Электромагниты
МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ
Магнитной цепью называются совокупность деталей и воздушных зазоров, через которые замыкается магнитный поток.
Различают разветвленные и неразветвленные магнитные цепи.
НЕРАЗВЕТВЛЕННАЯ МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ:
11 - сердечник
22 - катушка электромагнита
33 - якорь
44-5 - воздушный зазор
6 - возвратная пружина
РАЗВЕТВЛЕННАЯ МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ
В
оздушный
зазор изменяется при перемещении якоря.
ФФ-рабочий поток
ФФ-поток рассеяния
Магнитная цепь характеризуется следующими параметрами:
- Магнитным потоком Ф (фи) в веберах (Вб);
- Магнитной индукцией В=Ф/S в теслах (Тл);
- Напряженностью магнитного поля Н в амперах на метр (А/м);
-
Магнитной проницаемостью
=В/Н
в генри на метр (Гн/м);
- Магнитодвижущей силой F=IW в амперах (А).
Магнитное поле создается током намагничивающей катушки. Чем больше ток (I) катушки и чем больше витков она имеет (W), тем сильнее магнитное поле, поэтому величина F=IW называется магнитодвижущей силой (М..Д.С.), которая рассматривается как причина возникновения магнитного поля.
Магнитопровод выполняется из ферромагнитного материала, который способен намагничиваться, т.е. усиливать магнитное поле, создаваемое током, при этом необходимый намагничивающий ток для создания определенного поля уменьшается в сравнении со случаем отсутствия магнитопровода. Кроме того, магнитопровод направляет поле, создаваемое катушкой, в нужную сторону. (У нас на рисунке к воздушному зазору).
Магнитное поле
условно отображается замкнутыми силовыми
линиями. (На рисунке пунктир). Направление
и интенсивность магнитного поля в каждой
точке определяется вектором магнитной
индукции
,
касательным к силовым линиям. Вектор
оценивают по механической силе, с которой
магнитное поле действует на проводник
с током. Чем больше
,
тем сильнее поле в данной точке.
Если пересечь силовые линии плоскостью S, то векторы магнитной индукции пронизывают ее (подобно струям воды, текущей из крана), образуя скалярную величину:
магнитный поток Ф=
,
(где
– нормаль к поверхности S).
Для равномерного потока (В равномерно распределено по S), перпендикулярного к S,значение Ф=BS.
В (магнитная индукция) оценивает магнитное поле в каждой точке, а Ф (магнитный поток) – по всему сечению магнитопровода. (Аналогично вода, текущая в трубе, имеет различную скорость в каждой точке сечения, а поток определяет расход через всё сечение трубы.)
Влияние среды, где имеется магнитный поток, оценивается вектором напряженности магнитного поля:
,
где - относительная магнитная проницаемость среды,
=4π*10-7
Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость
вакуума.
Для неферромагнитных
материалов
,
а для намагничивающихся
ферромагнитных
>>1.
Записав
,
приходим к выводу - коэффициент
примерно показывает, во сколько раз
ферромагнитный сердечник усиливает
магнитное поле, создаваемое катушкой
с током.
Так как ферромагнитные материалы легко намагничиваются, то магнитный поток преимущественно замыкается по магнитопроводу (он играет для магнитного потока такую же роль, как и проводник для электрического тока), магнитная индукция в магнитопроводе намного больше, чем в окружающей среде. Поэтому различают основной магнитный поток Ф, который замыкается через рабочий (воздушный) зазор (а при его отсутствии через рабочий объем магнитопровода) и поток рассеяния Фσ, не доходящий до рабочего объема.
2-6.
Обычно Ф>>Фσ. Если специально не оговорено, будем дальше считать, что основной поток Ф – равномерный, а потоком Фσ будем пренебрегать.
При постоянном намагничивающем токе I направление потока Ф неизменно: это магнитная цепь с постоянной М.Д.С. Источником такого потока могут быть постоянные магниты.
При переменном токе i направление потока переменно: это магнитная цепь с переменной М.Д.С.
На магнитные цепи, как и на электрические, распространяются понятия ветвь, узел, контур.
О магнитных свойствах материалов, мы с Вами говорили в курсе ЭТМ (л/р №8).
И понятие домены, собственная намагниченность, коэрцитивная сила (значение обратной напряженности, при которой материал полностью размагничивается В=0), мягнитомягкие и магнитотвердые материалы Вам знакомы.
Поэтому перейдем к следующему вопросу.