По учебной дисциплине ОП.14. «Электротехника и электронная техника»

Рассмотрим конкретный пример

Для магнитной цепи, приведенной на рис.1, заданы размеры цепи в см., материал сердечника, число витков обмоток, магнитный поток Ф = 1,5 ∙10^-3 Вб. Вертикальные стержни изготовлены из литой стали, горизонтальные ярма – из чугуна. Обе обмотки соединены последовательно и встречно. Определить силу тока в обмотках и индуктивность каждой катушки.

Дано: Ф = 1,5 ∙10^-3 Вб;

Стержни – литая сталь;

Ярма – чугун;

Соединение обмоток – встречно;

ω_{1 =} 1000; ω₂ = 400.

Найти: I -?, L₁ -?, L₂ -?.

 

L1   ω1 = 1000

L2

ω2 = 400

Рис.1 Простая неразветвленная магнитная цепь

Решение:

1. Из чертежа определяем сечение сердечника на каждом участке и длину средней магнитной линии:

S₁ = S₂ = 4 x 5 = 20см² = 20 ∙10^-4м²;

S₃ = S₄ = 6 x 5 = 30см² = 30 ∙10^-4м²;

l₁ = l₂ = 26 см = 0,26 см (пренебрегаем l₀);

l₃ = l₄ = 22+ 4/2 + 4/2 + 6/2 + 6/2 = 32 см = 0,32 м.;

2. Магнитная индукция на каждом участке:

В₁ = В₂ = В₀ = = = 0,75 Тл;

В₃ = В₄ = = = 0,5 Тл;

3. По таблице, зная магнитную индукцию, определяем напряженность магнитного поля на ферромагнитных участках:

Н₁ = Н₂ = 632 А/м; Н₃ = Н₄ = 2200 А/м;

4. Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре:

Н₀ = = А/м;

5. Закон полного тока для магнитной цепи, учитывая встречное включение обмоток:

Iω₁ – Iω₂ = H₁L₁+H₂L₂+H₃L₃+H₄L₄+H₀L₀;

I ∙1000 – I ∙400 = 632 ∙0,26 + 632 ∙0,26 + 2200 ∙0,32+ 2200 ∙0,32+0,6 ∙10⁶ ∙0,05;

600∙I = 2036;

I = 2036/600;

Отсюда сила тока в обмотках I = 3,4A

6. Потокосцепление первой обмотки: ψ₁ = Ф ∙ω₁ = 1,5∙10^-3 ∙1000 =

= 1,5 Вб;

7. Потокосцепление второй обмотки: ψ₂ = Ф ∙ω₂ = 1,5∙10^-3 ∙400 = 0,6 Вб;

8. Индуктивность первой катушки: L₁ = ψ₁/I = 1,5 / 3,4 = 0,441 Гн;

9. Индуктивность второй катушки: L₂ = ψ₂/I = 0,6 / 3,4 = 0,176 Гн.

Ответ: I = 3,4 A; L₁ = 0,441 Гн; L₂ = ψ₂/I = 0,176 Гн.

Задание на выполнение практической работы

Таблица 1. Выбор варианта

№ по списку

№ варианта

Перед выполнением заданий, осуществите следующие действия:

· приготовьте линейку, транспортир, простой карандаш, ластик, шариковую ручку синего цвета, калькулятор;

· приготовьте листы бумаги формата А4 (желательно разлинованные в клетку), начертите простым карандашом с лицевой стороны листов рамку со следующими полями (слева – 2 см, справа, сверху, снизу – 0,5 см.);

· на листе с рамкой сверху по центру выполните следующую надпись:

Практическая работа № 3

по учебной дисциплине ОП.14. «Электротехника и электронная техника»

на тему:

«Расчет неразветвленных магнитных цепей»

· теперь можете приступать к выполнению заданий.

Задание 1. Изучите методические рекомендации по выполнению практической работы, отражённые выше. На основании изучения рекомендаций, письменно ответьте на следующие вопросы:

1. Сформулировать и записать закон полного тока для магнитной цепи?

2. Какие величины определяют в результате решения прямой и обратной задачи расчета магнитной цепи?

3. Начертите неразветвленную и разветвленную магнитные цепи и покажите пути, по которым замыкаются магнитные потоки.

Задание 2. Выполнить расчет параметров ЭЦ согласно варианту, указанному в таблице 1.

Магнитная цепь, схема которой приведена на рисунке 1, состоит из двух вертикальных стержней и двух горизонтальных ярем. Размеры цепи заданы в сантиметрах. В магнитной цепи имеются два воздушных зазора. На ярмах расположены обмотки, числа витков которых ω₁ и ω₂.

1. Начертить схему магнитной цепи. Данные для своего варианта взять из таблицы 1.

2. Рассчитать магнитную цепь для заданного варианта, данные для которого сведены в таблицу 2.

3. выполнить необходимый расчет.

Примечание: кривые намагничивания сведены в таблицу 3. «Значение напряженности магнитного поля».

4. Определить:

1) необходимую силу тока в обмотках для получения в сердечнике заданного магнитного потока Ф;

2) индуктивность обеих обмоток.

А

А-А

d

e

e

f

a

c

c

А

a

b

u

L2

L1

 

 

 

Рисунок 1. Схема магнитной цепи

 

Вариант

Материал

Число витков

Включе-ние обмоток

Ф, Вб

a

b

c

d

e

f

стержней

ярем

ω1

ω2

Сталь Э11

Э42

Встречно

3 ∙10-3

0,05

Литая ст.

Чугун

Согласно

2,4 ∙10-3

0,1

Чугун

Лит. сталь

Встречно

2,7 ∙10-3

0,05

Э42

Э11

Согласно

2,5 ∙10-3

0,1

Лит. сталь

Э11

Встречно

1,8 ∙10-3

0,05

Лит. сталь

Чугун

Согласно

1,8 ∙10-3

0,1

Лит. сталь

Э11

Встречно

1,6 ∙10-3

0,05

Лит. сталь

Чугун

Согласно

2,3 ∙10-3

0,1

Э11

Чугун

Встречно

2,5 ∙10-3

0,05

Э42

Э11

Согласно

1,8 ∙10-3

0,1

Таблица 2. Исходные данные

 

Таблица 3. Кривые намагничивания различных материалов

Индукция, В, (Тл)	Напряженность магнитного поля Н, (А/м)
Э11	Э42	Литая сталь	Чугун
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6				-
1,7			-	-
1,8			-	-

По итогам выполнения заданий оформить отчёт, содержащий следующие разделы:

1. Номер практической работы.

2. Тема практической работы.

3. Номер варианта.

4. Ответы на контрольные вопросы.

5. Выполненные расчетные задания.