Электротехника_и_электроника_книга_1_электрические_и_магнитные_цепи_Герасимов_В.Г._ Кузнецов_Э.В.,_Николаева_О.В. (945949), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Четвертая цифра — порядковый номер типа стали. Нарве.6.11 представлены кривые намагничивания для горячекатаной стали 1512 (2) и длн холоднокатаной стали 3411 (3). Из графиков видно, что сталь 3411 имеет большие значения магнитной проницаемости и магнитной индукции насыщения. На рис. 6.12 изображены зависимости удельных магнитных потерь от амплитуды магнитной индукции р (В ) для сталей 1511, 3412 и 3413. Видно, что холоднокатаная сталь имеет меньшие магнитные потери. Магнитные потери состоят из потерь па гистерезис (характеризуются статической петлей гистерезиса) и потерь, связанных с вихревыми токами.
Последние зависят от частоты перемагничивания. Они могут быть снижены путем уменьшения удельной проводимости материала (легирование кремнием), уменьшением толщины листового материала, если плоскость контура вихревых токов располагается поперек листа. В трансформаторостроении часто используют другой способ описания кривых намагничивания — с помощью зависимостей удельной намагничивающей мощности от магнитной индукции д (В ). На рис.
6.13 приведены зависимости длн сталей 1511 и 3412 при толщине листа 0,35 мм. Особую группу ферромагнитных материалов составляют прецизионные магнитно-мягкие сплавы. В зависимости от уровня магнитных свойств изготавпивают материалы трех классов — с нормапьными, повышенными и высокими магнитными свойствами. Условное обозначение марки этой группы содержит букву — сокращенное наименование компонентов К вЂ” кобальт, М вЂ” марганец, Н вЂ” никель, С вЂ” кремний, Х вЂ” хром. Сплавы железа с никелем, железа с никелем и марганцем, негированные молибденом, хромом называют пермаппоями. Основное их достоинство — высокая магнитная проницаемость при малых значениях напряженности магнитного поля (кривая 6 на рис.6.11,а).
Однако они имеют небольшое значение индукции насыщения. Кроме того, они дорогие. Прецизионные сплавы обладают специфическими магнитными свойствами и поэтому применяются в измерительных устройствах и устройствах автоматики. Свойства магнитно-твердых материалов существенно зависят от формы петли гистерезиса. Обычно постоянные магниты в устройствах находятся в таких условиях, что магнитное состояние материала приближенно может быть описано участком, лежащим на кривой размагничивания петли гистерезиса ипи на п р я м о й в о з в р а т а, которая начинается на этой кривой.
Поэтому основной дпя магнитно-твердых материалов явпяетси характеристика размагничивания — участок петли во втором квадранте между точками Н = О, В = В, н Н =Н, В =О. Наиболее распространенными являются магниты из сплавов железа с алюминием, никелем и кобальтом (апьнико, марки ЮНД и ЮНДК). В последние годы внедряются сплавы с использованием редкоземельных элементов в соединении с кобальтом.
В измерительных устройствах и устройствах автоматики применяются также метаплокерамические сплавы и ферриты, изготавливаемые методом порошковой металлургии. Примеры кривых размагничивания дпя разных магнитно-твердых материалов приведены на рис. 6Л4 (1 — сплав ЮН13ДК25А, 2 — сплав ЮН14ДК24, 3 — редкоземельный сплав КСП37А, 4 — бариевый феррит 63И20) . 233 Рис.
б.!4. Характеристики магпитио.твердых материалов. 1 — сплав ЮН!ЗДК25А; 2 — сплав ЮН!4!4ДК24; 3— редкоземельный сплав КСИ37А1 4 — бариевый фер рит бЗИ20 Я Та бг бд йе яр ВФ й2 дпяум йр 2р ~а р Задача 6.5. По кривой намагничивания на рис. 6.11, а определить значение статической относительной магнитной проницаемости (йг = д /дс) пермаллоя на линейном участке до значения Я .
Составить ст в' список всех материалов в порядке убывания значения магнитной проницаемости. Ответ; 22300; пермаллой, 3411, 1410, 1512, 1212, 10895. в.з. элцктромдгнитныв тстрояствд и мдгнитныц цвпи с постоянными мдгнитными потоками В ЭУ постоянные магнитные поля создаются катушками с постоянными токами или (и) постоянными магнитами. Если магнитное поле постоянное, то в намагничивающей катушке отсутствует ЗДС индукции. Поэтому согласно уравнению (6.5) напряжение и ток катушки в этом случае связаны законом Ома У=Я), где Я— сопротивление провода катушки. Если катушка соединена с источником, обладающим постоянной ЭДС Я и внутренним сопротивлением Я то в катушке установится постоянный ток 1= Г)(Я, + Я). Таким образом, ток и напряжение памагничивающей катушки можно считать известными, если заданы параметры источника.
Непосредственную связь между током и напряженностью магнитного поля устанавливает закон полного тока — уравнение (6.8) . Например, для тороидального электромагнита с катушкой из гс витков на рис. 6.15, а, выбрав контур интегрирования совпадающим со средней силовой магнитной линией (на рисунке они изображены пунктирными линиями), можно записать гв вв (6.10) где индексы ф — ферромагнитный, в — воздушный. Эта формула получена следующим образом. При малой длине воздушного зазора 1„ силовые линии магпитгюго поля имеют форму концентрических окруж.
Ф (в вм Рис. 6.15. Торсвдавьвый эвектрсмсгивт с всздушвым зазором (с) и схема замешснвв его магнитной цепи (б) 234 Н(ВФ)!Ф + Н„1„= Р, (6.11) где В = Ф/з Для немагнитной срецы Н В /до Ф/(з цо) (6.12) где дс = 4я !О т Гн/м — магнитная постоянная. Аналогичную приближенную формулу можно записать сердечника, если линеаризовать кривую намагничивания (здесь д — абсолютная магнитная проницаемость): для участка В(Н) = дН Н(В) = В/ц = Ф/(з, ц).
(6.13) 235 ностей, которые располагаются в основном в ферромагнитном сердечнике. Они выхоцят из него только на участке возцушного зазора. Здесь (как на рис. 6.1) силовые линии "выпучиваются" в окружающее пространство. Однако при небольшой цлине зазора этим явлением можно пренебречь. Магнитная индукпия у боковой поверхности сердечника пренебрежимо мала. Поэтому магнитные потоки в любом сечении сердечника и в воздушном зазоре одинаковые. Если площадь сечения сердечника з постоянная по всей длине, то магнитная индукция в ф сердечнике также постоянная, так как В = Ф/з .
Напряженность магнитного поля Н и магнитная индукция в серцечйике связаны магнитными характеристиками материала сердечника В(Н), поэтому напряженность магнитного поля в сердечнике вдоль силовой линии также постоянная. Отсюда следует, что приближение Н = сола! имеет небольшую погрешность, если площадь поперечного сечения магнитопровода вдоль силовой линии постоянная и материал магнитопровода оцнороцный. Погрешность приближения Н = сопя! может быть заметной и уменьшается с уменьшением длины немагнитного зазора. Уравнение (6.10) по форме аналогично второму закону Кирхгофа. (Заметим, что строгое обоснование этой и последуюших аналогий можно сделать на уровне дифференциальных уравнений электромагнитного поля.) Поэтому слева составляющие Н! и Н ! называют м а г н и та а н ы м и а п р я ж е н и е м (! соответственно на участках магнитом провода и воздушного зазора.
Правая часть уравнения ивано аналогии с термином '*электроцвижущая сила" получила название м а г н и т оцвижущая сила (МДС) Р. В уравнении (6.10) напряженность магнитного поля можно выразить через магнитную индукцию и далее — через магнитный поток; С учетом уравнений (6.12) и (6.13) уравнение (6.11) можно представить в виде ф, + в Ф Р. (6Л 4) Уравнение (6.14) позволяет продолжить аналогию с электрической цепью. Здесь магнитный поток Ф подобен электрическому току, а коэффициенты в скобках — электрическому сопротивлению (сравните эти выражения с формулой для электрического сопротивления прямого провода с постоянным сечением Я =1/(г о) .
Поэтому эти коэффициенты называют магнитным сопротивлением. Магнитное сопротивление обозначается символом Я и имеет размерность 1/Гн. Из уравнения (6.14) следует заключительйая формула — закон Ома для одноконтурной магнитной цепи, отображающей свойства электромагнитного устройства на рис. 6.15, а . (6.15) ф а С помощью приведенных формул можно приближенью рассчитать магнитную индукцию в зазоре электромагнита для заданного тока или требуемый ток для заданного значения магнитной индукции. Линеаризация свойств ферромагнитного материала не является обязательной при описании магнитной цепи. Аналогичным образом можно описать свойства и более сложных электромагнитных устройств, содержащих разветвленный магнитопровод или постоянные магниты.
В этом случае, возможно, сформируется магнитная цепь, состояние которой описывается уже системой нелинейных алгебраических уравнений, аналогичной системе уравнений для электрической цепи. При этом используются узловые уравнения для магнитных потоков Фг участков магнитопровода (аналогично узловым уравнениям для токов ветвей электрической цепи, составленным по первому закону Кирхгофа) (6.16а) ЕФ =О, й контурные уравнения дпя магнитных напряжений У „(аналогично уравнениям, составленным по второму закону Кирхгофа для контура электрической цепи) (6.16б) и уравнения связи магнитного напряжения и потока на Й-м отдельном 236 участке магнитной цепи Н„=Н (ф).
(6.17) В уравнении (6.16б) ߄— МДС, создаваемые обмотками, витки которых охвачены контуром. Последнюю зависимость (6.17) часто представляют в обратной форме — в е бе р - а мпе рной характеристикойучасткамагнитопровода; ф = ф«(и ). (6.18) Уравнение (6.18) получают из зависимости В«(Н«) следующим образом: и„« = Н„1„, ф, = В«(Н«) г«. (6.18а) Если В, =д Н«, то уравнение (6.17) удобно записать в форме, аналогичной закону Ома для электрической цепи; (7 = «ф =Я Ф, м« « м« « д«5« (6.19) 237 где Я „— магнитное сопротивление «-го участка магнитопровода. Иногда такая запись используется и при нелинейных магнитных свойствах, тогда В« =д«(Н,)Н«и Я «(Н ) — нелинейное магнитное сопротивление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
