Иванов-Цыганов 6-37 (775182), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Связано это с активными потерями, которые возникают при перемагничнваиин магнитопровода. Потери в магнитопроводе возникают из-за, гистерезиса и вихревых токов. Найденные ранее формы токов соответствовали основной кривой;намагничивания. У определенного с учетом гистерезиса тока ю'(1) (рис. 1.9) нулевые значения сдвинуты в сторону опережения по сравнению с током, вычислен- Р Щ2~2Д2 ~Д~2~(3р,, )" (1.31) где 6/у — объем, занимаемый ферромагнитным материалом в сердечнике.
Из-за потерь на вихревые токи в потребляемом катушкой токе появляется активная составляющая тока с действующим значением. ~в = Рв/Ее. (1.32) - В справочниках обычно приводят суммарные потери, вызванные как гистерезасом (потери от перемагничйвания), так и вихревыми токами (динамические потери). Эти потери в 1 кг магнитного материала Р„, (удельнйе потери) в зависимости от амплитуды магнитной ийдукции В изображаются графиком (рис. 1.11) для данной частоты тока сети ~ и данной толщинй листового материала д.
Подсчет всех активных потерь мощности в магнитопроводе Р, производят умножением удельных потерь на массу магнитопровода: Р =.Р +Р =РуЯ (1.3,3) $ 1.3. Векторная диаграмма и схема замещения катушки с ферромагнитным магнитопроводом Рассмотренная ранее идеализированная модель катушки позволяет определить лишь основной магнитный поток в магнитопроводе по известной ЭДС, наводимой в катушке, и ток в обмотках, необходимый 4ля ее возбуждения. Основной магнитный поток сцепляется' со всеми'витками обмоток магнитопровода. Однако реальные катушки имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при проектировании. Эти'особенности в цепях с гармоническими напряжениями удобнее всего пояснить с помощью векторной диаграммы или эквивалентной схемы замещения катушки. вать (1;29) на интервале изменения от О' до 'Р„'~~Юд®' ' " Ф„~Форгц) ф'2: "аФ ' ч~ Р„- — ЗЙР,=(32Й$ьрву)РЛхах — ' 3 ' х аг м = 4йф~~В~ 1~вд'/ (Зр) ., (1.30) У ~„'„УО где Ж~ ЫФ вЂ” -объем части -:'лист"а, образую- ' ~~ ~Ф А~ 1Ф Ь'1~ щий'один виток; ' -: ' 'Рис.
$.11 Потери на вихревые токи пропорциональны квадрату частоты, 'обЬему листэ~ Образующего виток, и квадрату толщины'листа. По этой прйчине магнитопроводы высокочастотных катушек выполняют из очень тонких листов или из магнитных материалов, имеющих большое сопротивление электрическому току. Наименьшие потери на вихревые токи имеют материалы типа ферритов, образованные спеканием -порошков ферромагнитных материалов. Потери, вызванные вихревыми токами в магнитопроводе,.
есть сумма потерь во всех составляющих его витках: 4 1г Начнем с построения век диаграммы. Уже было выясне для возбуждения в катушке с Ь~ ~~ топроводом ЭДС е по ней долж ходить ток ~ (1), имеющий индук составляющую 1», создающую нитное поле с индукцией В, и ак составляющую 1„покрывающ Ф терн в магнитопроводе. ТОки 1» и 1а (действующие Ф~ ф ния) называют током намагнич Ог Ц=-Е~ Ее Ф~ и током потерь; их геометри :сумма позволяет получить дейст значение тока, проходящего по обмотг Е,~ кам катушки. ~0 Поскольку магнитная проницае- мость реального ферромагнитного. матеф риала не бесконечно большая, не весь магнитный поток, создаваемый проходящим по катушке током сосредотоРис.
1.12 чивается в магнитопроводе и сцепляется с витками его обмоток. Часть магнитного потока проходит по толще катушки и по воздуху (рис. 1.12, а). Эту частЬ магнитного потока Ф, в отличие от основного магнитного потока Фо называют потоком рассеяния. Подводимое к катушке напряжение сети Е, и возбуждаемые магнит- дФ дФ, иыми потоками Фо и Ф, ЭДС ео — — у — ' и е = ц~ — ' уравновешива- д1 ' Ю ются падением напряжения на активном сопротивлении катушки и,=г (~),: (1.34) где Е, — действующее значение напряжения сети; Ео, Е,' — действующие значения ЭДС ео и е,. На векторной диаграмме (рис.
1.12, б) каждая ЭДС и падение напряжения О, представлены векторами. Поток рассеяния Ф. создается током 1о, и, ' следовательно, вектор — Е, ортогонален вектору 10. Напряжение О, определяется вектором„совпадающим по направлению с вектором 10. Если вместо ЭДС Ео и Е, ввести падения напряжения Оо= — Ео и О,= = — Е, и все падения напряжения приписать некоторым элементам цепи, то получим схему замещения катушки с магнитопроводом (рис. 1.12, в).
Индуктивность катушки Е.о пропускает через себя ток намагничивания 1», и на ней создается падение напряжения„равное бо. Параллельно этой индуктивности включена проводимость д„определяющая активные потери в магнитопроводе (потери на перемагничивание и вихревые токи). Последовательно с этой цепочкой включены активное сопротивление обмоток г и индуктивность рассеяния Е,. Последний элемент схемы замещения— это не учитывающаяся ранее распределенная емкость обмотки Со, оказываю- !6 где е, — относительная диэлектрическая проницаемость изоля .вода; 1. — длина намотки, м; и — число слоев намотки; д — р между двумя соседними слоями меди, мм; Со — в мкФ. $ 1.4.
Расчет катушек с ' неоднородным магнитопроводом Постоянное подмагничи ванне смещает рабочую точку на участок'кривой намагничивания, тем самым уменьшая: среднее магнитной проницаемости. Чтобы избежать резкого снижения и ности катушки из-за уменьшения р,р, магнитопровод катушек, р щих со значительным постоянным подмагничиванием, выполняют нитным воздушным зазором. Магнитопровод с зазором оказывает нородным. Часть его выполнена из магнитного материала, а часть зазором; ° Зазор создает сопротивление магнитному потоку, тем самым уменьшая постоянную составляющую индукции Во, вызваннуЮ подмагиичиванием. Снижение индукции смещает рабочую точку на крутой участок кривой намагничивания магнитного материала, где дифференциальная 'магнитная проницаемость (наклон касательной к кривой намагничивания) выше.
Вследствие этого магнитное сопротивление становится меньше и общее сопротивление магнитопровода и зазора также уменьшается. Изложенное проиллюстрируем рис. 1.13, а, б. Зависимость магнитной индукции В в магнитопроводе от напряженности магнитного поля в нем Н„(кривая намагничивания магнитопровода) представлена ломаной линией В=ДН„) (рис. 1.13, а). При достижении индукцией значений, больших В„ее рост замедляется, т. е. наступает насыщение магнитопровода. Индукция в немагнитном зазоре растет линейно с увеличением напряженности магнитного поля в зазоре Н.. Поэтому зависимость В=~(Н,) является прямой линией. При намагничивании магнитопровода с зазором необходимо создать напряженность магнитного поля, равную сумме Н„+Н,.
Кривая намагни- Нн) Йч'~Ъ) а) ия магнитопровода с зазором В=ДН,+Н,) имеет более. пологий наый участок, что соответствует снижению магнитной проницаемости наличия зазора.: днако вместе с этим начальный участок такой кривой более протячем кривой намагничивания одного магнитопровода., Поэтому изия магнитодвижущей силы (МДС) в пределах от —,Н~ и,до Н~ не дят к насыщению магнитопровода. ли МДС, как показано на рис. 1.13, б, меняется в.пределах от )в/1 до (1о+1 )ж/~, где 1о — постоянный ток подмагничивания; 1 —.. мплитуда переменной составляющей тока, то магнитопровод:без зазора линия 1) работает в режиме насыщения и его средняя магнитная прони аемость мала. При некотором зазоре ~,~ рабочий участок находится на изломе кривой намагничивания (линия 2) и средняя магнитная проницаемость оказывается небольшой.,При оптимальном зазоре,,длина которого больше 1,~ (линия 3), рабочий участок полностью расположен на крутом.
участке кривой намагничивания. Если же длина зазора. больше оптимальной, то рабочий участок кривой намагничивания магнитопровода с зазором (линия 4) имеет меньшую крутизну и значение его средней магнитной проницаемости оказывается меньше значения, соответствующего оптимальному зазору. При проектировании катушки с неоднородным магнитопроводом определяют число витков и оптимальный зазор. После этого находят среднюю магнитную проницаемость магнитопровода с зазором. $1.5. Трансформаторы Трансформатором называют устройство, представляющее собой магнитопровод с нанесенными на него несколькими обмотками. Трансформаторы широко используют для преобразования напряжения переменного тока: и для согласования источников энергии с потребителями.
По конструктивному исполнению трансформаторы бывают броневыми (рис. 1.14, а„б), стержневыми (рис. 1.14, в) и кольцевыми (рис. 1.14, г). У первых магнитопровод Ш-образный и намотка выполнена на одной катушке. У вторых магнитопровод П-образный и две катушки. У третьих маг- Рис. 1.14 нитопровод кольцевой. Различаются эти конструкции в основном усл охлаждения магнитопровода и катушки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
