- •Южно-Уральский государственный университет
- •Тема 1. Основные определения и законы
- •Электрический ток, электрическое напряжение, эдс, электрическое сопротивление, законы Ома и Джоуля-Ленца
- •Электрические цепи и их классификации
- •Вопросы к теме
- •Тема 2. Электрические цепи постоянного тока
- •2.1. Общие положения
- •2.2.Расчет сложной цепи постоянного тока
- •2.3.Последовательное и параллельное соединение сопротивлений
- •2.4.Электрическая энергия и работа. Мощность электрической цепи, баланс мощностей
- •2.5. Нелинейные цепи
- •Вопросы к теме
- •Тема 3. Однофазные электрические цепи синусоидального тока.
- •3.1. Синусоидальные ток, напряжение, эдс
- •3.2. Среднее и действующее значение переменного тока.
- •3.3.Векторные диаграммы.
- •3.4. Цепи с последовательным соединением элементов r l c.
- •3.5. Параллельное соединение, резонанс токов
- •3.5. Общий случай расчета
- •3.6. Мощность в цепи гармонического тока
- •3.7. Трехфазные линейные электрические цепи синусоидального тока
- •3.7.1 Трехфазный источник электрической энергии
- •3.7.2 Анализ электрических цепей при соединении трехфазного источника и приемника по схеме «звезда» с нулевым проводом
- •3.7.3 Соединение приемника по схеме «треугольник»
- •3.7. 4 Мощность трехфазной цепи
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 4. Магнитное поле. Магнитные цепи
- •4.2. Свойства ферромагнитных материалов. Гистерезис
- •4.3. Две задачи расчета неразветвленных магнитных цепей с постоянными мдс
- •4.4. Катушка с ферромагнитным сердечником при гармонической намагничивающей силе
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 5. Электрические машины переменного тока
- •5.1. Электрические трансформаторы
- •5.1.1. Общие сведения
- •5.1.2. Принцип действия электрического трансформатора
- •5.1.3 Работа электрического трансформатора в режиме холостого хода
- •5.1.4 Опыт короткого замыкания
- •5.1.5 Мощность потерь в трансформаторе, к.П.Д.
- •5.1.6. Автотрансформатор
- •5.2 Общие сведения об электрических машинах
- •5.2.1. Синхронная машина переменного тока
- •5.2.2. Асинхронный двигатель
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 6. Машины постоянного тока
- •6.1 Общие понятия об устройстве машин постоянного тока и принципе их действия
- •6.2 Эдс обмотки якоря и электромагнитный момент
- •6.3.Реакция якоря машины постоянного тока
- •6.4. Искрообразование под щеткой
- •6.3. Классификация машин постоянного тока
- •6.4 Электрические двигатели постоянного тока
- •Из основного уравнения двигателя
- •6.5 Способы регулирования скорости двигателя постоянного тока
- •6.6 Пуск электродвигателей постоянного тока
- •Контрольные вопросы к теме
4.3. Две задачи расчета неразветвленных магнитных цепей с постоянными мдс
Формула, выражающая закон полного тока магнитной цепи, была получена для кольцевого магнитопровода постоянного поперечного сечения и с равномерно распределенной обмоткой. Эту формулу распространяют и на магнитные цепи, где намагничивающая обмотка сосредоточена на ограниченном участке магнитопровода, а отдельные участки цепи выполнены из различных ферромагнитных и неферромагнитных материалов и имеют различное поперечное сечение.
В приближенных расчетах магнитных цепей принимают:
1) магнитный поток на всех участках цепи остается одним и тем же, хотя на самом деле в магнитной цепи образуются также потоки рассеяния Фр, которые замыкаются по воздуху;
2) сечение зазоров принимается равным сечению материала, хотя это совсем не так; 3) поле на всем протяжении магнитной цепи равномерное.
В расчетах магнитных цепей различают прямую и обратную задачи.
Прямая задача. Задано: 1)геометрические размеры магнитной цепи; 2)характеристика B=f(H) (кривая намагничивания) ферромагнитных материалов, из которых выполнена магнитная цепь; 3) магнитный поток Ф, который надо создать в магнитной цепи. Требуется найти намагничивающую силу обмотки F = Iw. Решение задачи рассматривается применительно к магнитопроводу, представленному на рис. 35.
L
в г
I w ∆
а б
Рис. 35
1. Магнитная цепь разбивается на ряд участков с одинаковым поперечным сечением S, выполненном из однородного материала ( аб и вг сечение S1, ав и бг сечение S2).
2. Намечается путь прохождения средней магнитной линии (на рис. 35 показано пунктиром).
3. Так как магнитный поток на всех участках цепи остается постоянным, то магнитная индукция B=Ф/S на каждом из участков (B1, B2, B0) и напряженность магнитного поля Н неизменны. Причем напряженность на участках с ферромагнитным сердечником сечением (S1, S2) определяется по кривой намагничивания (Н1, Н2) ( рис. 32), в зазоре Н0 = В0/μ0. Закон полного тока запишится
Iw = H1L1 + H2L2 + H0 ∆ (3)
где: L1 = (аб + вг), L2 = (ав + бг)– длины ферромагнитных участков цепи [м], ∆ – ширина воздушного зазора, [м].
Так как все размеры известны, а напряженности определены, нет препятствий для нахождения намагничивающей силы.
Обратная задача. Задано: 1) геометрические размеры магнитной цепи; 2) характеристики ферромагнитных материалов; 3) Намагничивающая сила обмотки Iw. Требуется определить магнитный поток Ф.
Непосредственное использование формулы (3) для определения магнитного потока Ф оказывается невозможным, поскольку неизвестны напряженности отдельных участков. Такие задачи решаются методом последовательного приближения в следующем порядке. Задаются рядом произвольных значений магнитного потока в цепи и для каждого из этих значений определяют необходимую намагничивающую силу обмотки так, как это делается при решении прямой задачи.
По полученным данным строят кривую Ф(Iw) – вебер-амперную характеристику. Имея эту зависимость, нетрудно для заданного значения намагничивающей силы найти величину магнитного потока.