3. Магнитные цепи

В электрических машинах и аппаратах магнитные поля в большинстве случаев создаются электромагнитами, реже для этой цели используют постоянные магниты.

По электромагнитным свойствам магнитные цепи можно разделить на следующие группы:

1. Магнитные цепи с постоянной МДС (магнитные цепи постоянного тока): питание обмоток таких цепей осуществляется постоянным током;

2. Магнитные цепи с переменной МДС (магнитные цепи переменного тока): питание обмоток таких цепей осуществляется переменным током;

3. Магнитные цепи с постоянной и переменной МДС (магнитные цепи постоянного и переменного тока): питание части обмоток осуществляется постоянным током, остальных переменным током;

4. Магнитные цепи с постоянными магнитами. К таким цепям относятся устройства, в которых для получения магнитного потока используют постоянные магниты.

По своей конфигурации магнитные цепи делятся на разветвленные и неразветвленные.

Данные цепи в свою очередь подразделяются на симметричные и несимметричные.

Симметричной магнитной цепью является такая цепь, в которой условия для прохождения магнитных потоков от точки разветвления общего магнитного потока одинаковы для каждой ветви, то есть одинаковы материал и геометрические размеры магнитопровода. Симметричные магнитные цепи достаточно широко распространены.

Кроме того, магнитные цепи могут быть однородными и неоднородными. В однородной цепи условия для прохождения магнитного потока вдоль неразветвленного участка цепи не изменяются, то есть сечение и материал остаются постоянными.

При расчете магнитных цепей возникают две задачи: прямая и обратная.

Прямая задача сводится к расчету магнитодвижущей силы катушки или системы катушек, необходимой для создания заданного магнитного потока Ф.

В обратной задаче требуется найти магнитный поток Ф при заданной магнитодвижущей силе.

Расчет магнитной цепи производят с помощью законов для магнитных цепей. Рассмотрим эти законы.

4. Основные законы магнитной цепи

4.1. Закон полного тока

Закон полного тока определяет взаимную обусловленность протекания тока и возникновения магнитного поля.

Линейный интеграл вектора напряженности магнитного поля вдоль замкнутого контура равен алгебраической сумме токов, проходящих сквозь поверхность, ограниченную этим контуром (полный ток).

Математическим выражением этого закона служит следующая формула:

,

где – вектор напряженности магнитного поля;

– вектор бесконечно малого элемента контура, по которому осуществляется обход;

α – угол между векторами и ;

– токи, пронизывающие контур.

Ток , пронизывающий контур l, считается положительным, если принятое направление обхода контура и направление этого тока связаны правилом буравчика (правого винта).

Для катушки индуктивности с числом витков w закон полного тока имеет вид:

,

где F – магнитодвижущая сила.

Таким образом, МДС вызывает в магнитной цепи магнитный поток Ф подобно тому, как э.д.с. вызывает ток в электрической цепи.

На схемах МДС указывают стрелкой, положительное направление которой совпадает с направлением движения буравчика (правого винта), если вращать его по направлению тока в обмотке. Единица измерения Ампер-витки, или просто Ампер (А).

В магнитных цепях, по аналогии с электрическими цепями, действуют законы Ома и правила Кирхгофа