КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Магнитные цепи
В конструкцию многих электротехнических устройств (электрических машин, трансформаторов, электрических аппаратов, измерительных приборов и т.д.) входят магнитные цепи Магнитной цепью называется часть электротехнического устройства, содержащая ферромагнитное тело, в котором, при наличии намагничивающей силы, возникает магнитный поток и вдоль которого замыкаются линии магнитной индукции. Источником намагничивающей силы могут быть катушки с токами, постоянные магниты.
В конструктивном исполнении магнитные цепи могут быть разветвленными и неразветвленными. Применение того или иного вида цепи определяется назначением электромагнитного устройства. 4.2 Расчет неразветвленной однородной магнитной цепи В неразветвленной магнитной цепи магнитный поток во всех участках один и тот же. При расчете и конструировании магнитной цепи электромагнитного устройства решаются вопросы, связанные с выбором размеров, формы, материала этой цепи. Эти вопросы изучаются в специальной учебной дисциплине – мы рассматривать это не будем. Рассмотрим расчет для уже сконструированной магнитной цепи, размеры и материалы которой, а так же расположение обмоток с токами известны. При этом решаются задачи двух типов. Прямая задача. По заданному магнитному потоку в цепи требуется определить намагничивающую силу, необходимую для создания этого потока. Рассмотрим решение этой задачи для неразветвленной однородной магнитной цепи без учета потоков рассеяния – см. рис.
Для расчета магнитных цепей нам понадобиться ввести такое понятие, как напряженность магнитного поля. Это векторная величина, характеризующая магнитное поле катушки и связывающая ее габаритные размеры и величину тока в катушке:
Где: I – ток катушки; N – количество витков; l – длина катушки, в нашем случае – длина магнитной цепи.
Формулу можно переиначить, тогда получается так называемый закон полного тока: Hl = IN – циркуляция вектора напряженности магнитного поля по замкнутому контуру равна полному току, пронизывающему поверхность, ограниченную этим контуром.
Нужно иметь ввиду, что напряженность магнитного поля не имеет аналогии с напряженностью электрического поля. При расчетах магнитных цепей обычно делают следующие допущения: · весь магнитный поток проходит по магнитопроводу, не ответвляясь в окружающую среду, т.е. пренебрегают т.н. потоком рассеяния; · в воздушных зазорах пересекающих магнитопровод отсутствует выпучивание магнитных линий, т.е. поперечное сечение магнитного потока в зазорах считают равным сечению магнитопровода.
Итак, решение сформулированной задачи:
1) По заданному магнитному потоку и известной площади S поперечного сечения сердечника находят магнитную индукцию:
2) Определяют напряженность магнитного поля Н в сердечнике. Для этого используют зависимость В(Н), которая называется характеристикой намагничивания – для стали она нелинейная и связана с величиной относительной магнитной проницаемости сердечника µ (вспомнить гистерезис).
3) Находят намагничивающую силу по закону полного тока:
IN = Hl
Величину IN называют еще МДС (F) – магнитодвижущей силой, а Hl – магнитным напряжением (Uм). Таким образом:
F = Uм
Рассмотрим магнитную цепь, приведенную на рис. 4а. Пусть для этой цепи требуется определить МДС обмотки, обеспечивающую в воздушном зазоре cd магнитный поток с плотностью Bcd = 1,5 Тл. Геометрические размеры магнитопровода приведены в таблице 1. Потоком рассеяния мы пренебрегаем и считаем, что весь магнитный поток замыкается по магнитопроводу из ферромагнетика, кривая намагничивания которого приведена на рис. 4 б.
Разобьем магнитопровод на участки с одинаковыми площадями поперечного сечения, что обеспечит выполнение условия H=const в пределах каждого участка. По заданной площади поперечного сечения магнитопровода на участках bc и de найдем значение магнитного потока в зазоре как Ф = BcdScd = 1,5× 1,0× 10-4 = 1,5× 10-4 Вб. Для участков bc и de, имеющих сечение равное сечению воздушного зазора, плотность магнитного потока будет равна заданной плотности в зазоре, а для участков ab, ef и af определим плотность как отношение потока Ф к площади поперечного сечения соответствующего участка. Далее, для всех участков магнитопровода по значению плотности магнитного потока B с помощью кривой намагничивания рис. 4 б определим напряженность магнитного поля H и, умножив ее на длины соответствующих участков, найдем падения магнитного напряжения. Результаты этих вычислений сведены в таблицу. Таким образом, для создания магнитного потока плотностью в 1,5 Тл в воздушном зазоре толщиной в 1 мм нужна обмотка, в которой произведение силы тока на число витков равно 1460 А× витков. Причем, как следует из таблицы 1, на проведение потока по всему магнитопроводу с длиной средней линии 260 мм требуется только 18% МДС, а остальные 82% необходимы для создания потока в воздушном зазоре, т.е. воздушный зазор определяет необходимую минимальную МДС.
Таблица 1.
Обратная задача
Определение магнитного потока или индукции по заданному значению МДС обмотки, решается методом последовательных приближений, когда произвольно задаются значением искомого магнитного потока и решают прямую задачу, находя соответствующую МДС. Если она не соответствует заданной, изменяют значение потока и снова решают прямую задачу. Итерационный процесс повторяют до получения удовлетворительного совпадения расчетной МДС с заданной.
Решим задачу определения индукции в воздушном зазоре магнитной цепи рис. 4 а при МДС катушки равной 1000 А-витков. Результаты расчетов, начиная с индукции 1,0 Тл с шагом 0,1 приведены в таблице 2. Таблица 2.
Аппроксимируя интервал между 1,1 и 1,2 Тл, получим для МДС 1000 А-витков плотность магнитного потока 1,158 Тл.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 2643; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |