Основные понятия о магнитных цепях
Работа многих электротехнических устройств основана на использовании индукционного и силового действия магнитного поля
Индукционное действие магнитного поля состоит в том, что в катушке, пронизываемой переменным магнитным потоком, а также в проводнике, движущемся относительно магнитного поля, индуктируется ЭДС. Силовое действие магнитного поля заключается в том, что на электрические заряды, проводники с токами и детали из ферромагнитных материалов, находящиеся в магнитном поле, действуют электромагнитные силы. Для получения требуемой ЭДС или силы в электромагнитном устройстве должно быть создано магнитное поле определенной интенсивности и направленности действия. С этой целью в каждом электромагнитном устройстве имеется магнитная цепь (магнитная система), состоящая из магнитопровода, выполняемого в общем случае из различных ферромагнитных материалов, и одной или нескольких намагничивающих обмоток. Магнитная проницаемость m = mo×mr, относительная магнитная проницаемость - mr, магнитная проницаемость в вакууме - mo= 4p10-7. По магнитной проницаемости все вещества делятся: на диамагнетики m < mo, парамагнетики m > mo, ферромагнетики mr >> 1 и m >> mo (кобальт, никель, железо и их сплавы)
свойства магнитных материалов
оценивают по кривой намагничивания.
1. Способность насыщаться (нелинейная зависимость)
2. Способность сохранять магнитное поле без наличия внешнего (память)
Основные законы магнитных цепей
Первый закон Кирхгофа, по которому алгебраическая сумма магнитных потоков в узле магнитной цепи равна 0:
Второй закон Кирхгофа для магнитной цепи или закон полного тока
Циркуляция вектора напряженности магнитного поля Н по замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов, охватываемых этим контуром.
Если контур интегрирования охватывает W витков, то
Закон Ома для участка магнитной цепи длиной ℓср и площадью S.
При напряжении UM между концами участка связь
между напряженностью магнитного поля Н
и индукцией В.
В этом выражении Ф аналогичен току
электрической цепи, а магнитное напряжение –
электрическому напряжению.
Тогда магнитное сопротивление
Расчет однородных магнитных цепей постоянного тока
При расчете магнитных цепей возникают, как правило, две задачи — прямая и обратная. При прямой задаче обычно задаются геометрия цепи, материал и магнитный поток. Нужно определить магнитодвижущую силу. При обратной задаче задаются геометрия, материал и магнитодвижущая сила. Необходимо определить магнитный поток.
Магнитная цепь является однородной, когда во всей цепи В и Н постоянные, т. е. на всех участках цепи один материал и одинаковое сечение.
Прямая задача
а) по заданному потоку Ф вычисляют магнитную индукцию
б) по кривой намагничивания – напряженность магнитного тока B=f(H)
в) по закону полного тока — магнитодвижущую силу
Обратная задача
а) по закону полного тока определяют напряженность магнитного поля
Н = wI/ ℓср
б) по кривой намагничивания находят магнитную индукцию;
в) магнитный поток вычисляют по соотношению Ф= ВS