Сила тяги электромагнита

Магнитная цепь и ее основные уравнения.

Тема 1.3 Электромагнитные силы в ЭА.

Магнитная цепь – это совокупность деталей и воздушных зазоров, через которые замыкается магнитный поток. Магнитная цепь состоит из магнитопровода (с подвижными и неподвижными частями), воздушных зазоров и источника МДС – катушки. При замкнутых магнитопроводах воздушный зазор может отсутствовать.

Расчет магнитной цепи преследует одну из следующих задач:

- Определение МДС, необходимой для создания заданного магнитного потока.

- Определение магнитного потока по заданной МДС.

Основными параметрами магнитной цепи являются:

· Магнитный поток Ф (Вб);

· Магнитная индукция В=Ф / S (Тл);

· Напряженность магнитного поля Н (А/м);

· Магнитная проницаемость μ_a= B / H (Гн/м);

Магнитная проницаемость воздуха μ₀=4π·10^-7 Гн/м;

· Магнитодвижущая сила F=I·W (А);

· Магнитная проводимость Λ=1/R_м= μ_a ·S / l

Для анализа и расчета магнитных цепей проводят аналогию между электрическими и магнитными цепями.

1) Закон полного тока.

МДС вдоль замкнутого контура равна полному току, охватываемому этим контуром.

2) Закон Ома для магнитной цепи.

Магнитный поток прямопропорционален МДС и обратнопропорционален магнитному сопротивлению всей цепи.

R_μ – сопротивление магнитопровода; R_μ =l /(μ_a· S _m)

R_δ – сопротивление воздушного зазора R_δ = δ/(μ₀· S _δ)

Ф=F·Λ – общий магнитный поток замкнутой магнитной цепи Ф равен МДС F, умноженной на магнитную проводимость всей цепи Λ.

3) Первый закон Кирхгофа.

Алгебраическая сумма магнитных потоков, сходящихся и расходящихся в узле равна нулю.

4) Второй закон Кирхгофа.

Для всякого замкнутого пути сумма падений магнитных потенциалов на отдельных участках магнитной цепи равна сумме МДС тех витков или обмоток, через которые проходит рассматриваемая линия.

Аналогия между электрическими и магнитными цепями формальна.

· Магнитные зазоры не прерывают магнитный поток, а увеличивают магнитное сопротивление;

· Магнитная проницаемость и магнитное сопротивление зависит от потока и от насыщения магнитной цепи.

По формуле Максвелла определяют силу притяжения электромагнита:

, где В _δ – индукция в зазоре;

S _δ – эквивалентное сечение воздушного зазора;

μ ₀ – магнитная проницаемость воздуха

Формула справедлива, если индукция в воздушном зазоре распределена равномерно. В других случаях зазор разделяют на отдельные участки или определяют среднее значение индукции.

При однородном магнитном поле:

, где Ф = В _δ · S _δ – магнитный поток.

При переменном токе создается переменный магнитный поток:

Ф=Ф _m· sin ω t

,

где F_max=Ф²_m/(2 · μ₀ ·S _δ).

Т.е. сила притяжения пульсирует с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением. Электромагниты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывая часть полюса.

Принцип работы: Ф=Ф₁+Ф₂

При этом в короткозамкнутом витке индуцируется ЭДС и ток, сдвинутый примерно на 90º, пульсации Ф и Е происходят меньше, исключая вибрацию якоря.

Дата добавления: 2014-01-07