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 1 с 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.