Тема № 7 Анализ и расчёт магнитных цепей

Учебные вопросы:

7.1. Магнитные цепи постоянного тока

7.2 Основные понятия и законы теории магнитных цепей. Параметры магнитных цепей и связь между ними. Аналоги законов Ома и Кирхгофа для магнитных цепей.

7.3 Катушка с ферромагнитным сердечником в цепи переменного тока. Основные соотношения. Векторная диаграмма.

Литература:

13. Касаткин А.С. Основы электротехники: учебное пособие, 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1982.

7.1 Магнитные цепи постоянного тока

1) Постоянное магнитное поле и его основные характеристики

Магнитное поле проявляет себя следующим образом:

1) в проводнике, который движется в постоянном магнитном поле, наводится ЭДС;

2) в неподвижном проводнике, который находится в переменном магнитном поле, наводится ЭДС;

3) на проводник, по которому течет ток и который находится в магнитном поле, действует механическая сила.

Магнитное поле принято изображать силовыми линиями, направленными от северного к южному полюсу магнита (рис. 1).

	Параметры, характеризующие магнитное поле: 1) магнитный поток Ф – характеризуется числом силовых линий, пронизывающих площадь S. 2) индукция магнитного поля характеризует интенсивность магнитного поля в заданной точке пространства. Это векторная величина, направление её совпадает с касательной к силовой линии.
Рис. 1 Магнитный поток Ф

(в системе СИ – тесла, Тл). (1)

Если магнитное поле равномерно, то

. (2)

Магнитный поток Ф вектора магнитной индукции В через какую-либо поверхность S (рис. 1):

, (3)

где – элемент площади;

n – единичный вектор нормали к S.

Поскольку линии магнитной индукции всегда непрерывны и замкнуты в пространстве, то поток вектора магнитной индукции сквозь замкнутую поверхность равен нулю:

.

3) вектор напряжённости магнитного поля в данной точке – Н. Единица измерения – ампер на метр (А/м).

Отношение – абсолютная магнитная проницаемость.

2) Виды магнитных цепей

Магнитной цепью называют совокупность ферромагнитных конструкций, предназначенных для концентрации магнитного поля в заданном объеме пространства.

Или магнитная цепь – это совокупность намагничивающих сил, ферромагнитных участков и других сред, по которым замыкается магнитный поток.

Магнитные цепи могут быть:

- простыми и сложными (одна или несколько намагничивающих сил);

- однородными и неоднородными (напряженность магнитного поля постоянна или непостоянна) – если все участки магнитной цепи выполнены из одного и того же материала, то цепь называется однородной, в противном случае – неоднородной;

- по конфигурации магнитные цепи делятся на разветвленными и неразветвленными.

Рис. 2 Неразветвлённая магнитная цепь	Рис. 3 Разветвлённая магнитная цепь

В неразветвленной магнитной цепи (рис. 2) магнитный поток Ф одинаков для различных участков цепи. В ней не содержится магнитных узлов, где сходятся несколько магнитных потоков (более двух).

Магнитные цепи (магнитопроводы) являются составной частью всех электрических машин – электродвигателей, генераторов, трансформаторов.

По способу создания магнитного поля можно выделить:

- магнитные поля с постоянными магнитами;

- магнитные цепи с электромагнитами;

- смешанные магнитные цепи.

	Простая неразветвленная магнитная цепь с постоянной МДС представлена на рис 4.
Рис. 4 Простая неразветвлённая МЦ