5.1. Магнитные цепи и электромагниты.

В приводах электрических аппаратов широкое применение нашли электромагниты. Магнитная цепь содержит якорь – подвижную часть, и сердечник, на котором сидит обмотка. Вертикальную часть называют еще стержнями. Якорь может совершать поступательное или вращательное движение.

Намагничивающая катушка создает магнитодвижущую силу (м.д.с.), под действием которой возбуждается магнитный поток. Воздушный зазор δ называется рабочим зазором, поток, проходящий через зазор – рабочим потоком . Остальные потоки не через зазор называются потоками рассеяния . Сила, развиваемая якорем, определяется потоком в зазоре.

Задачей расчета магнитной цепи является определение необходимой м.д.с. катушки для создания рабочего потока (силы) определенной величины или наоборот (по известной м.д.с. найти рабочий поток).

Рис. 18

Магнитная цепь характеризуется следующими параметрами:

1. магнитным потоком Ф и индукцией В, находящимися в зависимости (S – сечение магнитной цепи);

2. магнитной проницаемостью μ (Г/м);

3. напряженностью магнитного поля (A/м);

4. магнитным сопротивлением цепи длиной l: ; [42]

5. магнитной проводимостью цепи ; [43]

6. м.д.с. (W – число витков катушки); [44]

По закону полного тока м.д.с. катушки находится из:

[45]

Закон Ома для магнитной цепи [46]

Обратная задача записывается: [47]

Если неизвестна μ, то пользуются кривой H= f(B)

Рис. 19

Проводимость рабочего зазора при небольших расстояниях определяется через проницаемость воздуха :

[48]

S – сечение зазора.

δ – длина зазора.

При больших зазорах возникает поток выпучивания, который должен учитываться особо.

С хема замещения магнитной цепи может изображаться по анологии с электрической, где И П – м.д.с., F – батарея. Только следует учитывать, что в электрической цепи между U и I = f(U) существует линейная зависимость, а между F и Ф = f(F) нелинейная, поэтому эта схема – условная.

Рис. 20

5.2 Расчет магнитных цепей при постоянном токе (без учета расстояния).

Для цепи, содержащей стержни, зазор и якорь, приложенная м.д.с. F расходуется на проведение магнитного потока по стержню , по воздушному зазору и якорю , т.е.:

[49]

Если задан поток в зазоре Ф_δ и сечение , то прямая задача решается так:

1. вычисляется ;

2. для воздушного зазора , тогда ;

3. для стержней и якоря определяется по кривой намагничивания ; ; ; ;

4. находим ;

5. определяется число витков катушки , необходимое для образования м.д.с. F, возбуждющей поток Ф.

С учетом рассеяния расчеты значительно усложняются , т.к. [50]

– поток рассеивания.

При протекании постоянного тока в обмотке действует закон Ома: , где R – величина неизменная для данной катушки. Повышая напряжение на входе, можно увеличить ток, м.д.с. F и поток Ф. С ростом числа витков также увеличивается м.д.с. и поток. При увеличивание воздушного зазора, магнитное сопротивление растет, ( - уменьшается), поток пропорционально уменьшается.

Из электротехники известно, что индуктивность равна:

,

где Ψ – потокосцепление, равно:

откуда

т.е. с уменьшением зазора δ индуктивность L и магнитный поток Φ возрастают.

.