Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Содержание:

  1. Характеристики ферромагнитных материалов
  2. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы
  3. Статическая и дифференциальная магнитные проницаемости
  4. Основные законы магнитных цепей

При решении электротехнических задач все вещества в магнитном отношении делятся на две группы:

  • ферромагнитные (относительная магнитная проницаемость Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках);
  • неферромагнитные (относительная магнитная проницаемость Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках).

Для концентрации магнитного поля и придания ему желаемой конфигурации отдельные части электротехнических устройств выполняются из ферромагнитных материалов. Эти части называются магнитными сердечниками или сердечниками. Магнитный поток генерируется током, протекающим через обмотки электрооборудования, но редко генерируется постоянными магнитами.Совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела и образующих замкнутую цепь, вдоль которой замыкаются линии магнитной индукции, называют магнитной цепью.

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по теоретическим основам электротехники (ТОЭ):

Основы электротехники: формулы и лекции и примеры заданий с решением

Магнитное поле характеризуется тремя векторными величинами, которые приведены в табл. 1.

Таблица 1. Векторные величины, характеризующие магнитное поле

Наименование, Обозначение, Единица измерения

Определение

Вектор магнитной индукции

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Тл (тесла)

Векторная величина, характеризующая силовое действие магнитного поля на ток по закону Ампера

Вектор намагниченности

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

А/м

Магнитный момент единицы объема вещества

Вектор напряженности магнитного поля

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

где Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках- магнитная постоянная

Основные скалярные величины, используемые при расчете магнитных цепей, приведены в табл. 2.

Таблица 2. Основные скалярные величины, характеризующие магнитную цепь

Наименование, Обозначение, Единица измерения

Определение

Магнитный поток

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Вб (вебер)

Поток вектора магнитной индукции через поперечное сечение Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках магнитопровода

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Магнитодвижущая

(намагничивающая) сила

МДС (НС)

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

А

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках, где Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках-ток в обмотке, w-число витков обмотки

Магнитное напряжение

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

А

Линейный интеграл от напряженности магнитного поля Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках, где а и b -граничные точки участка магнитной цепи, для которого определяется Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Нелинейные цепи постоянного тока. Графические методы расчета

Расчет нелинейных цепей методом эквивалентного генератора. Аналитические и итерационные методы расчета цепей постоянного тока

Общая характеристика задач и методов расчета магнитных цепей

Нелинейные цепи переменного тока

Характеристики ферромагнитных материалов

Свойства ферромагнитных материалов характеризуются зависимостью Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках магнитной индукции от напряженности магнитного поля. При этом различают кривые намагничивания, представляющие собой однозначные зависимости Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках, и гистерезисные петли - неоднозначные зависимости Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках (см. рис. 1).

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках Основные понятия, характеризующие зависимости Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках, приведены в табл. 3.

Таблица 3. Основные понятия, характеризующие зависимости Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Понятие Определение
Магнитный гистерезис Явление отставания изменения магнитной индукции В от изменения напряженности магнитного поля Н

Статическая петля гистерезиса

Зависимость £?(я),получаемая путем ряда повторных достаточно медленных изменений магнитной напряженности в пределах выбранного значения± Нт (см. кривые 1 на рис. 1).

Площадь статической петли гистерезиса характеризует собой потери на магнитный гистерезис за один период изменения магнитной напряженности

Начальная кривая намагничивания

Кривая намагничивания предварительно размагниченного ферромагнетика (В=0;Н=0) при плавном изменении магнитной напряженности Н. Представляет собой однозначную зависимость В(Я)и обычно близка к основной кривой намагничивания

Основная кривая Геометрическое место вершин петель магнитного гистерезиса (см. кривую 2 на рис. 1). намагничивания Представляет собой однозначную зависимость

Предельная петля гистерезиса (предельный цикл)

Симметричная петля гистерезиса при максимально возможном насыщении

Коэрцитивная (задерживающая) сила


Остаточная индукция

Напряженность магнитного поля Нс, необходимая для доведения магнитной индукции в предварительно намагниченном ферромагнетике до нуля. В справочной литературе обычно дается для предельной петли гистерезиса


Значение индукции магнитного поля Вг при равной нулю напряженности магнитного поля, В справочной литературе обычно дается для предельного цикла

Магнитомягкие и магнитотвердые материалы

Перемагничивание ферромагнитного материала связано с расходом энергии на этот процесс. Как указывалось ранее, область петли гистерезиса характеризует энергию, выделяемую на единицу объема ферромагнетика в течение одного цикла перемагничивания. В зависимости от величины этих потерь и, следовательно, от формы петли гистерезиса, ферромагнитный материал является мягким и магнитно твердым. Первые характеризуются относительно узкой петлей гистерезиса и круто поднимающейся основной кривой намагничивания; вторые обладают большой площадью гистерезисной петли и полого поднимающейся основной кривой намагничивания.

Магнитомягкие материалы (электротехнические стали, железоникелевые сплавы, ферриты) определяют малые потери в сердечнике и применяются в устройствах, предназначенных для работы при переменных магнитных потоках (трансформаторы, электродвигатели и др.). Магнитотвердые материалы (углеродистые стали, вольфрамовые сплавы и др.) используются для изготовления постоянных магнитов.

Статическая и дифференциальная магнитные проницаемости

Статическая магнитная проницаемость (в справочниках начальная и максимальная)

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

определяется по основной кривой намагничивания и в силу ее нелинейности не постоянна по величине (см. рис. 2).

Величина Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках определяется тангенсом угла наклона касательной в начале кривой Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Кроме статической вводится понятие дифференциальной магнитной проницаемости, устанавливающей связь между бесконечно малыми приращениями индукции и напряженности

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках Кривые Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках имеют две общие точки: начальную и точку, соответствующую максимуму Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках (см. рис. 2).

При учете петли гистерезиса статическая магнитная проницаемость, определяемая согласно (1), теряет смысл. При этом значения Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках определяют по восходящей ветви петли при Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках и по нисходящей - при Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

При переменном магнитном потоке вводится также понятие динамической магнитной проницаемости, определяемой соотношением, аналогичным (2), по динамической характеристике.

Что такое теоретические основы электротехники (ТОЭ) вы узнаете по этой ссылке:

Основные законы магнитных цепей

В основе расчета магнитных цепей лежат два закона (см. табл. 4).

Таблица 4.. Основные законы магнитной цепи

Наименование закона

Аналитическое выражение закона, Формулировка закона

Закон (принцип) непрерывности магнитного потока

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Поток вектора магнитной индукции через замкнутую поверхность равен нулю

Закон полного тока

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Циркуляция вектора напряженности вдоль произвольного контура равна алгебраической сумме токов, охватываемых этим контуром

При анализе магнитных цепей и, в первую очередь, при их синтезе обычно используют следующие допущения:

- магнитная напряженность, соответственно магнитная индукция, во всех точках поперечного сечения магнитопровода одинакова Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках;

- потоки рассеяния отсутствуют (магнитный поток через любое сечение неразветвленной части магнитопровода одинаков);

- сечение воздушного зазора равно сечению прилегающих участков магнитопровода.

Это позволяет использовать при расчетах законы Кирхгофа и Ома для магнитных цепей (см. табл. 5), вытекающие из законов, сформулированных в табл. 4.

Таблица 5. Законы Кирхгофа и Ома для магнитных цепей

Наименование закона

Аналитическое выражение закона

Формулировка закона

Первый закон Кирхгофа

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Алгебраическая сумма магнитных потоков в узле магнитопровода равна нулю

Второй закон Кирхгофа

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Алгебраическая сумма падений магнитного напряжения вдоль замкнутого контура равна алгебраической сумме МДС, действующих в контуре

Закон Ома

Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

где Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках

Падение магнитного напряжения на участке магнитопровода длиной IНелинейные магнитные цепи при постоянных потоках равно произведению магнитного потока и магнитного сопротивления Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках участка

Сформулированные законы и понятия магнитных цепей позволяют провести формальную аналогию между основными величинами и законами, соответствующими электрическим и магнитным цепям, которую иллюстрирует табл. 6.

Таблица 6. Аналогия величин и законов для электрических и магнитных цепей

Электрическая цепь Магнитная цепь
Ток Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках Поток Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках
ЭДС Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках МДС (НС) Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках
Электрическое сопротивление Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках Магнитное сопротивление в Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках
Электрическое напряжение Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках Магнитное напряжение Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках
Первый закон Кирхгофа: Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках Первый закон Кирхгофа: Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках
Второй закон Кирхгофа: Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках Второй закон Кирхгофа: Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках
Закон Ома: Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках Закон Ома: Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках