- •Синхронный генератор
- •Устройство синхронного генератора
- •Внешние характеристики синхронного генератора
- •Регулировочные характеристики синхронного генератора
- •Синхронный двигатель Назначение и область применения
- •Устройство синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов
- •Пуск синхронного двигателя
- •Угловая и механическая характеристика синхронного двигателя
- •U-образная характеристика синхронного генератора
- •Основные понятия о магнитных цепях и методах их расчета Магнитные силы переменной и постоянной магнитодвижущей силы
- •Катушка с ферромагнитным сердечником
- •Генераторы постоянного тока
- •Классификация генераторов постоянного тока
- •Характеристики генераторов
- •Характеристики генераторов независимого возбуждения
- •Сравнение характеристик генераторов
- •Двигатели постоянного тока Устройство, принцип действия
- •Пуск двигателей постоянного тока
- •Механические характеристики электродвигателей постоянного тока
- •Регулирование частоты вращения машин постоянного тока
Основные понятия о магнитных цепях и методах их расчета Магнитные силы переменной и постоянной магнитодвижущей силы
Как известно из курса физики, вокруг проводника с током появляется магнитное поле. Интенсивность магнитного поля характеризуется векторной величиной: напряженностью магнитного поля , измеряемой в амперах на метр (A/м). Интенсивность магнитного поля характеризуется также вектором магнитной индукции , измеряемой в теслах (Тл). Напряженность магнитного поля не зависит, а магнитная индукция зависит от свойств окружающей среды.
где μ0 - абсолютная магнитная проницаемость, Гн/м;
μ - относительное значение магнитной проницаемости, безразмерная величина;
μ0 = 4π·10-7 Гн/м.
В зависимости от величины относительной магнитной проницаемости, все вещества делятся на три группы.
К первой группе относятся диамагнетики: вещества, у которых μ< 1. Ко второй группе относятся парамагнетики, вещества с μ >1. К третьей группе относятся ферромагнетики, вещества с μ >> 1.
К ферромагнетикам принадлежат железо, никель, кобальт и многие сплавы из неферромагнитных веществ. Магнитной цепью называется совокупность устройств, содержащих ферромагнитные вещества. Процессы в магнитных цепях описываются с помощью понятий магнитодвижущей силы, магнитного потока. Магнитным потоком называется поток вектора магнитной индукции через поверхность S
. Магнитный поток измеряется в веберах (Вб). Источником магнитодвижущей силы является либо постоянный магнит, либо электромагнит (катушка, обтекаемая током). Магнитодвижущая сила электромагнита
где I - ток, протекающий в катушке; W - число витков катушки. В магнитных цепях используется свойство ферромагнитного материала тысячекратно усиливать магнитное поле катушки с током за счет собственной намагниченности.
Расчет магнитных цепей
Основным законом, используемым при расчетах магнитных цепей, является закон полного тока.
(4.1)
Он формулируется следующим образом: линейный интеграл вектора напряженности магнитного поля по замкнутому контуру равен алгебраической сумме токов, охватываемых этим контуром. Если контур интегрирования охватывает катушку с числом витков W, через которую протекает ток I, то алгебраическая сумма токов , где F - магнитодвижущая сила.
Обычно контур интегрирования выбирают таким образом, чтобы он совпадал с силовой линией магнитного поля, тогда векторное произведение в формуле (9.1) можно заменить произведением скалярных величин H·dl. В практических расчетах интеграл заменяют суммой и выбирают отдельные участки магнитной цепи таким образом, чтобы H1, H2, . . . вдоль этих участков можно было считать приблизительно постоянными. При этом (9.1) переходит в
(4.2)
где l1, l2, …, ln - длины участков магнитной цепи; H1·l1, H2·l2 - магнитные напряжения участков цепи. Магнитным сопротивлением участка магнитной цепи называется отношение магнитного напряжения рассматриваемого участка к магнитному потоку в этом участке
,
где S - площадь поперечного сечения участка магнитной цепи, l - длина участка.
Рассмотрим расчет магнитной цепи, изображенной на рис. 4.2.
Ферромагнитный магнитопровод имеет одинаковую площадь поперечного сечения S. lср - длина средней силовой линии магнитного поля в магнитопроводе; δ - толщина воздушного зазора. На магнитопроводе размещена обмотка, по которой протекает ток I. Рис. 4.2
Прямая задача расчета магнитной цепи заключается в том, что задан магнитный поток Ф и требуется определить магнитодвижущую силу F. Определим магнитную индукцию в магнитопроводе
.
По кривой намагничивания найдем значение напряженности магнитного поля H, соответствующее величине В. Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре
.
Магнитодвижущая сила обмотки
.
При обратной задаче расчета магнитной цепи по заданному значению магнитодвижущей силы требуется определить магнитный поток. Расчет такой задачи выполняется с помощью магнитной характеристики цепи F = f(Ф). Для построения такой характеристики необходимо задаться несколькими значениями Ф и найти соответствующие значения F. С помощью магнитной характеристики по заданной магнитодвижущей силе определяется магнитный поток.
Магнитные цепи переменной магнитодвижущей силой
Физические процессы в цепях переменного тока, содержащих катушку со стальным сердечником, имеют ряд особенностей по сравнению с процессами в цепях постоянного тока. Эти особенности оказывают существенное влияние на конструктивное выполнение и технические характеристики электрических аппаратов и машин переменного тока.
Ферромагнитные элементы в цепях переменного тока имеют дополнительные потери в сердечнике на гистерезис и вихревые токи. Для снижения потерь стальной сердечник выполняют шихтованным из тонких изолированных друг от друга пластин.