Основные параметры магнитного поля

Электротехника

(базовый курс)

Часть II

Учебное пособие

для специальности 15.02.07

“Автоматизация технологических процессов и производств”

Пермь, 2016

Автор : кандитат технических наук доцент Хлыбов Александр Борисович

Рекомендовано предметной цикловой комиссией электротехнических дисциплин

Протокол №7 от 28 марта.2016г

Оглавление

Магнитные цепи2

Магнитные цепи на постоянном токе 2

Основные параметры постоянного тока 4

Физика ферромагнитных материалов 5

Закон полного тока 7

Электромагнитные устройства .Аналогия магнитных и электрических цепей 9

Электромагнитное поле 11

Электрические машины 12

Аналогия магнитных и электрических цепей 13

Расчет магнитных цепей постоянного тока. Магнитные цепи переменного тока15

Задачи расчета 15

Алгоритм расчета 15

Особенности расчета 16

Магнитные цепи на переменном токе. Магнитные потери 18

Приложение 1Аналогия электрических и магнитныхцепей 22

Приложение2 Расчет магнитной цепи электромагнита 24

МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

Индукционное и силовое действия магнитного поля

В основу работы большинства электромеханических преобра­зователей — электрических двигателей (рис. 1 а), генераторов, датчиков, трансформаторов, электромагнитов, реле (рис. 1 б), электромеханических измерительных приборов и др. — положе­но индукционное и силовое действия магнитного поля.

Индукционное действие основано на том, что в проводнике, движущемся в магнитном поле, индуктируется ЭДС.

На этом принципе построены электрические генераторы, дат­чики, трансформаторы и др.

Рис 1.Электродвигатель (а) и электромагнитное реле (б)

Рис 2.Источники магнитного поля

а-электромагнит б-постоянный магнит

Силовое действие основано на том, что на проводники с то­ком и детали из ферромагнитного материала, помещенные в магнитное поле, действуют электромагнитные силы.

На этом принципе построены электродвигатели, электромагни­ты, реле и измерительные приборы.

Все эти приборы и устройства могут работать как на постоян­ном, так и на переменном токе. Соответственно следует разли­чать магнитные цепи постоянного и переменного токов. Рассмот­рим вначале магнитные цепи постоянного тока, в которых посто­янное магнитное поле создается за счет постоянного тока, проте­кающего по обмотке, расположенной на каркасе (рис. 2, а), либо за счет постоянных магнитов

N — S (рис. 2, б).

Под магнитной цепью (МЦ) будем понимать совокупность те и сред, представляющих собой путь, по которому замыкается магнитный поток.

Для получения требуемой ЭДС или электромагнитной силы необходимо создание магнитного поля с определенными характе­ристиками.

Основные параметры магнитного поля

При протекании тока I по проводнику вокруг проводника об­

разуются замкнутые магнитные линии, характеризуемые по интенсивности и направлению вектором магнитной индук­ции В, касательным к магнитным силовым линиям (рис. 4.3, а). Магнитная индукция В измеряется в теслах (Тл) и зависит не только от тока /, но и от среды, в которой создается магнит­ное поле.

Рис 3.Направление вектора магнитной индукции (а)петля гистерезиса (б) схема поясняющая суть потокосцепления(в)

При этом степень участия среды в образовании магнитного поля характеризуется абсолютной магнитной проницаемостью _а = ₀, где ₀= Гн/м— магнитная постоянная (магнитная проницаемость) вакуума;

₀ — относительная магнитная проница­емость среды.

В зависимости от величины ц различают две большие группы материалов:

· ферромагнетики — 1 (Fe, Со, Ni и их сплавы);

· немагнитные материалы — u 1 (Си, Ag, А1, дерево, воз­дух и т.д.).

Отношение магнитной индукции В к магнитной проницаемости ц определяет одну из важнейших характеристик магнит­ного поля — его напряженность

Н = B/ _а (А/м).

Если для немагнитных материалов 1 остается величиной постоянной, то для ферромагнетиков ц — величина переменная и зависимость В(Н) — не только нелинейна, но и неоднозначна, т.е. зависит от направления протекающего тока, а следовательно, от напряженности Н (рис. 3, б). Это связано с особой структурой ферромагнитных материалов.