![]() |
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Магнитные цепи постоянного тока.
Магнитное поле рассматривается как особый вид материи, которая воздействует с определенной по значению и направлению силой на магниты и проводники с током, помещенные в это поле. Пропущенный по какой-либо обмотке электрический ток создает магнитный поток Основными величинами при технических расчетах являются векторы магнитной индукции где Как известно, потоком вектора индукции в через некоторую поверхность
Рис 2.1 Если во всех точках поверхности имеется одинаковая индукция Напряженность магнитного поля
Таблица 2.1 Единицы в технических расчетах :
Коэффициент магнитной проницаемости Для вакуума (и воздуха) где и технике все материалы разделяются на ферромагнитные и неферромагнитные материалы. Закон полного тока, полученный опытным путем, лежит в основе расчета всех магнитных цепей. Линейный интеграл от произведения напряженности на элемент длины контура равен алгебраической сумме токов, пронизывающих этот контур, т.е.
Рис 2.2 Назовем полный ток Если напряженность
В уравнении под Уравнение Расчет магнитной цепи. Магнитной цепью называется совокупность ферромагнитных и других устройств, служащих для замыкания магнитного потока. Магнитный поток необходим в электромашинах, аппаратах для получения ЭДС или электромагнитной силы. Магнитная цепь может состоять только из ферромагнитных материалов или из ферромагнитных материалов и воздуха (рис. 2.З а, б). Магнитные цепи подразделяются на разветвленные (рис. 2.3.в) и неразветвленные (рис.2.3а, б).В свою очередь,
Рис 2.3 разветвленные магнитные цепи делятся на симметричные (рис.2.4а и несимметричные (рис. 2.46). Разветвленная магнитная цепь на рис. 2.3в при
Рис 2.4 При расчете магнитных цепей различают прямую и обратную задачи. Прямая задача, - по заданной индукции или потоку на каком-либо участке цепи при известных геометрических размерах и ферромагнитных свойствах всей цепи определить намагничивавшую силу, т.е. ампервитки Обратная задача - по заданной намагничивающей силе Расчет неразветвленной магнитной цепи практически ведут по следующей схеме (рис. 2.5).: заданным является магнитный поток Рис 2.5 Затем выполняют эскиз магнитной цепи (двигателя, - трансформатора, пускателя и т.д.) и выбирают материал для каждого участка магнитной цепи; потом задается среднее значение индукции для каждого участка. Потоком рассеяния пренебрегаем По закону полного тока Заметим, что индукция может быть разная, но поток
Проведем сравнение. Для электрическоготока
магнитная цепь электрическая цепь
и изобразить электрическую модель магнитной цепи - схему замещения (рис. 2.6) Рис 2.6 Очевидно, что магнитные цепи являются нелинейными.
![]()
Ввиду этого можно составить порядок расчета магнитных цепей (прямая задача):
Особенности расчета разветвленных магнитных цепей. Разветвление потока Для разветвленной магнитной цепи можно сформулировать I. Закон Кирхгофа: сумма потоков, приходящих к узлу, равна сумме потоков, уходящих от узла. Сумма здесь арифметическая. II. Закон Кирхгофа: сумма намагничивающих сил равна сумме магнитных напряжений.
воздушным зазором (рис. 2.8а).
Индукция в воздушном зазоре Определить необходимую намагничивающую силу, т.е. Решение. Составим по конструктивной схеме схему замещения (рис 2.8б). Здесь Рис 2.8
С другой стороны, По кривым намагничивания для Тогда Поток Индукция По кривым намагничивания Необходимая намагничивающая сила Зададимся током в катушке Из решения этой задачи можно сделать важные выводы: 1. Магнитное напряжение в воздушных зазорах во много раз больше, чем в металле, т.е. 2. Если задана намагничивающая сила Индукционное действие магнитного поля. Явление электромагнитной индукции открыто Фарадеем (в 1831 г.) и заключается в том, что при изменении магнитного потока
Рис 2.9 Направление этой ЭДС определяется по правилу Ленца (1835 г.), заключающемуся в том, что возникает ЭДС такого направления, что обусловленный ею ток и связанные с ним механические силы противодействуют изменению магнитного потока. Направление индуктированной ЭДС определяем правилом Ленца, или правилом правой руки: Этим уравнением определяется не только модуль, но и направление индуктированной ЭДС. Для предыдущего примера действие магнитного потока, направленного к нам из-за чертежа, обусловит возникновение положительной ЭДС и тока с направлением, обратный приведенному на рисунке. Если катушка имеет
Алгебраическая сумма потоков, сцепленных со всеми витками катушки, называется ее потокосцеплением Если все В общем случае
В электромашинах постоянного тока изменения магнитного потока сквозь контур происходят благодаря движению проводников в магнитном поле электромагнитов, причем проводники располагаются перпендикулярно направлению магнитных линий, а направление их движения - перпендикулярно как направлению магнитных линий, так и направлению оси проводника. Разберем пример 2.2, представленный на рис. 2.10. Пусть за
Тогда согласно уравнению Рис 2.10 направлены за чертеж, то на верхнемконцепровода Потенциал направлены за чертеж, то на верхнем конце провода потенциал будет более высоким (" +" ), чем на нижнем. Так как ЭДС возникает в проводнике, находящемся в данном магнитном поле (независимо от того, входит ли этот проводник в замкнутый контур или нет), то здесь знак " -" может быть опущен и Индуктивность. По закону электромагнитной индукции Если магнитный поток создается в конуре собственным током, то это явление носит название самоиндукции, если создается магнитное поле в неферромагнитной среде, то сцепленный с ним магнитный поток, а следовательно, и потокосцепление
Последнее уравнение устанавливает связь между ЭДС самоиндукции и скоростью изменения тока в цепи. Знак " -" указывает на то, что при возрастании тока (при Размерность Когда все витки катушки пронизаны одним и тем же потоком Самоиндукция играет ту же роль, что и в механике масса
причем как и масса, индуктивность является параметром системы, тогда как В цепях постоянного тока индуктивность проявляет себя только в моменты включения или выключения цепи, а также при изменении потребляемой цепью мощности. Энергия магнитного поля. Возникновение магнитного поля всегда связано с затратой энергии, которая запасается в магнитном поле. Рассмотрим возникновение поля в катушке, имеющей
тогда энергия
Если Это выражение аналогично кинетической энергии Энергия магнитного поля используется в сварке, в приборах (реле, пускателях и т.д.). Подъемная сила электромагнитов. Схема электромагнита показана на рис. 2.11. Напишем уравнение, определяющее энергию магнита:
Энергия в воздушном зазоре
где х - воздушный зазор;
Окончательно подъемная сила электромагнита
Рис 2.11
Вопросы для самопроверки
1. Что называется магнитным полем? 2. Как усилить магнитное поле проводника с током? 3.Что такое магнитная индукция, магнитный поток, напряженность магнитного поля, единицы их измерения? 4. Каков порядок решения прямой задачи расчета магнитной цепи? 5. Как формулируются закон Ома для магнитной цепи, первый и второй законы Кирхгофа? 6. В чем заключается явление электромагнитной индукции, как определяется направление индуктированной ЭДС? 7. Чему равна энергия магнитного поля катушки, имеющей неферромагнитный сердечник? 8. Что такое электромагнит? От чего зависит подъемная сила электромагнита? 9. Что такое индуктивность? 10. Какова роль ЭДС самоиндукции, ее физический смысл?
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-05-17; Просмотров: 347; Нарушение авторского права страницы