Электротехника Касаткин (967630), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Магнитно-твердые материалы используются для изготовления постоянных магнитов, а магнитно-мягкие — для изготовления магнита- проводов электротехнических устройств, работающих в режиме перемагннчнвания по предельному нли частым циклам. Магнитно-мягкие материалы в свою очередь делятся на трн типа; магнитные материалы с прямоугольной предельнои статической петлей гистерезиса, у которых коэффициент прямоугольности й > 0,95 (рнс, 7.6, а); магнитные материалы с округлой предельной статической петлей гнстерезиса, у которых коэффициент прямоугольности 0,4 < < йс„-з < 0,7 (рис. 7.6, д); магнитные материалы с линейными свойствами, у которых зависимость В(Н) практически линейная: В = = д„леН (рис. 7.6, в), где д — относительная магпиюыя проницаемость, Все типы магнитных характеристик ферромагнитных материалов могут быть получены на образцах, изготовленных либо нз различных ферромагнитных сплавов, либо нз ферромагнитной керамики (ферри- ты).
Пенное свойство ферритов в отличие от ферромагнитных сш7авов— их высокое удельное электрическое сопротивление. Магнитопроводы нз ферромагнитных материалов с прямоугольным предельным статическим циклом гистерезиса применяются в оперативной памяти цифровых ЭВМ, магнитных усилителях н других устройствах автоматики.
Ферромагнитные материалы с округлым предельным статическим циклом гнстерезнса используются прн изготовлении магнитопроводов электрических машин н аппаратов. Магнитопроаоды этих устройств обычно работают в режиме перемагннчнвания по симметричным частным циклам. Прн основных расчетах магнитопроводов таких электротехнических устройств симметричные частные циклы заменяют основной кривой намагничивания ферромагнитного материала, которая представляет собой геометрическое место вершин симметричных част. ных циклов тонкостенного ферромагнитного тороида (рис.
7.7), полу. ченпых прн синусоидальном токе низкой частоты в обмотке. По основной кривой намагничивания ферромагнитного материала определяют зависиьвсть абсолютной магнитной нронинаемосги (7.4) д, = Н,р мЗ/Н от напряженности Н магннпюго поля, которая показана на рис. 7.7 штриховой линией. В,та 1,0 1,Н 0 10 ВО ВО НО бд бО 70 ВО УО 1ОО 110 120100 А/см 1,Н 1,2 1,0 О,В О,б О, 0 Я и б В 10 17 11 1б 1В ВО ВВ Вн Яб ВВВ,А7см Рис.
7.8 На рнс. 7.8 приведены основные кривые намагничивания некоторых электротехнических сталей, используемых в электрических машинах, трансформаторах н других устройствах, а также чугуна н пермаллоя. Из ферромагнитных материалов с лннейнымн свойствами изготовляют участки магнитопроводов для катушек нндуктнвностн колеба. тельных контуров с высокой добротностью. Такие контуры применяются в различных радиотехнических устройствах (прнемннках, передатчиках), в малогабаритных антеннах средстн связи и т, д.
Если на участке магнитопровода с площадью поперечного сечения Я магнитное поле неоднородное„то часто расчет можно вести, пользуясь средним значением индукции В =- Ф/Я и напряженностью Н на средср ср ней магнитной линии, Напрнмер, дпя торонда с прямоугольнон формой поперечного сечения, внутренним радиусом гг „внешним радиусам гт и высотой Л, изготовленного нз магнитного материала с линейными свойствами В = 72, дсН прн д = сопят (рнс. 7.6, в), ср 2яг я(г1 + гт) ср ди т 1 Н дс 1 г — — с(г = ' !п —, гт — г~ г 2яг (гз — гг) 2я г~ гт В<17 = дгдс1 Х Нбг Гь где Ф= — г~) и Н вЂ” по (7.3); Всй(гт 174 Из полученных выражений следует, что д де(г$ Гз) Гз 2(гз — гг) гг В дальнейшем для упропюния расчетов неоднородность магнитного поля в поперечном сечении каждого участка мапппопровода учитывать не будем и будем считать, по поле в каждом участке однородное и определяется значениями напряженности и индукции на средней магнитной линии.
7,4. неРАзветвпепнля ылгнитнлп цепь Задачей расчета иеразветвленной магнитной цепи в большинстве случаев является определение МДС Р = 1ю, необходимой дпя того, чтобы получить заданные значения магнитного потока илн магнитной индукции в некотором участке магннтопроаода (чаще всего в воздушном зазоре), На рис. 7В приведен пример неразвегвленной магнитной цели— магнитопровод постоянного поперечного сечения Я1 с зазором. Нт зтом же рисунке указаны другие геометрические размеры обоих участков магнитопровода; средняя длина 17 магнитной линии первого участка нз ферромагнитного материала п длина 1з второго участка— воздушного зазора.
Магнитные свойства ферромагнитного материала заданы основной кривой намагничивания В(Н) (рис. 7.10) и тем самым по (7.4) зависимостью д (Н). По закону полного тока (7.2) Х Н„1, =Н,1, + Н,1,= 17„,+(7„2 =1 = Р', (75) где Н, и Нз — напряженности магнии ого поля в первом и втором участках. В воздушном зазоре значения магнитной индукции В, н напряженности Нз связаны простым соотношением Вз = деНз,а для участка Е, )г Рне. 7.10 Рзс. 7.9 175 из ферромагнитного материала В~ = р,Н,, Кроме того, в неразвет- вленной ьвгннтной цепи магнитный-поток одинаков в любом попе. речном сечении магнитопровода: (7.6) Ф=В,В, =Вот, или с учетом (7,6) / 12 / ит г ма * 1 (7.7) где г а = 1а/5тр а — магяигное сопрогиеление й-го участка магнитной цепи, причем магнитное сопротивление Й-го участка нелинейное, если зависимость В (Н) для этого участка нелинейная (Рис.
7.10), т. е. Де, ть сопят. Для участка цепи с нелинейным магнитным сопротивлением г можно построить вебер амнерную характеристику — зависимость магнитного потока Ф от магнитного напряжения У на зтоьг участке магнитопровода. Вебер.амперная характеристика участка магнитопровода рассчитьюаетсн по основной кривой намагничивания ферромагнитного материала В (Н) .
Чтобы построить вебер-амперную характеристику, нужно ординаты н абсциссы всех точек основной кривой намагничивания умножить соответственно на площадь поперечного сечения участка Я н его среднюю длину 1, На рис. 7.11 приведены вебер.амперные характеристики Ф(Н,) для ферромагнитного участка с нелинейным магнитным сопропшлением ем~ и Ф(У з) для воздушного зазора с постоянным мапппным сопротивлением г = 1з/огра магнитопровода по рнс. 7В. 176 где Я, и Ят — площади поперечного сечения участка из ферромаг.
нитного материала н воздушного зазора. Если задан магнитный поток Ф, то по (7.6) найдем значения индукций В1 и Вз. Напряженность поля Н~ определим по основной кривой намагничивания (рис. 7.10), а Нз = Вт~де. Далее по (7.5) вычислим необходимое значение МДС. Сложнее обрапия задача: расчет магнитного потока прн заданной мдс р.
Заменив в (7.5) напряженности магнитного поля значениями индукциии, получим л~ Яз 1! + — 1г =1ю=Р', д ро Между расчетами нелинейных эцектрических цепей постоянного тока и магнитных цепей с постоянными МДС нетрудно установить аналогию Действительно, нз уравнения (7.7) спевует, что магнитное напряжение на участке магнитной цепи равно произведению магнитного сопротивления участка на магнитный поток У =г Ф. Эта зависимость м м аналогична закону Ома дня резистнвного элемента электрической цепи постоянного тока У = г7 [см. (1.1) [. Сумма магнитных напряжений в контуре мапщтной цепи равна сумме МДС этого контура 2'0 ЕР [см (7.26)1,что аналогично второму закону Кирхгофа для электрических цепей постоянного тока Х 0 = ЕЕ [см.
(1.! 0) [. Продолжая дальше аналогию между электрическими цепями постоянного тока и магнитными цепями с постоянными МДС„представим неразветвленную магнитную цепь (рис. 7,9) схемой замещения (рис. 7.12, а), Эта схема замещения и схема замещения нелинейной электрической цепи с последовательным соединением элементов (см рис. 6.2) полностью аналогичны (с точностью до обозначения параметров элементов).
Следовательно, для анализа неразветвленных магнитных цепей (а также и разветвленных магнитных цепей) с постоянной МДС можно пользоваться всеми графическими и аналитическими методами расчета нелинейных электрических цепей постоянного тока (з 6.2). Рис. 7.11 ф а 7Г, О„, Р и„-771 а) Рис. 7.12 177 В качестве иллюстрации ограничимся применением дпя анализа не- разветвленной магнитной цепи (рис. 7В и схема замещения на рис. 7.12,а) графических методов: метода сложения вебер-амперных характеристик (рис.
7.11) и метода нагрузочной характеристики (рис. 7.12, б) . Согласно первому методу построим вебер.амперную характеристику всей неразветвленной магнитной цепи Ф(У~1 + У ), графически складывая па напряжению вебер.амперные характеристики ее двух участков. При известной МДС В = 7ю по вебер.амперной характеристике всей магнитной цени определим рабочую точку А„т, е.
магнитный поток Ф, а по вебер-амперным характеристикам участков магнитопровода — магнитные напряжения на каждом из них. Согласно второму методу дпя второго (линейного) участка построим нагрузочную характеристику согласно (6.1) мэ1 "мт ( м1)1~ Э ° т. е. прямую, проходящую через точку В на оси абсцисс и точку г'/г на оси ординат, Точка пересечения А нагруэочпой характеристики с вебер-амперной характеристикой ферромагнитного участка цепи Ф((1~1) определяет магнитный поток Ф в цепи и магнитные напряжения на ферроьюгнитном участке Ум1 и воздушном зазоре Н .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
