
- •7. Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины в семестре.
- •7.1. Основные определения и методы расчета линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Основные темы:
- •7.1.1.Основные определения и топологические параметры электрических цепей.
- •1.2.Закон Ома и его применение для расчета электрических цепей.
- •1.3. Законы Кирхгофа и их применение для расчета электрических цепей.
- •1.4. Анализ цепей постоянного тока с одним источником.
- •1.4. Метод контурных токов, узловых потенциалов
- •Метод контурных токов
- •1.5. Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей.
- •1.6. Расчет нелинейных цепей постоянного тока
- •2. Анализ и расчет линейных цепей переменного тока.
- •2.1. Способы представления и параметры синусоидальных величин
- •2.2. Электрические цепи с резистивным, индуктивным и емкостным элементами
- •2. Анализ и расчет линейных цепей переменного тока
- •2.3. Сопротивления и фазовые соотношения между токами и напряжениями
- •6. Магнитное поле и его параметры
- •Магнитные цепи
- •Закон полного тока
- •Применение закона полного тока для расчета магнитных цепей
- •Закон Ома для магнитной цепи. Линейные и нелинейные магнитные сопротивления
- •Расчет неразветвленной магнитной цепи
- •Ферромагнитные материалы и их свойства
- •2. Трансформаторы
- •Опыт холостого хода трансформатора
- •2.1. Нагрузочный режим трансформатора
- •2.2. Опыт короткого замыкания
- •3. Машины постоянного тока (мпт)
- •3.1. Основные понятия о машинах постоянного тока. Назначение и устройство машин постоянного тока
- •3.2. Работа машины постоянного тока в режиме генератора
- •3.4. Работа машины постоянного тока в режиме двигателя
- •4. Асинхронные двигатели
- •4.4. Механическая характеристика асинхронного двигателя
- •5. Синхронные машины
- •5.3. Разновидности синхронных машин
- •Регистр хранения
- •Динамическое озу
- •Операции в алу
- •Параллельные ацп
- •Последовательные ацп
Закон Ома для магнитной цепи. Линейные и нелинейные магнитные сопротивления
В кольцевом магнитопроводе с равномерной обмоткой все поле концентрируется внутри кольца.
Определим в этом случае магнитный поток в магнитопроводе с распределенной обмоткой.
Исходя из соотношений Ф = Bср S и Bср = μа Hср получим
Ф = Bср S = μа Hср S .
(*)
.
Магнитный поток Ф зависит от произведения IW = F, которое получило название магнитодвижущей силы (МДС).
Величину L / (μа S) = Rм – принято назвать магнитным сопротивлением магнитопровода (по аналогии с электрическим сопротвлением r = L / γ S).
Магнитное сопротивление воздуха (зазоров) линейное, т.к. μа = μo = const. Магнитное сопротивление сердечника нелинейно – μа зависит от В.
Если намагничивающую силу F, уподобить действию ЭДС, будет получено соотношение, похожее на выражение закона Ома для цепи постоянного тока. В связи с этим формулу (*) принято назвать законом Ома для магнитной цепи. Следует оговориться, что эта аналогия – формальная, а физическая сущность процессов в электрических и магнитных цепях различна.
Расчет неразветвленной магнитной цепи
Формула, выражающая закон полного тока магнитной цепи, была получена для кольцевого магнитопровода постоянного поперечного сечения и с равномерно распределенной обмоткой. Эту формулу распространяют и на магнитные цепи, где намагничивающая обмотка сосредоточена на ограниченном участке магнитопровода, а отдельные участки цепи выполнены из различных ферромагнитных и неферромагнитных материалов и имеют различное поперечное сечение.
В приближенных расчетах магнитных цепей принимают, что магнитный поток на всех участках цепи остается одним и тем же, хотя на самом деле в магнитной цепи образуются также потоки рассеяния Фр, которые замыкаются по воздуху, а не следуют по пути магнитопровода.
В расчетах магнитных цепей различают прямую и обратную задачи.
Ферромагнитные материалы и их свойства
Известно, что магнитная проницаемость μа ферромагнитных 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.
Процесс циклического перемагничивания требует затраты энергии, как известно 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. 4.6, кривые ). Такие ферромагнитные материалы называют магнитомягкими (листовая электротехническая сталь и ряд специальных сплавов, например пермаллой, состоящий из никеля, железа и других компонентов).
Рис. 4.6. Петли гистерезиса магнитомягких (кривые α) и магнито-
твердых (кривые δ) материалов
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).