Лекция 11. Анализ и расчет магнитных цепей.

1. Построение вебер-амперной характеристики участка магнитной цепи

Пример:

Дано:

1. l₁, l₂,,S

2. Характеристика материалов:

Допущения:

1) При анализе не учитываем магнитный поток рассеяния, т.е. Ф_=0 (Т.е. весь магнитный поток замыкается по магнитному сердечнику).

2) Распор силовых линий (при анализе не учитывается)

Порядок построения:

1. Задаемся рядом значений магнитной индукции B₁,B₂,B₃,… (из графика дано).

2. Определяем напряженность магнитного поля соответственно каждому значению магнитной индукции.

а) для ферромагнитного материала из кривой намагничивания

б) для воздушного зазора

3) Для каждого значения В рассчитываем соответствующее значение магнитного потока Ф_i=B_iS

4) Магнитное напряжение для каждого значения Н определяем по закону полного тока.

5) Строим вебер-амперную характеристику

Анализ неразветвленных магнитных цепей

1. Прямая задача

Дано:

1. I_s,,S

2. Характеристика Ме

3) Ф (обязательно для прямой задачи).

Найти: I_w

Решение:

1. Магнитную цепь разбиваем на однородные участки одинакового сечения:

• I_c,S

• ,S

2) Для каждого участка определяем магнитную индукцию:

3) Определяем напряженность магнитного поля:

а) для ферромагнитного участка из кривой намагничивания;

б) для воздушного зазора

4) Используя закон полного тока находим намагничивающую силу

2. Обратная задача.

Дано:

3) I_w

Найти: Ф

Решение:

1) Строим вебер-амперную характеристику цепи

2)

Анализ разветвленных магнитных цепей

1. Прямая задача

Дано:

1. геометрические размеры;

2. характеристика материала

3. Ф₁,Ф₂

Найти: намагничивающие силы

Решение:

2. Обратная задача

Дано:

1. геом. размеры

2. хар-ка материала

3. намагничивающие силы

Найти: Ф₁,Ф₂

Решение:

Для данной задачи рекомендуется использовать метод 2-х узлов.

Влияние воздушного зазора

R_мс – сопротивление магнитной стали

; (в раз)

;

резкая зависимость

Воздушный зазор спрямляет ВбАХ и увеличивает магнитное сопротивление, поэтому в реальных эл. машинах и аппаратах стремятся уменьшить величину воздушного зазора (энергия теряется).

Лекция 12. Электромагнитные устройства

Перечень электромагнитных устройств очень большой. В лекции будут рассмотрены примеры применения теории магнитного поля к построению сварочных трансформаторов, ферромагнитных стабилизаторов, электромагнитных реле.

1.Физические основы построения сварочного трансформатора

Известно, что для неразветвленного магнитопровода с зазором закон полного тока имеет вид:

(12.1)

где: l_ФМ, l_З - длина ферромагнитного участка и воздушного зазора соответственно;

Н_ФМ, Н_З - действующее значение напряженности магнитного поля на участках ферромагнитного материала и воздушного зазора соответственно;

I - действующее значение тока в намагничивающей обмотке.

Учитывая, что

, (12.2)

а также что:

(12.3)

перепишем (12.1):

. (12.4)

Так как относительная магнитная проницаемость магнитомягких материалов в десятки тысяч раз больше магнитной проницаемости воздуха₀, то очевидно, что

Поэтому вместо (12.4) можно использовать приближенное равенство:

. (12.5)

Подставляя в (12.5) вместо R_З его значение из (12.3), а вместо:

,

определим ток цепи:

. (12.6)

Теперь очевидно, что ток в цепи магнитопровода с зазором можно регулировать, изменяя длину воздушного зазора. Это свойство и используется в сварочных аппаратах для регулирования тока дуги.