Розрахунок магнітних кіл

Класифікація магнітних кіл електромагнітів

Електромагніти – електротехнічні пристрої, призначені для перетворення магнітної енергії в механічну.

Тягові електромагніти виконуються, як правило, однообмотковими, хоча для забезпечення певних функціональних залежностей вони мати дві і більше обмоток (електромагніти змінного струму з к.з. витком).

Магнітна система — сукупність феромагнітних деталей електромагнітного механізму, призначена для локалізації в ній основного магнітного поля. Магнітопровід — магнітна система або її частина у вигляді окремої конструктивної одиниці. Сердечник — частина магнітопроводу, на якій або навколо якої розташована обмотка.

Магнітний потік електромагніта замикається в основному через робочий повітряний проміжок і магнітопровід. Однак, частина магнітного потоку проходить не через робочий повітряний проміжок, а по шляхах розсіяння. Відносна величина потоку розсіяння і характер його просторового розподілу визначають певні підходи при розрахунку магніт­них кіл. Тому доцільно здійснити відповідну класифікацію магнітних кіл за характером просторового розподілу магнітних потоків розсіяння і намагнічуючих обмоток.

З точки зору просторового розташування і відносних геометричних розмірів котушки (відносно розмірів магнітопроводу) розрізняють електромагніти із зосередженою або розподіленою обмоткою (намагнічуючою силою).

а) б) в)

Рис. 3.1. Основні різновиди магнітних кіл.

З точки зору просторового розподілу магнітного потоку розсіяння і його зв'язку з намагнічуючою котушкою розрізняють (див. рис.3.1):

а) магнітопроводи із зовнішнім якорем, розташованим з торця котушки (якip електро­магніта може бути прямоходовим, або поворотного(клапанного) типу (рис. 3.1 а));

б) магнітопроводи із поворотним якорем, розташованим вздовж твірної котушки (з боковим розташуванням якоря (рис. 3.1 б)). Для таких систем характерним є те, що магнітні потоки в повітряним проміжках неодинакові ( Ф_1  Ф_2) і магнітний потік розсіяння змінює свій знак за висотою магнітопроводу;

в) магнітопроводи із рухомим осердям (якорем) яке втягується всередину котушки (рис. 3.1 в), що приводить до зміни величини потоків розсіяння Ф_S із зміною положення якоря. Така різновидність електромагнітів використовується для забезпечення достатньо великого "ходу" якоря.

Наведені на рис. 3.1 конструктивні схеми електромагнітів з точки зору шляхів основного магнітного потоку (без урахування потоків розсіяння) представляють нерозгалужені магнітні кола (електромагніт виду "в" рис. 3.1 при симетричній магнітній системі зводиться до нерозгалуженого магнітного кола), хоча в окремих випадках для тягових електромагнітів використовують і несиметричні розгалужені магнітні кола (найбільш поширені Ш - подібні магнітопроводи із несиметричним розташуванням якоря).

Очевидно, що наведена вище класифікація не є вичерпною, хоч в переважній більшості випадків практики розрахункова схема тягових електромагнітів зводиться до однієї із наведених на рис. 3.1.

Зміна різниці магнітних потенціалів і магнітного потоку за висотою магнітопроводу

		Без врахування магнітного опору сталі
		З врахуванням магнітного опору сталі

Для магнітних кіл електричних апаратів використовують різноманітні магнітом'які матеріали. Магнітопроводи електромагнітів постійного струму загальнопромислового призначення виконують із електротехнічного заліза (вакуумної виплавки) та низьковуглецевих сталей. Магнітопроводи електромагнітів змінного струму виконують шихтованими за загальноприйнятими технологіями виконання магнітопроводів змінного потоку із електротехнічних сталей різних марок. У окремих випадках для забезпечення високої швидкодії при спрацюванні магнітопроводи електромагнітів постійного струму можуть виконуватися також шихтованими.

Основні задачі, що розв’язуються при розрахунку магнітних кіл

При розрахунку магнітних кіл переважно розв'язується одна із двох задач, а саме:

І. Необхідно визначити величину намагнічуючої сили котушки (Iw) для утворення заданого магнітного потоку Ф_.

2. Необхідно визначити величину магнітного потоку Ф_ при заданій намагні­чуючій силі котушки (Iw).

Вказані задачі можуть розв'язуватися при різних спрощуючих допущеннях, котрі визначаються характером шляхів потоків розсіяння, інтенсивністю магнітних навантажень на окремих ділянках магнітного кола, співвідношенням потоків розсіяння й потоків в poбoчих повітряних проміжках і необхідною заданою точністю розрахунків.