Магнитные цепи

В приближенных расчетах магнитных цепей принимают, что  магнитный поток на всех участках цепи остается одним и тем же, хотя на самом деле в магнитной цепи образуются также потоки рассеяния Фр, которые замыкаются по воздуху, а не следуют по пути магнитопровода.

В расчетах магнитных  цепей различают прямую и обратную задачи.

Прямая задача

Задано: 1) геометрические размеры магнитной цепи; 2) характеристика B = f(H) (кривая намагничивания) ферромагнитных материалов, из которых выполнена магнитная цепь; 3) магнитный поток Ф, который надо создать в магнитной цепи. Требуется найти намагничивающую силу обмотки F = IW. Решение задачи рассматривается применительно к магнитопроводу. (рисунок 7).

 

Рисунок 7. Магнитная цепь

 

1. Магнитная цепь разбивается  на ряд участков с одинаковым  поперечным сечением S, выполненном  из однородного материала.

2. Намечается путь  прохождения средней магнитной линии (на рис. 4.7 показано пунктиром).

3. Так как магнитный поток на всех участках цепи остается постоянным, то магнитная индукция B = Ф / S на каждом из участков и напряженность магнитного поля Н неизменны. Это позволяет сравнительно просто определить значение     для контура, образованного средней магнитной линией, а следовательно, найти искомую величину намагничивающей силы, поскольку   .

Запишем интеграл      в виде суммы интегралов с границами интегрирования, совпадающими с началом и концом каждого участка цепи.

                            (6)

где: L1 и L2 – длины ферромагнитных участков цепи [м].

d – ширина воздушного  зазора, [м].

4. Значения Н1 и Н2  определяют по известным величинам  магнитной индукции В с помощью  кривых намагничивания, соответствующих ферромагнитных материалов.

А для воздушного зазора

                                                                             (7)

Обратная задача

Задано:

1) Геометрические размеры магнитной цепи;

2) Характеристики ферромагнитных материалов;

3) Намагничивающая сила обмотки F.

Требуется определить магнитный  поток Ф. Непосредственное использование формулы

                                                                                                  (8)

для определения магнитного потока Ф оказывается невозможным, поскольку магнитное сопротивление цепи переменное и само зависит от величины магнитного потока. Такие задачи решаются методом последовательного приближения в следующем порядке. Задаются рядом произвольных значений магнитного потока в цепи и для каждого из этих значений определяют необходимую намагничивающую силу обмотки так, как это делается при решении прямой задачи.

По полученным данным строят кривую Ф(F) – вебер-амперную характеристику. Имея эту зависимость, нетрудно для заданного значения намагничивающей силы найти величину магнитного потока.

Для оценки необходимого значения Ф можно пренебречь сопротивлением ферромагнитного участка и посчитать  поток, который получится под  действием намагничивающей силы F при сопротивлении воздушного участка. Это значение Ф заведомо больше расчетного.

Остальные значения можно  давать меньше.

                                                                                                (9)

 

Заключение

 

Магнитная цепь – это совокупность немагничивающих сил, ферромагнитных участков и других сред, по которым замыкается магнитный ток. Магнитные цепи могут быть простыми и сложными; однородными и неоднородными (напряженность магнитного поля постоянна или непостоянна); разветвленными и неразветвленными (поток разветвления или нет).

Магнитное поле, одна из форм электромагнитного поля. Создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми магнитными моментами, а также переменным электрическим полем. Действует на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом. Характеризуется магнитной индукцией (или напряженностью). Индукция магнитного поля Земли (в единицах СИ) около 0,00005 Тл, наиболее сильными крупномасштабными магнитными полями обладают нейтронные звезды (около 100 млн. Тл).

В лабораторных условиях и технике для получения постоянного магнитного поля (0,05 - 25 Тл) используют постоянные магниты, электромагниты, сверхпроводящие соленоиды. Импульсные сверхсильные магнитные поля (160 - 1000 Тл) получают при помощи импульсных соленоидов и методом направленного взрыва. Технические применения магнитного поля (наряду с электрическим полем) лежат в основе всей электротехники, радиотехники и электроники. Магнитные поля используются в дефектоскопии, для удержания горячей плазмы в условиях управляемого термоядерного синтеза, в ускорителях заряженных частиц и т.д.

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Иванов-Смоленский А.В., Гончаров В.И., Ширинский С.В. Расчет электромагнитных полей и параметров электрических машин. М.: Издательский дом МЭИ, 2006.
2. Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов. Магнитные цепи, поля и программа FEMM.-М.: Изд. Центр «Академия», 2005.
3. Иванов-Смоленский А.В. В 2-х томах. – М.: Издательство МЭИ, 2004.
4. Копылов И.П. Электрические машины.: Учеб. Для вузов. – 4-е изд., испр. – М.: Высш. Шк., 2004.