Расчет магнитной цепи электромагнитов постоянного тока, обмоточных данных. Магнитные цепи электромагнитов переменного тока. Расчет обмоток
ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ
Общие сведения о магнитных цепях аппаратов
а) Магнитная цепь аппарата, основные законы. Электромагниты нашли в аппаратостроении широкое применение и как элемент привода аппаратов (контакторы, пускатели, реле, автоматы, выключатели) и как устройство, создающее силы в муфтах, тормозах и подъемных механизмах.
Конфигурация магнитной цепи электромагнита зависит от назначения аппарата и может быть самой разнообразной.
Основные соотношения для магнитной цепи мы рассмотрим на примере клапанной системы, изображенной на рис. 3.1. Подвижная часть магнитной цепи называется якорем 1. Часть магнитной цепи, на которой сидит намагничивающая катушка 2, называется сердечником 3. Вертикальные и параллельные части магнитопровода 3 и 4 часто называют стержнями.
В клапанной системе якорь может иметь как поступательное движение так и вращательное.
Рис. 3.1. Магнитная цепь клапанной системы
Намагничивающая катушка создает намагничивающую силу (н. с), под действием которой возбуждается магнитный поток. Этот поток замыкается как через зазор б, так и между другими частями магнитной цепи, имеющими различные магнитные потенциалы.
Воздушный зазор б, меняющийся при перемещении якоря, называется рабочим зазором. Соответственно поток, проходящий через рабочий зазор, называется рабочим потоком и обозначается обычно Ф5. Все остальные потоки в магнитной цепи называются потоками рассеяния Фв. Сила, развиваемая 
якорем электромагнита, как правило, определяется потоком в рабочем зазоре Фъ.
|
|
|
Задачей расчета магнитной цепи является либо определение н. с. катушки, необходимой для создания рабочего потока заданной величины (прямая задача), либо определение рабочего потока по известной н. с. катушки (обратная задача). Эти задачи могут быть решены с помощью двух законов Кирхгофа применительно к магнитной цепи.
Согласно первому закону алгебраическая сумма потоков в узле магнитной цепи равна нулю:
 |
(3.1)
Второй закон Кирхгофа можно получить из известного закона полного тока H
 |
(3.2)
где Н — напряженность магнитного поля;
dl— элемент длины, по которому проходит магнитный поток;
— сумма н. с., действующих в контуре.
Помня, что 
, можно написать в виде
, 
(3.3)
S
d l/χ
где S — сечение магнитной цепи; µ— магнитная проницаемость.
Магнитная проницаемость µхарактеризует проводимость магнитного материала цепи. Выражение d l /µ S аналогично сопротивлению элемента электрической цепи dl / xS (где χ — электрическая проводимость материала проводника). Тогда можно представить в виде
|
|
|
 |
(3.4)
где dR dRS — магнитное сопротивление участка длиной- dl .
Падение магнитного потенциала по замкнутому контуру равно сумме намагничивающих сил, действующих в этом контуре. Это и есть второй закон Кирхгофа магнитной цепи.
В системе единиц СИ размерность 
, следовательно, магнитное сопротивление получает размерность 
— единица, деленная на генри.
В том случае, когда поток в отдельных частях магнитной цепи не меняется, интеграл можно заменить конечной суммой
 |
(3.5)
Таким образом, сумма падений магнитного напряжения по замкнутому контуру равна сумме намагничивающих сил, связанных с потоками, проходящими через магнитную цепь.
По аналогии с электрической цепью магнитное сопротивление участка конечной длины l можно представить в виде
(3.6)
где ρµ —магнитное сопротивление единицы длины магнитной цепи при сечении, также равном единице, м/гн.
Полная аналогия законов Кирхгофа электрической и магнитной цепей позволяет составить для последней электрическую схему замещения.
Для расчета по (3.5) необходимо иметь кривую ρµ(B).Если задана не кривая ρµ(B), а кривая намагничивания материала B ( H ), для расчета удобно использовать (3.2). Если на отдельных участках индукция постоянна, то интеграл в (3.2) можно заменить конечной суммой
|
|
|
 |
(3.7)
По известной индукции в каждом участке с помощью кривой В(Н) находят напряженность Hj на участке, после чего с помощью (3.7) можно отыскать потребную н. с. катушки.
При расчете магнитной цепи часто более удобным является введение величины, обратной магнитному сопротивлению — магнитной проводимости
 |
(3.8)
Уравнение (3.5) при этом принимает вид:
 |
(3.9)
Для простейшей неразветвленной цепи
 |
(3.10)
Магнитное сопротивление и проводимость ферромагнитных материалов являются сложной нелинейной функцией индукции. Зависимость относительной магнитной проницаемости 
, а следовательно, и магнитной проводимости от величины индукции для магнитномягкого материала представлена на рис.1.2. Максимальное значение 
(минимальное магнитное сопротивление) имеет место при средних величинах индукции. В слабых и сильных полях магнитное сопротивление материала резко возрастает. Изменение магнитного сопротивления от величины индукции сильно затрудняет решение как прямой, так и обратной задачи.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 226; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!