Характеристики некоторых магнитномягких материалов

Для магнитных цепей электрических аппаратов применяются самые разнообразные магнитномягкие материалы, от правильного выбора которых во многом зависит качество конструкции электри­ческого аппарата в целом. Кроме определенных магнитных свойств, материал должен удовлетворять еще необходимым механическим и электрическим параметрам, и выбор его должен быть экономи­чески оправдан.

Важнейшей характеристикой ферромагнитного материала яв­ляется связь между индукцией В (Тл) и напряженностью магнит­ного поля Н(А/м)(рис.1.4.):

(1.1)

Здесь µ— относительная магнитная проницаемость, показываю­щая, во сколько раз магнитная проницаемость дан­ной среды больше магнитной проницаемости вакуума;

µ0 — магнитная постоянная или абсолютная проницаемость

вакуума, равная

µа — абсолютная магнитная постоянная, гн/м;

Рис.1.4.Характеристики магнитных материалов:

а — семейство симметричных петель гистерезиса: 1 — основ­ная кривая намагничивания; 2 — предельная петля гистере­зиса; б — основная кривая на­магничивания и кривая относительной магнитной про­ницаемости

Лекция № 2.

Тема лекции:

Расчет и экспериментальное определение магнитных

проводимостей воздушных промежутков./2, с.240-268/

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНЫХ ПРОВОДИМОСТЕЙ ВОЗДУШНЫХ

ПРОМЕЖУТКОВ

Для магнитных систем электрических аппаратов, когда учиты­ваются потоки рассеяния и полные потоки воздушного зазора, су­щественным является определение магнитных проводимостей воз­душных путей — проводимостей зазора и рассеяния. Причем точ­ность расчета параметров электрического аппарата с воздушным за­зором во многом определяется точностью расчета проводимостей воз душных путей. Магнитное поле вблизи воздушного зазора для пло­ской магнитной системы трехмерно и имеет очень сложную форму. На рис.2.1 показано поле между полюсом и плоскостью для различных координат поля выпучивания.

Магнитные проводимости этого объемного поля или поля между двумя полюсами можно рассчитать тремя методами. Первый метод, наиболее достоверный, основан на экспериментальном исследова­нии распределения объемного поля и магнитных напряжений между полюсами конечных размеров а и в при различных воздушных зазорах и формах полюсов. Так как поле не плоскопараллельное, то на боковые удельные проводимости оказывают влияние ширина или диаметр полюса.

Рис.2.1 . К расчету магнитных проводимостей для

расположе­ния полюс — плоскость

Второй метод основан на замене сложного объемного поля воз­душного зазора (рис.) однородным полем, не имеющим поля выпучивания. Для этой цели, при тех же значениях воздушного зазора и максимальной индукции в нем, реальные размеры полюса а и б заменяются расчетными размерами полюсов а_р и б_р (рис.). Этот метод позволяет определить полное объемное поле воздушного зазора по двум взаимно перпендикулярным плоско-параллельным полям. Суть третьего метода сводится к тому, что объемное поле вокруг воздушного зазора заменяется суммой отдельных полей, имеющих простые геометрические формы. Применение того или иного метода расчета вызывается формой магнитной цепи, известными пределами координат поля выпучи­вания и желаемой точностью расчета. Рассмотрим эти методы.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПРОВОДИМОСТЕЙ ВОЗДУШНЫХ ЗАЗОРОВ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ШИРИНЫ ГРАНИ ИЛИ ДИАМЕТРА СЕРДЕЧНИКА НА БОКОВУЮ УДЕЛЬНУЮ ПРОВОДИМОСТЬ

Этот метод позволяет, пользуясь простыми уравнениями и гра­фиками, провести расчет проводимостей воздушных зазоров с дос­таточной для практики точностью в 5—8%.

Определение проводимости воздушного зазора

прямоугольного полюса по координате Z

для случая полюс — плоскость

Линии индукции, выходящие из боковых граней, занимают весь объем вокруг полюса и имеют сложную форму (рис.2.1). Поле в результате этого, как уже указывалось, получается не плоскопараллельным. В этом случае вывод аналитической зависи­мости для магнитной проводимости с боковой грани не представляется возможным. Экспериментальное исследование показывает, что такой характер поля приводит к влиянию ширины полюса на боковую удельную проводимость. При плоскопараллельном поле, когда магнитные линии индукции параллельны боковая удельная проводимость от ширины полюса не зависит. Для учета указанного влияния шири­ны полюса получено семейство кривых удельной боковой проводимости для прямоугольных полюсов (рис.2.2).

Проводимость между боковой гранью полюса в и плоскостью по высоте координаты z соответственно равна

(2.1)

Кривые удельной проводимости поля с ребер торца для прямоугольных и круглых полюсов представлены на рис.2.3.

Проводимость межу одним ребром и плоскостью определяется по выражению

(2.2)

Рис.2.2. Кривые изменения удельной магнитной проводимости поля

с боковой грани.

.

Рис.2.3. Кривые удельной проводимости поля с ребер торца для прямоугольных и круглых полюсов