Ферромагнитного материала

На участке be, соответствующем значительному насыщению ферромагнитного материала, увеличение напряженности приводит лишь к весьма малым приращениям магнитной индукции. Последняя возрастает на этом участке примерно в той же степени, что и в случае катушки без ферромагнитного магнитопровода (прямая 4 на 6.6). Хотя при любых значениях напряженности ферромагнитного материала Ц„>Ио и Цг>!. ПРИ #->=с Ц„-*Мо и Иг-1-

Если обмотка не имеет ферромагнитного магнитопровода, то между потокосцеплением Ч* и током / существует линейная зависимость, а поэтому L = d*V/dI = *РД = const.

Пока ферромагнитный материал не насыщен, между магнитным потоком и током существует примерно линейная зависимость, а поэтому L = \vd/I * const. Значение индуктивности в этом случае, особенно при 16 = 0, намного превышает значение индуктивности такой же обмотки без ферромагнитного магнитопровода.

По мере насыщения ферромагнитного материала индуктивность уменьшается, а когда наступает полное насыщение ферромагнитного материала, она становится равной индуктивности такой же обмотки без ферромагнитного магнитопровода.

Для пояснения этого рассмотрим намагничивание сплошного ферромагнитного магнитопровода ( П.1.2). Ток намагничивающей катушки возбуждает в сердечнике магнитное поле, линии которого перпендикулярны к плоскости abed. При изменении намагничивающего поля в сердечнике индуктируются электродвижущие силы. Под действием этих э.д.с. в теле сердечника возникают вихревые токи. Поле вихревых токов согласно закону Ленца препятствует изме' -нению намагничивающего поля обмотки, тормозя изменение индукции. Чем быстрее происходит циклическое перемагничивание и чем меньше электрическое сопротивление сердечника, тем больше вихревые токи и тем шире петля перемагничивания.

222. Указать, как изменится магнитный поток ферромагнитного магнитопровода, если, не изменяя намагничивающей силы, увеличить воздушный зазор.

При протекании тока по виткам катушки с поперечным сечением s создается магнитное поле, интенсивность которого характеризуется магнитной индукцией В и магнитным потоком Ф = Bs, который пропорционален магнитодвижущей силе F = Iw, равной произведению тока / катушки на число ее витков w. Зависимость Ф(/) при w = const катушки при отсутствии ферромагнитного магнитопровода является линейной.

Зависимость Ф(/) при w = const катушки при отсутствии ферромагнитного магнитопровода является линейной. При наличии магнитопровода магнитный поток, создаваемый катушкой индуктивности при прочих равных условиях, значительно возрастает, так как при этом магнитный поток создается не только непосредственно проводниками с током катушки (источником внешнего магнитного поля), но и соответствующим ферромагнитным материалом магнитопровода (источником внутреннего магнитного поля).

Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток ( 2.1), размещенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить

Пользуясь терминологией, принятой в измерительной технике относительно измерительных механизмов, преобразователи электромеханической группы будем разделять на электро- и ферродинамические, принцип действия которых основан на взаимодействии двух контуров с токами, и магнитоэлектрические, принцип действия которых основан на взаимодействии контура, обтекаемого электрическим током, с полем постоянного магнита. Различие между электро- и ферродинамическими преобразователями заключается в наличии в последних ферромагнитного магнитопровода, что позволяет существенно увеличить при прочих равных условиях выходные усилия (моменты).

Катушки индуктивные без ферромагнитного магнитопровода, с неизменной ферромагнитной цепью, с раздвижным ферромагнитным магнитопроводом и с подмапшчивающей обмоткой постоянного тока ( 7, а, б, в и г) используются в цепях переменного тока для создания индуктивной нагрузки и характеризуются активным сопротивлением г, индуктивностью L и номинальным током /н. Только катушки без ферромагнитного магнитопровода обладают неизменной индуктивностью, а остальные — переменной индуктивностью, зависящей от значения переменного тока в обмотке катушки, от изменяемой конфигурации магнитной цепи, а также от величины постоянного тока, подмагничивающего магнитопровод катушки.

Значительное усиление магнитного поля за счет свойств ферромагнитного материала позволяет (при заданной интенсивности магнитного поля) намного уменьшить ток, мощность, габаритные размеры и массу намагничивающих обмоток, а также массу и стоимость постоянных магнитов, используемых иногда вместо намагничивающих катушек.

Предположим, что кольцо ( 6.5) выполнено из неферромагнитного материала, у которого ЛГ1 « 1 и (ial » ц0. Тогда для получения заданной магнитной индукции В согласно (6.7) потребуется МДС

Если же изготовить кольцо из ферромагнитного материала, у которого ц,2 » 1 и ць2 = цг2и0 » ц0, получим те же значения

Сравнивая выражения МДС в обоих случаях, нетрудно установить, что /2 = ^i/Hr2> т- е ^2<<:^i- Приведенный пример подтверждает высказанное ранее положение о том, что изготовление магнитопровода из ферромагнитного материала приводит к существенному уменьшению тока, а значит, мощности, габаритных размеров и массы намагничивающих обмоток.

6.6. Кривые намагничивания В (Я) и зависимость ца(Я) ферромагнитного материала. Зависимость BQ(HO) для воздуха

На участке be, соответствующем значительному насыщению ферромагнитного материала, увеличение напряженности приводит лишь к весьма малым приращениям магнитной индукции. Последняя возрастает на этом участке примерно в той же степени, что и в случае катушки без ферромагнитного магнитопровода (прямая 4 на 6.6). Хотя при любых значениях напряженности ферромагнитного материала Ц„>Ио и Цг>!. ПРИ #->=с Ц„-*Мо и Иг-1-

Предположим, что имеется некоторая магнитная цепь ( 6.8,а), содержащая несколько участков из ферромагнитного материала с различными площадями поперечного сечения (S,, S2 ...) и длинами (/1; /2 ...); участки /, и /4, /2 и /5 разделены воздушными зазорами.

Если степень насыщения ферромагнитного материала и воздушные зазоры невелики, то эквивалентные магнитные потоки рассеяния можно не учитывать, как мы и будем поступать в дальнейшем. При таком допущении магнитный поток любой ветви магнитопровода на всем ее протяжении следует считать одним и тем же. Кроме того, при анализе и расчете магнитных цепей принимают обычно следующие допущения: не учитывают выпучивания линий магнитной индукции в воздушных зазорах, а также их искривлений в узлах разветвления потоков и местах резких перегибов магнитной цепи, считая, что конфигурация линий магнитной индукции совпадает с конфигурацией магнитной цепи ( 6.8,и); принимают, что во всех точках площади поперечного сечения любого участка магнитной цепи напряженности магнитного поля, а значит, и магнитные индукции имеют одно и то же значение. Учитывая это, при анализе и расчете магнитных цепей выбирают контуры, совпадающие

По мере насыщения ферромагнитного материала индуктивность уменьшается, а когда наступает полное насыщение ферромагнитного материала, она становится равной индуктивности такой же обмотки без ферромагнитного магнитопровода.

Предположим, что кольцевой магнит ( 6.12,а) выполнен из магнитно-твердого материала, имеет одинаковую площадь поперечного сечения по всей длине и предназначен для создания магнитного поля в воздушном зазоре. Часть предельной петли гистерезиса ферромагнитного материала В (Я), называемая кривой размагничивания, приведена на 6.12,6. Именно •эта часть петли гистерезиса и используется для расчета магнитной цепи.

дать в воздушном зазоре с вектором магнитной индукции В, а поэтому следует считать (7MlS = Hg/s > 0- Тогда согласно (6.14) в ферромагнитном кольце получим L/M = HI < О, и, следовательно, введение воздушного зазора приводит к размагничиванию ферромагнитного материала кольца. Введение воздушного зазора действует подобно созданию Н<0 с помощью МДС обмотки, котораЛлогла бы быть расположена на кольце.