bepaal word deur die gebruik van die regterhandreël. • Uit ’n elektriese masjiene oogpunt is die krag wat op die gelaaide partikel uitgeoefen word a.g.v. van die magnetiese vloed belangrik.

4. Lorentz se wet (2.22 – 2.23) • Hoe kyk ons uit ’n elektriese masjien oogpunt daarna? • Die krag wat op ’n stroomdraende geleier uitgeoefen word in die teenwoordigheid van magnetiese vloed kan bepaal word m.b.v. Lorentz se wet: • Let daarop dat die stroomkomponent wat loodreg met die vloed is aanleiding gee tot ’n krag F en dat die krag nul is wanneer die stroom reglynig vloei met die vloed.

5. Lorentz se wet (2.22 – 2.23) • Die magnetiese vloedlyne van die eerste opstelling op die vorige skyfie a.g.v. die vloed van die permanente magnete en die stroom wat in die geleier vloei gee ook ’n goeie indruk van die rigting van die krag.

6. Faraday se wet (2.20) • Wanneer vloed ’n lus omsluit en die vloed verander as ’n funksie van tyd, dan word ’n spanning geïnduseer tussen die terminale van die lus. Hierdie spanning is proporsioneel aan die tempo van verandering van die vloed: • Die N simbool in die vergelyking verteenwoordig die hoeveelheid windinge van die lus en die negatiewe teken kom van Lenz se wet. • Let verder daarop dat slegs die vloedkomponent wat loodreg met die lus so oppervlakte koppel verantwoordelik is vir die geïnduseerde spanning.

7. Spanning in ’n geleier geïnduseer (2.21) • Die geïnduseerde spanning tussen die twee punte van ’n geleier wat beweeg deur ’n magnetiese veld kan word verduidelik m.b.v. Lorentz se wet: • Hierdie spanning staan ook bekend as die elektromotoriese krag (e.m.k.) • Volgens Wildi word die vergelyking afgelei vanaf Faraday se wet. Dit is egter nie so maklik om te visualiseer soos wanneer Lorentz se wet gebruik word nie.

8. Remanente vloeddigtheid en dwingkrag (2.24) • Remanente vloeddigtheid (Bm) : Dit is die vloeddigtheid wat agter bly nadat die magnetiese kern versadig is en die stroom weer na nul toe geneem word. • Dwingkrag (Hc): Dit is die grote van die magnetiese veldsterkte wat die vloeddigtheid van die kern weer terug dwing na nul toe.

9. Histerese lus en – verliese (2.25 – 2.27) • ’n Simmetriese histerese lus word gevorm deur ’n w.s. stroom aan te laat vloei deur die spoel van die opstelling op die vorige skyfie. • Ons kan toon dat die verlies per siklus (J/m3) gelyk is aan die area van die histerese lus (T.A/m). • Let op die ontstaan van ’n histerese lus a.g.v. die rotasie van ’n kern in ’n konstante magnetiese veld.

10. Werwelstrome • Werwelstrome word geïnduseer a.g.v. veranderende vloed wat in ’n kern teenwoordig is (die kern moet natuurlik materiaal bevat wat geleidend is). • Die verskynsel van werwerlstrome nie soliede kerne kan aan die hand van ’n veelheid van parallelle bane verduidelik word.

11. Werwelstrome in ’n stasionêre yster kern • Werwelstroomverliese kan beperk word deur gelamineerde kerne te gebruik. • Die geïnduseerde spanning vir elke laminasie word verminder, wat weer die energieverlies verlaag. • Onthou dat die energieverlies eweredig is aan die kwadraat van die spanning.

12. Werwelstrome in ’n roterende ysterkern • Die e.m.k. wat ontstaan a.g.v. die rotasie van die rotor in die stasionêre veld veroorsaak werwelstrome wat weer verliese beteken. Hierdie werwelstrome kan weereens beperk word deur laminasies soos hieronder aangetoon.