5.Особенности физических процессов в магнитных цепях переменного тока

При анализе магнитных цепей переменного тока вводят следующие допущения:

1. магнитное поле рассеяния отсутствует;

2. активное сопротивление обмотки равно нулю.

При таких допущениях можно записать

где

Отсюда следует, что магнитный поток в магнитопроводе переменный и определяется напряжением (воздействием)

(8.14)

Таким образом, закон изменения магнитного потока Ф(t) не зависит от параметров цепи. Это первая особенность магнитных цепей переменного тока. Чтобы определить вторую особенность обратимся к известному выражению

Из него следует, что

(8.15)

Но для простейшей магнитной цепи справедливы уравнения:

;

.

Переменные В(t) и Н(t) связаны по закону динамической петли гистерезиса. Эта связь нелинейна. Значит зависимость (8.15) тоже нелинейна, а индуктивность

переменна. Это вторая особенность.

Индуктивность обмотки магнитопровода непостоянна и зависит от тока цепи, а уравнение

.

нелинейно. Отсюда третья особенность: магнитные цепи являются нелинейными цепями, поэтому при синусоидальном напряжении на обмотке ток в ней оказывается несинусоидальным.

Изменение магнитного потока Ф(t)cчастотойприводит к нагреву магнитопровода из-за гистерезиса. Следовательно, в магнитопроводе возникают потери электроэнергии. Их называют магнитными потерями. Это четвертая особенность.

Лекция 9. Электромагнитные устройства

Перечень электромагнитных устройств очень большой. В лекции будут рассмотрены примеры применения теории магнитного поля к построению сварочных трансформаторов, ферромагнитных стабилизаторов, электромагнитных реле.

1.Физические основы построения сварочного трансформатора

Известно, что для неразветвленного магнитопровода с зазором закон полного тока имеет

(9.1)

где: l_ФМ, l_З - длина ферромагнитного участка и воздушного зазора соответственно; Н_ФМ, Н_З- действующее значение напряженности магнитного поля на участках ферромагнитного материала и воздушного зазора соответственно;

I- действующее значение тока в намагничивающей обмотке.

Учитывая, что

, (9.2)

а также что

(9.3)

перепишем (9. 1)

(9.4)

Так как относительная магнитная проницаемость магнитомягких материалов в десятки тысяч раз больше магнитной проницаемости воздуха₀, то очевидно, что в

Поэтому вместо (9.4) можно использовать приближенное равенство

(9.5)

Подставляя в (9.5) вместо R_З его значение из (9.3), а вместо

,

определим ток цепи

(9.6)

Теперь очевидно, что ток в цепи магнитопровода с зазором можно регулировать изменяя длину воздушного зазора. Это свойство и используется в сварочных аппаратах для регулирования тока дуги.