Электротехника Касаткин (967630), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Для нелинейного трехполакника параметры элементов его схем замещения в режиме малого сигнала при выбранной рабочей точке не зависят (см. рис. 2.55), а для нелинейного четырехполюсника в общем случае зависят от схемы включения, ГЛАВА СЕДЬМАЯ МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ С ПОСТОЯННОЙ МАГНИТОДВИЖУЩЕЙ СИЛОЙ 7,1. элементы мАГннтной цеьн Магнитной целью (магннтопроводом) называется совокупность различных ферромагнитных и неферромагнитных частей электротехнических устройств для создания магнитных полей нужных конфигурации и интенсивности. В зависимости от принципа действия электротехнического устройства магнитное поле может возбуждаться либо постоянным магнитом, либо катушкой с током, расположенной в той нли иной части магнитной цепи.
К простейним магнитным цепям относится торонд из однородною ферромагнитного материала (рис. 7.1). Такие магнитопроводы применяются в многообмоточных трансформаторах, магнитных усилителях, в элементах ЭВМ и других электротехнических устройствах. На рис. 7.2 показана более сложная магнитная цепь злектромеханического устройства, подвнхоюя часть которого втяпвается в электромагнит при постоянном (или переменном) токе в катушке. Сила притяжения зависит от положения подвижной части магнитопровода. На рис.
7.3 изображена магнитная цепь, в которой магнитное поле возбуждается постоянным магнитом. Если подвижная катушка, рас. положенная иа ферромагнитном цилиндре, включена в цепь постоянного тока, то на пес действует вращающий момент. Поворот катушки с током практически не влияет на магнитное поле магнитной цепи. Такая магнитная цепь есть, например, в измерительных приборах магнитоэлектрической системы.
Рассмотренные магнитные цепи, как и другие возможные конструкции, можно разделить иа вераэвегвлелиые магнитные цели (рис. 7.! и 7,3), в которых магнитный поток в любом сечении цепи одинаков, и разветвленные магнитные цели (рис. 72), в которых магнитные потоки в различных сечениях цепи различны. В общем случае развет- гба Рис. 7.2 Рас. 7.3 РиаЛ Л 7.2. 3АкОн пОлнОГО тОкА дпн мАГнитнОЙ цепи Закон полного тока получен на основании многочисленных опытов.
Этот закон устанавливает, что интеграл от «алряэтенлосги магнитного поля по любому замкнутому контуру (циркуляция вектора напря7кенности) равен алгебраической сумме токов, сцепленных с этим контуром т (7.! ) Нс!! = ВУ, 1 причем положительными следует считать те токи„направление которых соответствует обходу контура по направлению движения часовой стрел- ки (правило буравчика), В частности, для контура на рнс, 7.4 по закону полного тока т нс1! 71 + !2 ~3 ~ ~4 ! Величина В7 в (7.!) называется магнитодвижущей силой (МДС).
Основной единицей МЦС в системе СИ является ампер (А), Основная единица напряженности магнитного поля в системе СИ вЂ” ампер па метр (А)м) — особого наименования не имеет. Часто применяется так. Рнс. 7Л 169 вленные магнитные цепи могут быть сложной конфигурации, например в электрических двигателях,' генераторах и других устройствах. В больпинстве случаев магнитную цепь следует считать нелинейной, и линн прн определенных лопушепиях и определенных режимах работы магнитную цепь можно считать линейной. же единица, кратная основной единице напряженности магнитного поля, — ампер на сантиметр, 1 А1см =100 А/м. Магнитную цель большинства электротехнических устройств можно представить состоящей иэ совокупности участков, в пределах каждого нз которых можно считать магнитное поле однородным, т.
е. с постоянной напряженностью„равной напряженности магнитного поля Н вдоль средней линии участка двиной 1,, Дпя таких магнитных цепей можно заменить интегрирование в (7.1) суммированием. Если прн этом магнитное поле возбуждается катушкой с током 1, у которой ю витков, то дпя контура магнитной цепи, сцепиенного с витками и состоюцего из п участков, вместо (7.1) можно записать и А Нг!, = 1ю. а=1 (7.2а) Если контур сцеппен с витками п7 катушек с токами, то и м ю НЬ1„= А 1 ю = с В, гя р р р' (7.2б) 7.3. сппйстВА ФеРРОмАГнитных мАтеРиАлОВ Магнитное состояние любой точки изотропной среды, т. е.
среды с одинаковымн свойствами во всех направлениях, вполне определяется вектором напряженности магнитного поля Н и вектором магнитной индукции В, которые совпадают друг с другом по направлению. Основная единица магнитной инпукции в системе СИ назыдрется тесла (Тл): 1 Тл = 1 В61мт = 1 В с1м', Это индукция такого однородного магнитного поля, в котором магнитный поток Ф (см. й 2.3) через поверхность плошадью 1 м, перпендикулярную направлению магнитных линий поля, равен одному веберу (Вб) . В вакууме индукцня н напряженность магнитного поля связаны простым соотношением: В = деН, где и, =4п ° 10 7 Гн1м — магнитная посгояипая.
Дпя ферромагнитных материалов зависимость индукции от напряженности магнитного поля В(Н) в общем спучае нелинейная. Дпя того чтобы экспериментально исследовать магнитные свойства ферромагнитного материала, необходимо все измерения производить на образце, в котором магнитное поле однородное. Таким образцом 170 где Г = 1 ю — МДС. р Р р Таким образом, согласно закону полного тока МДС В равна сумме произведений напряженностей магнитного поля на двины соответствующих участков дпя контура магнитной цепи.
Произведение Н„1 = У г . часто назьваюг магнитным напрямепием участка магнитной цепи. может быть тороид, изготовленный из исследуемого ферромагнитного материала (рис. 7,5), длина магнитных линий в котором много больше его поперечных размеров (тонкостенный тороид) . На тороиде находится равномерно навитая обмотка с числом витков н<. Можно считать, что в тороиде из ферромагнитного нзотропного материала с плотно намотанными витками все магнитные линии — окружности, а векторы напряженности и индукции магнитного поля направлены по касательной к соответствующей окружности. Так, на рис. 75 показаны средняя магнитная линяя и векторы П н В в одной из ее точек.
При расчете напряженности и индукции магнитного поля в тонкостенном торонде можно считать, что все магнитные линии имеют одинаковую длину, равную длине средней линии 2яг . Предположим, что ферромагнип<ь<й материал тонкостенно<о тороида полностью размагничен и тока / в обмотке нет (В =О нН =О). Если теперь плавно увеличивать постоянный ток / в обмотке катушки, то в ферромагнитном материале возникнет магнитное поле, напряженность которого определяется законом полного тока (7,1); Н = 1<т<2яг, (7.3) Каждому значению напряженности Н магнитного поля в тонкостенном тороиде соответствует определенная намагниченность ферромагнитного материала, а следовательно,' и соответствующее значение магнитной индукции В. Если начальное магнитное состояние материала тонкостенного торонда характеризуется значениями Н = О, В = О, то при плавном нарастании тока получим нелинейную зависимость В (Н), которая называется кривой первоначального намагничивания (рис.
7.5, штриховая лилия). Начиная с некоторых значений напряженности Н магнитного поля индукция В в тонкостенном ферромагнитном тороиде практически перестает увеличиваться и остается равной В„. Эта область зависи- <иах ' мости В (Н) называется областью технического насыщения, Рис. 7.5 !7! Если, достигнув насьпцения, начать плавно уменьшать постоянньы ток в обмотке, т. е.
уменьшать напряженность поля (7.3), то яндукция также начнет уменьшаться. Однако зависимость В (Н) уже не совпадает с кривой первоначального намагничивания. Изменив направление тока в обмотке и увеличив его значение, получим новый участок зависимости В(Н). При значительных отрицательных значениях напряженности магнитного поля снова наступит техническое насьпцение ферромагнитного материала. Если теперь прздолжить эксперимент: сначала уменьшать ток обратного направления, затем увеличивать ток прямого направления до насьпцения и т. д., то после нескольких циклов перемагничивания для зависимости В(Н) будет получена симметричная кривая (рис.
7.5, сплошная линия). Этот замкнутый цикл В (Н) называется предельной статической петлей гисгереэиэа (нли предельным статическим циклом гистерезиса), ферромагнитного материалы Если во время симметричного перемагннчивания область технического насьпцения не достигается, то симметричная кривая В(Н) называется симмегричпой частной петлей гисгерезиса ферромагнитного материала.
Предельный статистический цикл гистерезиса ферромагнитных материалов характеризуется следующими параметрами (рис. 7.5): Н вЂ” коэряитивиой силой,  — остаточной ипдукцией и й~~ ='Вг(ВВ ~ел — коэ44иииепгом пРЯмоУгольиосги. По значению параметра Н предельного статического цикла гнстереэнса ферромагнитные материалы делятся на группы: 1) магнитные машриалы с малыми значениями коэрцнтивной сюды (Н < 0,05 + 0,01 А/м) называются магнитно-мягкими; 2) магнитные материалы с большими значениями коэрцитивной силы (Н > 20+30 кА/м) называются магнитно-гвердыми.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
