Ферромагнитном материале

В соответствии с уравнением (6.21) обмотка с ферромагнитным магнитопроводом (см. 6.21, л) может быть заменена для удобства анализа устройством, изображенным на 6.21,6. Часть этого устройства, состоящую из обмотки, расположенной на ферромагнитном магнитопроводе, будем называть в дальнейшем идеализированной обмоткой.

Ток / можно разложить на две составляющие: активную составляющую /а, обусловленную потерями мощности APS в ферромагнитном магнитопроводе, и реактивную (индуктивную) составляющую /р, необходимую для возбуждения основного магнитного потока; последней соответствует реактивная (индуктивная) мощность

Как видно, активная мощность Р, потребляемая реальной обмоткой, равна сумме потерь мощности в обмотке (ДРобм) и потерь мощности в ферромагнитном магнитопроводе (АРС).

1.10. В катушке индуктивности с каркасом тороидальной формы, выполненным из немагнитного материала, имеющей равномерно распределенную обмотку с числом витков ш=100, протекает ток 1=2 А. Определите, во сколько раз надо уменьшить ток в обмотке, чтобы в ферромагнитном магнитопроводе с зазором 6=1 мм сохранился тот же магнитный поток, и во сколько раз увеличится при этом индуктивность катушки? Зависимости составляющих удельного комплексного магнитного сопротивления материала магнитопровода от индукции для частоты /=50 Гц приведены на 1.5. Сечение магнитопровода s = l см2, длина средней магнитной линии в магнитопроводе /Ср=5 см.

В соответствии с уравнением (6.21) обмотка с ферромагнитным магнитопроводом (см. 6.21, я) может быть заменена для удобства анализа устройством, изображенным на 6.21,6. Часть этого устройства, состоящую из обмотки, расположенной на ферромагнитном магнитопроводе, будем называть в дальнейшем идеализированной обмоткой.

Ток / можно разложить на две составляющие : активную состав-ляющую /а, обусловленную потерями мощности ДРЧ в ферромагнитном магнитопроводе, и реактивную (индуктивную) составляющую /р, необходимую для возбуждения основного магнитного по-тэка; последней соответствует реактивная (индуктивная) мощность

Падение магнитного потенциала в ферромагнитном магнитопроводе при цгс =оо и Яс = 0 в первом приближении может не учитываться. В пределах сечений обмоток напряженность изменяется линейно от 0 до Нт, например, при

На 11.1,а изображена электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора, а на 11.1,6 — его условное графическое обозначение. Трансформатор состоит из двух обмоток, первичной / и вторичной 3, размещенных на замкнутом ферромагнитном магнитопроводе 2, который для уменьшения потерь от вихревых токов набран из листов электротехнической стали толщиной 0,35 — 0,5 мм, легированной кремнием. Магнитопровод служит для усиления магнитной связи между обмотками трансформатора, т. е. для уменьшения магнитного сопротивления контура, через который проходит магнитный поток трансформатора. В воздушных трансформаторах малой мощности, применяемых при частотах свыше ~20 кГц, ферромагнитный магнитопровод отсутствует, так как практически он не может проводить магнитный поток из-за вытеснения его к поверхности магнитопровода.

Рассмотрим принцип работы трансформатора на примере однофазного двухобмоточного трансформатора, так как рабочие процессы, протекающие в нем, характерны и для других типов трансформаторов. Если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику переменного напряжения мь то в ней возникнет ток гь который возбуждает в ферромагнитном магнитопроводе переменный магнитный поток Oi. Магнитный поток, замыкающийся по магнитопроводу, пересекает первичную и вторичную обмотки и индуцирует в них э. д. с. et и е2 соответственно.

Трансформаторы напряжения. Трансформатор напряжения выполняется как понижающий силовой двухобмоточный трансформатор (/с = = H'i/w2), на ферромагнитном магнитопроводе которого размещаются первичная и вторичная обмотки.

тивными. Пассивные электрические фильтры обычно выполняются на катушках индуктивности, конденсаторах и резисторах. Пассивные электрические фильтры, предназначенные для работы в диапазоне звуковых и инфра-звуковых частот, имеют большие габаритные размеры, массу и стоимость. Используемые в пассивных фильтрах звуковых частот катушки индуктивности имеют сравнительно большую межвитковую емкость, ощутимые потери в ферромагнитном магнитопроводе и даже в медном проводе обмотки, что делает их свойства далекими ог идеальных. В результате их добротность мала.

При питании обмотки переменным током от источника потребляется большая активная мощность, чем потери мощности в активном сопротивлении rl обмотки, равные АРо6м=72г1. Дополнительная мощность, потребляемая от источника, вызвана потерями на гистерезис ДРГ, возникающими вследствие явления гистерезиса при изменении магнитного потока, и потерями на вихревые токи АРВ, вызванными вихревыми токами iB, возникающими под действием ев, индуктируемых в ферромагнитном материале магнитопровода вследствие изменения в нем магнитного потока (см. поперечное сечение магнитопровода на 6.22, а).

то окажется, что Р' ^ 0. Поскольку идеализированная обмотка не имеет активного сопротивления, следует признать, что активная мощность идеализированной обмотки равна потерям мощности в ферромагнитном материале магнитопровода, Р' = = ДРС. Таким образом, в отличие от обмотки без ферромаг-

В микродвигателях с полым якорем последний выполнен в виде стакана 4 (p;ic. 9.37, и, (>). Обмотка якоря располагается на поверхности якоря и заливается эпоксидной смолой. Секции обмотки соединены с коллекторными пластинами. Такое расположение обмотки, когда она не находится в ферромагнитном материале, резко снижает ее индуктивность, что улучшает условия коммутации двигателя. Практически он работает без искрения. Кроме того, из-за снижения момента инер-infn полого якоря в сравнении с якорем обычного типа повышается быстродействие двигателя. Однако недостатком таких микродвигателей является увеличенный воздушный зазор 80 ( 9.37, а,б) в сравнении с обычными двигателями постоянного тока, что влечет за собой увеличение МДС обмотки возбуждения, а это в свою очередь обусловливает увеличение габаритных размеров и массы двигателей. Микродвигатели с якорем обычного типа и с полым якорем мощностью от 1 до 15 Вт имеют КПД 0,3-0,45.

Предположим, что ферромагнитный материал тонкостенного торои-да полностью размагничен и тока / в обмотке нет (В =0 и Н = 0). Если теперь плавно увеличивать постоянный ток / в обмотке катушки, то в ферромагнитном материале возникнет магнитное поле, напряженность которого определяется законом полного тока (7.1):

При изменении магнитного поля в ферромагнитном материале часть энергии магнитного поля преобразуется в тепло. Мощность, соответствующая этой части энергии

4-1. Потери на гистерезис в ферромагнитном материале ргг = = 1 em/кг при частоте /, = 100 гц. Определить потери на гистерезис рг2 при частоте f.2 = 400 гц, если индукция изменяется по синусоидальному закону и амплитуда ее сохраняется неизменной.

4-2. Потери на вихревые токи в ферромагнитном материале рв1 = 0,5 em/кг при частоте fi = 100 гц. Определить потери на вихревые токи рв2 при частоте /а = 400 гц, если индукция изменяется по синусоидальному закону и амплитуда ее сохраняется неизменной.

Предположим, что ферромагнитный материал тонкостенного торой-да полностью размагничен и тока / в обмотке нет (В =0 и Я =0). Если теперь плавно увеличивать постоянный ток / в обмотке катушки, то в ферромагнитном материале возникнет магнитное поле, напряженность которого определяется законом полного тока (7.1):

Предположим, что ферромагнитный материал тонкостенного торои-да полностью размагничен и тока / в обмотке нет (В =0 и Я =0). Если теперь плавно увеличивать постоянный ток / в обмотке катушки, то в ферромагнитном материале возникнет магнитное поле, напряженность которого определяется законом полного тока (7.1) :

При изменении магнитного поля в ферромагнитном материале часть энергии магнитного поля преобразуется в тепло. Мощность, соответствующая этой части энергии, называется потерями в стали и обозначается Рст; в расчетах обычно пользуются удельными потерями в стали РСТ, измеряемыми в ваттах на килограмм.

4-1. Потери на гистерезис в ферромагнитном материале ргг=\ вт/кг при частоте 1^ = 100 гц. Определить потери на гистерезис prs при частоте f2=400 гц, если индукция изменяется по синусоидальному закону и амплитуда ее сохраняется неизменной.