Законы магнитных цепей

Большинство электротехнических устройств (электрические машины, трансформаторы и др.) основано на использовании МП. Главной частью этих устройств является магнитная цепь, т.е. совокупность тел, большей частью ферромагнитных, в которых создается магнитный поток МДС обмоток, обтекаемых током, или с помощью постоянных магнитов.

Расчет магнитной цепи заключается в установлении связи между магнитным потоком, током в обмотках, числом витков и геометрическими размерами цепи с учетом магнитных свойств материалов, из которых она выполнена. Если магнитная цепь состоит из участков с постоянными сечениями по их длине, применяется приближенный метод, основанный на допущении равномерного распределения потока по сечению магнитной цепи.

Самой простой магнитной цепью этого типа является тороид, средний диаметр которого значительно больше поперечных размеров магнитопровода (рис. 6.8). Поток тороида

где F — wl - МДС, / — длина средней линии, а величина

аналогичная электрическому сопротивлению называется магнитным

сопротивлением. Отсюда можно видеть аналогию между законом магнитной цепи (6.1) и законом Ома для электрической цепи.

Магнитопровод в форме тороида

Рис. 6.8. Магнитопровод в форме тороида

Подобно направлениям ЭДС и тока в электрических цепях нужно ввести положительные направления F и Ф в магнитных цепях. За положительное направление потока принимается то, которое связано с направлением намагничивающего тока правилом правого винта. Положительное направление МДС в рассмотренной простой магнитной цепи совпадает с направлением потока Ф.

Для разветвленной магнитной цепи, например цепи рис. 6.9, а, могут быть получены зависимости, аналогичные законам Кирхгофа, если заменить токи на потоки Ф, ЭДС на МДС F, электрические сопротивления R на магнитные сопротивления Rm. Тогда для узлов магнитной цепи по аналогии с первым законом Кирхгофа алгебраическая сумма

выражает принцип непрерывности магнитного потока.

Разветвлённая магнитная цепь

Рис. 6.9. Разветвлённая магнитная цепь

Для контуров по аналогии со вторым законом Кирхгофа

Здесь также должны быть учтены направления FK и Фк.

Расчетная аналогия между электрическими и магнитными цепями не распространяется на физические процессы. В отличие от ЭДС, которая движет в проводниках элементарные заряды, МДС движения не вызывает. В соответствии с законом Джоуля — Ленца в электрической цепи происходит непрерывная затрата электрической энергии; постоянное МП, раз созданное, не требует энергии для своего поддержания. В электрической цепи возможно существование ЭДС без тока, когда цепь разомкнута, т.е. R —> со, в магнитной цепи при наличии МДС всегда существует замкнутый магнитный поток, т.е. Rm в бесконечность не обращается.

Для магнитных цепей представляет интерес как прямая задача — нахождение потока по заданной МДС, так и обратная задача — определение потребных МДС по заданному потоку в одном из участков.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >