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) |
Постоянное магнитное поле и его основные характеристики
Тема 7. Магнитные цепи и электромагнитные устройства
Магнитной цепью называют совокупность ферромагнитных конструкций, предназначенных для концентрации магнитного поля в заданном объеме пространства. Магнитная проницаемость отдельных участков магнитной цепи различна, и, кроме того, непостоянна, в силу этого магнитные цепи являются нелинейными цепями. Магнитные цепи (магнитопроводы) являются составной частью всех электрических машин - электродвигателей, генераторов, трансформаторов. По способу создания магнитного поля можно выделить: - магнитные поля с постоянными магнитами, - магнитные цепи с электромагнитами, - смешанные магнитные цепи. Если все участки магнитной цепи выполнены из одного и того же материала, то цепь называется однородной, в противном случае - неоднородной. По конфигурации магнитные цепи делятся на неразветвленные (магнитный поток во всех сечениях одинаков) и разветвленные. Одним из основных законов магнитных цепей является закон полного тока: Циркуляция вектора напряженности магнитного поля вдоль замкнутого контура равна алгебраической сумме токов, охватываемых этим контуром: Здесь H - напряженность магнитного поля, - длина контура, I - ток. Если имеется несколько витков W с одним и тем же током (катушка), то где F - намагничивающая сила (НС), это скалярная величина, характеризующая намагничивающее действие тока. С вектором напряженности связан вектор магнитной индукции где - абсолютная магнитная проницаемость, - магнитная постоянная (= 4 10 Г/м), - относительная магнитная проницаемость. Эти величины связаны соотношением В общем случае векторы В и Н не совпадают друг с другом по направлению (магнитная анизотропия), но далее будем считать, что они по направлению совпадают.
В практических расчетах магнитные цепи стараются разбить на минимальное число однородных участков, тогда интеграл модно заменить суммой где n - число однородных участков. Если на участке нет катушек с током, то произведение вида Нкlк называют разностью магнитных потенциалов между точками m и n или магнитным напряжением: в общем случае Поскольку линии магнитной индукции всегда непрерывны и замкнуты в пространстве, то поток вектора магнитной индукции сквозь замкнутую поверхность равен нулю: , отсюда следует, что магнитный поток в неразветвленной цепи на всех участках одинаков, т.е. при разветвлении магнитной цепи поток на участке, подходящем к разветвлению, равен сумме потоков на участках, отходящих от разветвления. Получаем вывод: в разветвленных магнитных цепях магнитные потоки подчиняются 1-му закону Кирхгофа (но необходимо помнить, что речь идет лишь об аналогии двух принципиально разных явлений).
Если вектор индукции В одинаков во всех точках и перпендикулярен площади сечения участков, то можем записать для k -го участка:
Ф = Вк Sк, откуда получаем: Вк = Ф / Sк,
подставим в полученное выше выражение: получаем аналог закона Ома для магнитной цепи. Здесь Rмк - магнитное сопротивление k -го участка: где lср - длина средней линии магнитной индукции, проходящей через центры тяжести сечений. Можно ввести и магнитную проводимость: Магнитные потоки, напряжения и намагничивающие силы в контурах магнитных цепей подчиняются 2-му закону Кирхгофа, его аналог для магнитной цепи может быть сформулирован так: В любом замкнутом контуре магнитной цепи алгебраическая сумма магнитных напряжений равна алгебраической сумме намагничивающих сил, действующих в данном контуре: Более удобная для практики запись:
. Ферромагнитные материалы и их свойства.
Полученное ранее выражение для аналога закона Ома не может быть использовано для расчетов магнитных цепей, так как связь между величинами Н и В нелинейна.
Вообще зависимость В от Н называют кривой намагничивания, но при плавном изменении напряженности в достаточно широком диапазоне (+Нm,-Hm) получается достаточно сложная замкнутая кривая, называемая петлей гистерезиса. Эта петля имеет особые точки: - остаточная индукция, - коэрцитивная (удерживающая) сила, т.е. такая напряженность внешнего поля, которая позволяет уменьшить остаточную индукцию до 0. Кривая намагничивания, полученная при предварительном размагниченном материале, называется начальной. Изменяя диапазон (+Нm,-Hm) можно получить несколько петель гистерезиса. Кривая, проходящая через вершины петель, называется основной. Петля максимальных размеров называется предельным циклом, т.е. величина максимальной индукции Вm всегда ограничена. Ферромагнитные материалы, у которых Hc > 4 10 A/м, называются магнитотвердыми, они используются для изготовления постоянных магнитов, имеют широкую петлю гистерезиса. Материалы с узкой петлей (Нс < 200 А/м) называются магнитомягкими, их используют для изготовления магнитопроводов электрических машин.
Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 428; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |