Аналогия магнитных и электрических цепей.
Закон полного тока для магнитный цепей аналогичен второму закону Кирхгофа для ЭЦ. Можно провести и другую аналогию между ЭЦ и МЦ (см.приложение 1),что позволит изображать магнитные цепи в виде эквивалентных схем замещения и упростить порядок их рассчета.
На основе приведенной аналогии при расчете магнитных цепей часто пользуются эквивалентными схемами замещения. Так, как магнитная цепь ,приведенная на рис.9,а, может быть представлена в виде эквивалентной схемы рис.9,б,где Iw-намагничивающая сила катушек статора; - нелинейные магнитные сопротивления стальных участков магнитопровода: статора, ротора, полюса, полюсного наконечника; , –линейные ,магнитные сопротивления воздушных участков магнитопровода: рабочего зазора ,сопротивлений рассеяния.
Катушки, располагаемые на полюсах 1 , создают намагничивающую силу ,которая в свою очередь создает магнитные потоки. Рабочий поток замыкается по статору 3 с магнитным сопротивлением полюсы 1с сопротивлением ,полюсные наконечники 2 с сопротивлением , и ротор 4 с сопротивлением .Помимо рабочего потока возникают рассеяния замыкающиеся через магнитные сопротивления .
Рис.9.Конструктивная схема электродвигателя.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Назовите основные виды электромагнитных устройств?
2. Чем электромагнитное реле отличается от электромагнита?
3. Провидите аналогию между электрическими и магнитными величинами?
4. Запишите выражение для магнитного сопротивления и закон Ома для магнитной цепи?
РАСЧЕТ МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ
ПОСТОЯННОГО ТОКА.МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
Задачи расчета
Расчет магнитных цепей сводится:
· к определению намагничивающей силы (н.с),необходимой для создания заданной величины магнитного потока Ф-прямая задача;
· определению потоков Ф на отельных участках цепи при заданном значении намагничивающей силы – обратная задача.
При этом известны геометрические размеры для всех участков магнитопровода (площадь сечения S и длина l) и марки материалов, т.е их кривые намагничевания.
Алгоритм расчета
Прямая задача при решении не вызывает особых трудностей и сводится к обычным аналитическим методам с применением кривых намагничивания. Алгоритм расчета при этой следующий.
1. Весь магнитопровод разбивается на ряд однородных участков с одинаковыми площадями сечения , определяются длины этих участков .
2. Для заданного ,определяется индукция на каждом участке.
3. В соответствии с кривой намагничивания B(H),заданной графически или в виде таблиц в справочниках, для ферромагнитных участков с найденными значениями определяется напряженность на каждом участке. Для воздушных участков напряженность определяется по формуле.
8*
4.Для полученных напряженностей магнитного поля участков известных длин по закону полного тока определяется н.с катушки.
Обратная задача-определение потока Ф по намагничивающей силе -решается методом последовательного приближения(итерации).Суть заключается в том, что задаются некоторым значением потока и решают прямую задачу .Если вычисленное значение больше заданного значения ,то уменьшают и вновь решают прямую задачу. И так до тех пор пока вычисленное значение н.с не станет равно заданному.
Особенности расчета
Следует отметить, что точность расчета электромагнитных устройств в пределах 10%...20% считается вполне удовлетворительной. Это вызвано в первую очередь тем,что в отличие от электрического тока магнитный поток имеет возможность распространятся и через воздушные промежутки , образуя потоки рассеивания (10%...15% основного потока).Кроме того, зависимость B(H) неоднозначна а, в справочнике приводиться основная кривая намагничивания. Все это снижает точность расчета магнитных цепей ,так как требует принятия тех ли иных допущений.
Свойство электрического тока возбуждать магнитное поле и способность магнитного поля катушки запасать энергию широко используется в технике , в частности в измерительных приборах, электромагнитах, электродвигателях, и т.д. Механическая работа ,совершаемая при перемещении подвижных элементов электромагнитных устройств определяется запасенной магнитной энергией в воздушном зазоре.
Конструктивные схемы электромагнита могут быть самыми разнообразными ,но основных элементов три :сердечник ,катушка и якорь(подвижный элемент).
Сила с которой сердечник притягивает якорь под действием энергии электромагнитного поля, называется электромагнитной силой Эта сила измеряется в ньютанах (Н).
Она может быть определена через индукцию в воздушном зазоре или магнитный поток Ф или намагничивающую силу в воздушном рабочем зазоре и конструктивные размеры магнитопровода
0,5
В приложении 2 приведен пример расчета магнитной цепи электромагнита поворотного типа.