Презентация на тему Магнитные цепи постоянного тока и работа с ними

связаны между собой известным правилом правоходового винта (буравчика) (рис.

1).











Рис. 1. Магнитное поле прямолинейного проводника и катушки. Правило Буравчика



Основной величиной, характеризующей интенсивность и направление магнитного поля является – вектор магнитной индукции , которая измеряется в Теслах [Тл].
Вектор направлен по касательной к магнитной линии, направление вектора совпадает с осью магнитной стрелки, помещенной в рассматриваемую точку магнитного поля.
Величина определяется по механической силе, действующей на элемент проводника с током, помещенный в магнитное поле.
Если во всех точках поля имеет одинаковую величину и направление, то такое поле называется равномерным.
 зависит не только от величины I, но и от магнитных свойств окружающей среды.

магнитный поток , который измеряется в Веберах [Вб].
Элементарным магнитным

потоком Ф сквозь бесконечно малую площадку называется величина (рис. 2)
dФ = B cos α dS,
где α – угол между направлением и нормалью к площадке dS.










Рис. 2. Определение магнитного потока, пронизывающего: а) произвольную поверхность; б) плоскую поверхность в равномерном магнитном поле

Сквозь поверхность S [м2]
Ф = s∫ dФ = s∫ B cos α dS,
Если магнитное поле равномерное, а поверхность S представляет собой плоскость
Ф = B S.

пользуются расчетной величиной – напряженность магнитного поля [А/м]


где μа

– абсолютная магнитная проницаемость среды.
Для неферромагнитных материалов и сред (дерево, бумага, медь, алюминий, воздух) μа не отличается от магнитной проницаемости вакуума и равна
μo = 4 p · 10-7, Гн/м (Генри/метр).
У ферромагнетиков μа переменная и зависит от В.

материалов переменная величина и зависит от В. Это влечет

за собой непостоянство магнитного сопротивления Rм и значительно усложняет расчеты магнитных цепей. Поэтому для расчета магнитных цепей, содержащих ферромагнитные участки, необходимо располагать кривыми намагничивания, представляющими собой зависимость B = f(H). Эти зависимости получают экспериментальным путем – испытанием замкнутых магнитопроводов с распределенной обмоткой.
Первоначальному намагничиванию образца соответствует кривая a, называемая кривой первоначального намагничивания (рис. 3).

из курса физики, пропорциональной площади петли гистерезиса.
В связи с

этим магнитопроводы электротехнических устройств, работающих в условиях непрерывного перемагничивания (например трансформаторы), целесообразно выполнять из ферромагнитных материалов, имеющих узкую петлю гистерезиса (на рис. 4., кривые a). Такие ферромагнитные материалы называют магнитомягкими (листовая электротехническая сталь и ряд специальных сплавов, например пермаллой, состоящий из никеля, железа и других компонентов).
Для изготовления постоянных магнитов рекомендуется использовать ферромагнитные материалы с широкой петлей гистерезиса (кривые δ), имеющих большую остаточную индукцию и большую коэрцетивную силу. Такие ферромагнитные материалы называют магнитотвердыми (ряд сплавов железа с вольфрамом, хромом и алюминием

справочниках  начальная  и максимальная)

определяется по основной кривой намагничивания и в силу

ее нелинейности не постоянна по величине (см.   рис. 5).
Величина  определяется тангенсом угла наклона касательной в начале кривой .
Кроме статической вводится понятие дифференциальной магнитной проницаемости, устанавливающей связь между бесконечно малыми приращениями индукции и напряженности

.     

 
Кривые   и   имеют две общие точки: начальную и точку, соответствующую максимуму
При учете петли гистерезиса статическая магнитная проницаемость, теряет смысл. При этом значения  определяют по восходящей ветви петли при   и по нисходящей – при .

цепей

электрических аппаратов, измерительных приборов и т.д.) входят магнитные цепи.
Магнитной

цепью называется часть электротехнического устройства, содержащая ферромагнитные тела, в которой, при наличии намагничивающёй силы возникает магнитный поток и вдоль которой замыкаются линии магнитной индукции.
Источниками намагничивающей силы могут быть катушки с токами, постоянные магниты.
В конструктивном отношении магнитные цепи выполняют разветвленными и неразветвленными; применение того или иного вида цепи определяется в основном назначением электромагнитного устройства.

(кривая намагничивания) ферромагнитных материалов, из которых выполнена магнитная цепь;

3) магнитный поток Ф, который надо создать в магнитной цепи. Требуется найти намагничивающую силу обмотки F = IW.

обмотки F.
Требуется определить магнитный поток Ф.

.

записаны со знаком минус, а вытекающие – с плюсом.

Тогда для узла а по первому закону Кирхгофа для магнитной цепи получаем:
 
Ф1–Ф2–Ф3=0.
Запишем уравнения по второму закону Кирхгофа для контуров afebcda и аbcda. Обход контура и в том и в другом случае выбираем против обхода часовой стрелки.
afebcda: F1=H1ℓ1+UMba
аbcda: 0=–H2ℓ2–H0ℓ0+UMba,
UMba=H3ℓ3.



где H1, H2, H3, H0, ℓ1, ℓ2, ℓ3, ℓ0 – напряженности магнитного поля и средние линии участков магнитной цепи, соответственно, первой, второй, третьей ветвей магнитопровода и воздушного зазора,
F1=I1w1 –магнитодвижущая сила.

графоаналитическим методом. Для этого необходимо будет построить зависимости магнитных

потоков от магнитного напряжения UMba: Ф1=f(UMba), Ф2=f(UMba), Ф3=f(UMba). Поскольку по первому закону Кирхгофа Ф1=Ф2+Ф3, то необходимо будет построить и суммарную кривую магнитных потоков Ф2 и Ф3 при одних и тех же значениях магнитного напряжения UMbа. Точка пересечения суммарной кривой и Ф1=f(UMba) определит значения магнитного потока Ф1 и магнитного напряжения UMbа. Зная значения UMbа, по построенным кривым Ф2=f(UMba) и Ф3=f(UMba) можно определить магнитные потоки Ф2 и Ф3.