9.3. Расчет магнитных цепей
Основным законом, используемым при расчетах магнитных цепей, является закон полного тока.
(9.1)
Он
формулируется следующим образом:
линейный интеграл вектора напряженности
магнитного поля по замкнутому контуру
равен алгебраической сумме токов,
охватываемых этим контуром. Если контур
интегрирования охватывает катушку с
числом витков W, через которую протекает
ток I, то алгебраическая сумма токов
,
где F - магнитодвижущая сила.
Обычно
контур интегрирования выбирают
таким образом, чтобы он совпадал с
силовой линией магнитного поля,
тогда векторное произведение в формуле
(9.1) можно заменить произведением
скалярных величин H·dl. В практических
расчетах интеграл
заменяют
суммой
и
выбирают отдельные участки магнитной
цепи таким образом, чтобы H1, H2, . . . вдоль
этих участков можно было считать
приблизительно постоянными. При этом
(9.1) переходит в
(9.2)
где l1, l2, ┘, ln - длины участков магнитной цепи; H1·l1, H2·l2 - магнитные напряжения участков цепи. Магнитным сопротивлением участка магнитной цепи называется отношение магнитного напряжения рассматриваемого участка к магнитному потоку в этом участке
,
где S - площадь поперечного сечения участка магнитной цепи, l - длина участка.
Рассмотрим расчет магнитной цепи, изображенной на рис. 9.2.
Ферромагнитный
магнитопровод имеет одинаковую площадь
поперечного сечения S.
lср
- длина средней силовой линии магнитного
поля в магнитопроводе;
δ
- толщина воздушного зазора.
На магнитопроводе размещена обмотка,
по которой протекает ток I.
Рис. 9.2
Прямая задача расчета магнитной цепи заключается в том, что задан магнитный поток Ф и требуется определить магнитодвижущую силу F. Определим магнитную индукцию в магнитопроводе
.
По кривой намагничивания найдем значение напряженности магнитного поля H, соответствующее величине В. Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре
.
Магнитодвижущая сила обмотки
.
При обратной задаче расчета магнитной цепи по заданному значению магнитодвижущей силы требуется определить магнитный поток. Расчет такой задачи выполняется с помощью магнитной характеристики цепи F = f(Ф). Для построения такой характеристики необходимо задаться несколькими значениями Ф и найти соответствующие значения F. С помощью магнитной характеристики по заданной магнитодвижущей силе определяется магнитный поток.
10. Трансформаторы
10.1. Конструкция трансформатора
Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования величин токов и напряжений без изменения частоты. Трансформатор состоит из замкнутого ферромагнитного сердечника, на котором размещены две или большее число обмоток. Обмотка, подключенная к источнику энергии, называется первичной. Обмотки, подключенные к сопротивлениям нагрузки, называются вторичными. Сердечник (магнитопровод) трансформатора изготавливают из листовой электротехнической стали, имеющей малые потери на перемагничивание и на вихревые токи. Отдельные листы стали изолируют слоем лака, после чего стягивают болтами. Такое устройство применяется для уменьшения вихревых токов, индуктируемых в стали переменным потоком. По конструкции сердечника различают два типа трансформатора: броневые и стержневые. На рис. 10.1 изображен броневой трансформатор, или трансформатор с Ш-образным сердечником, а на рис. 10.2 - стержневой трансформатор с П-образным сердечником.
Рис. 10.1
Рис. 10.2