6.2.1. Назначение и типы магнитных цепей

Магнитная цепь - это совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий магнитодвижущей силы, магнитного потока и разности магнитных потенциалов.

Различают: - магнитные цепи с постоянными магнитами; - магнитные цепи, в которых магнитный поток создается постоянным или переменным током, протекающим в одной или нескольких обмотках, размещённых на ферромагнитных сердечниках.

Обычно в электромагнитных устройствах стремятся на пути магнитного потока разместить ферромагнитные материалы2с относительной магнитной проницаемостью= 500…5000, чтобы уменьшить величину тока намагничивающей обмотки1(рис. 6.8,а). Однако между частями магнитопровода неизбежны воздушные зазоры (рис. 6.8,б), или магнитопровод специально изготавливают с регулируемым зазором3(см. рис. 6.8,а) с магнитной проницаемостьюа0= 410-7Гн/м.

В низкочастотных устройствах (f< 1000 Гц) катушки размещают на ферромагнитных сердечниках, что приводит к многократному усилению магнитных потоков и их концентрации в самом ферромагнитном материале, и, как следствие, создается нужная конфигурация магнитного поля и магнитной цепи. Например, в четырёхполюсном генераторе постоянного тока (рис. 6.8,б), катушки4возбуждения магнитного потокаФразмещены на полюсах статора; магнитные силовые линии проходят через соседние северныйNи южныйSполюсы, замыкаясь через статор3и цилиндрический якорь1, при вращении которого в расположенной на нём обмотке индуктируется ЭДС. С помощью коллектора и щёток2обмотка якоря подключается к приёмнику энергии.

Если вся магнитная цепь выполнена из одного ферромагнитного материала и имеет одинаковое сечение, то она называется однородной.Магнитная цепь, содержащая материалы с различными магнитными свойствами или имеющая воздушные зазоры, называетсянеоднородной. Магнитная цепь, во всех сечениях которой магнитный потокФодинаков, называетсянеразветвлённой. Вразветвлённоймагнитной цепи потоки на различных участках неодинаковы.

6.2.2. Проявления магнитного поля

В ХIX в. рядом учёных установлена теснейшая связь между магнитными и электрическими явлениями, открыты индукционное и электродинамическое воздействия магнитного поля, лежащие в основе функционирования большинства современных электротехнических устройств.

В частности, в 1820 г. Ампер произвёл опыты, в которых обнаружил механическое воздействие (электродинамическое действие) магнитного поля на проводник с током и между проводниками с токами. В магнитном поле всегда запасена энергия, Она соответствует работе, затраченной на создание поля, и преобразуется в другие виды энергии, когда поле исчезает. Величину механической силы определяют, приравнивая механическую работу перемещения проводника изменению магнитной энергии поля.

В 1831 г. Фарадей сообщил об открытии явления электромагнитной индукции. Он обнаружил индукционноедействие магнитного поля - возникновение электрического тока в контуре, движущемся относительно магнита или относительно другого контура с током.

В 1833 г. Ленц установил правило определения индуктированного тока, выражающее фундаментальный принцип электродинамики - принцип электромагнитной инерции, а в 1873 г. Максвелл изложил в математической форме и расширил основные физические идеи Ампера, Фарадея и Ленца.