Магнитную характеристику

В ряде устройств (измерительные приборы с подвижным магнитом, реле) подвижная часть представляет собой небольшое тело из магнитномяг-кого или магнитнотвердого материала, находящееся под воздействием магнитного поля катушки, обтекаемой электрическим током. В этом случае силы, действующие на намагниченные тела, могут рассматриваться как результат взаимодействия диполей с внешним полем.

§ 14.20. Получение постоянного магнита. Возьмем замкнутый кольцевой сердечник из магнитнотвердого материала. Сделаем в нем

Имея кривую размагничивания, можно для каждой ее точки вычислить магнитную энергию ВН/2 единицы объема, которую может дать магнит, если его магнитное состояние будет характеризоваться какой-либо точкой на кривой размагничивания. В правой части диаграммы 20.6 построена кривая BH/2=f(B), имеющая максимум. Эта величина (ВЯ/2)тах является важным параметром магнитнотвердого материала, так как чем больше максимальная внешняя магнитная энергия, которую можно получить от единицы объема материала, тем 374

Одной из разновидностей синхронных двигателей малой мощности являются гистерезисные двигатели. Вращающий момент этих двигателей при пуске, а также после вхождения в синхронизм создается благодаря взаимодействию поля статора с намагниченным в этом поле сердечником ротора, выполняемым из магнитнотвердого материала. При пуске, когда п <. п0, сердечник ротора непрерывно перемагничи-вается вращающимся полем статора. Однако в любых положениях ротора оси магнитных потоков статора и ротора оказываются смещенными так, что на ротор действует момент, направленный в сторону вращения поля статора. После разгона и вхождения в синхронизм (it = n0) намагниченность сердечника ротора при данной нагрузке остается неизменной.

Статор гистерезисных двигателей выполняется так же, как и у асинхронных двигателей малой мощности. Вращающееся магнитное поле машины создается двух- или трехфазной обмоткой статора. Ротор представляет собой сплошной цилиндр / из меди или машиностроительной стали, на который надета втулка, кольца или спираль 2 из магнитнотвердого материала ( 20.1). Наиболее широко применяется викаллой (сплав железа, кобальта и ванадия), обладающий значительной коэрцитивной силой (Яс — 50 ч- 100 а/см).

Основой для расчета любого постоянного магнита является кривая размагничивания, т. е. участок предельной петли гистерезиса в пределах второго квадранта, и характеристика магнитного возврата, определяемая <в первом приближении величиной реверсивной проницаемости в данной точке кривой размагничивания. Существующие нормативные документы (ГОСТы, нормали и технические условия) нормируют только три точки кривой размагничивания, но в них отсутствуют данные по характеристике магнитного возврата. Для инженерного расчета необходимо, чтобы в нормативных документах приводлись полностью как кривая размагничивания, так и характеристика магнитного возврата для каждого магнитнотвердого материала. В справочнике помещены расчетные кривые размагничивания и характеристики магиитного возврата, построенные по аппроксимирующим формулам и проходящие через точки, координаты которых определены нормативными документами.

При графо-аналитическом методе расчета магнитной системы вычисления по (1-19), (1-20) и (1-21) существенно упрощаются, так как функции а и 6 могут быть выражены универсальными графиками ( 1-9 и 1-10), пригодньши практически для любого магнитнотвердого материала.

Магнитные системы С-об разно го типа ( 2-3 и 2-4). Системы ( 2-3,а и б) не имеют полюсных наконечников. Такие магниты могут быть изготовлены только из деформируемых материалов или методами металлокерамики, так как мелкие раковины, неизбежные при литье, нарушают равномерность поля в рабочем зазоре. У магнитной системы ( 2-3,6), применяемой в комбинированных приборах авиационного типа, часть магнитного потока замыкается по металлическим мостам, минуя рабочий промежуток. Обе магнитные системы конструктивно просты и удобны в сборке. Магнитная система ( 2-4) предназначена для осциллографов. Может быть выполнена как с полюсными наконечниками, так и целиком из деформируемого магнитнотвердого материала, а также изготовлена методами металлокерамики. В качестве материала для полюсных наконечников здесь целесообразно

Различают четыре основных вида постоянных магнитов из порошков: металлокерамические, металлопластические, из тонких порошков, оксидные. К первому относят магниты из металлических сплавов, получаемые прессованием и спеканием из порошков. Ко второму—магниты, прессуемые из порошка магнитнотвердого материала, смешанного со смолой или другим связующим веществом. К третьему — магниты, прессуемые из ферромагнитных высококоэрцитивных порошков, частицы которых по величине соразмерны с доменами. К четвертому — магниты, получаемые прессованием и спеканием порошкообразных окислов металлов (эти магниты описаны в гл. 7).

б) Методы изготовления. Ниже изображена схема технологических процессов изготовления металлопластических магнитов. Процессы А и Б относятся к цельнопрессованным магнитам со смолой в качестве связующего вещества: процесс В — к эластичным магнитам с резиновой связкой. При производстве цельнопрессованных магнитов применяют два способа смешения магнитнотвердого порошка со связующим веществом. В качестве связующего обычно используется полимеризующая фенольная смола. По первому способу порошки магнитнотвердого материала и смолы в сухом виде смешиваются между собой, например в барабанных смесителях. Из этой смеси прессуются магниты. По второму — магнитнотвердый порошок смешивают со спиртовым раствором смолы. Образовавшуюся полужидкую массу сушат, а затем вновь измельчают. Из полученной порошкообразной смеси прессуют магниты. При втором способе частицы магнитнотвердого порошка более равномерно покрываются слоем связующего, что благоприятно для их электрической изоляции. Однако для постоянных магнитов такая изоляция обычно не является необходимой.

в) Структура и свойства. Металлопластические магниты представляют по структуре конгломераты частиц магнитнотвердого материала, связанных между собой прослойками связующего вещества ( 5-4). Размер магнитнотвердых частиц от 0,2—0,3 до 0,8— 0,9 мм в поперечнике.

2) строят магнитную характеристику, представляющую собой зависимость магнитного потока от МДС обмотки Ф(/н') ( 6.9, в);

Магнитную характеристику Ф() можно построить путем расчета магнитной цепи ( 6.21,6), используя в качестве кривой намагничивания В (Я) динамический цикл гистерезиса, соответствующий заданной частоте / и амплитудному значению магнитной индукции б,„, зависящему согласно (6.27) и равенству Е = U' от действующего значения напряжения [/'. Рассмотрим последовательность расчета магнитной цепи ( 6.21,6),

Задавшись, например, магнитным потоком Ф15 определяем магнитную индукцию В,=Ф,/5', по кривой намагничивания В (Я) находим напряженность магнитного поля Н j, с помощью закона полного тока для мгновенных значений напряженности и тока HJ = i,w подсчитываем ток i1=Hll/w. Чтобы построить магнитную характеристику, необходимо проделать указанные операции для различных значений магнитного потока в пределах периода его изменения. Поскольку Ф = BS, a i = = Hl/w, магнитная характеристика будет подобна динамической петле гистерезиса.

Если отсутствуют сведения об удельной реактивной мощности, то реактивный ток /р : может быть определен приближенно с помощью выражения действующего значения тока, приведенного в гл. 2, и графика ipjC(f) ( 6.29), построение которого производится в той же последовательности, что и графика 1 (г) (см. 6.25). Для построения графика ip, c (г) необходимо использовать магнитную характеристику Ф (ipc), расчет которой следует производить с помощью закона полного тока, используя основную кривую намагничивания.

Суммируя ординаты магнитных характеристик параллельных ветвей, находят магнитную характеристику Ф2+

Для расчета такой цепи, помимо магнитной характеристики участка с постоянным магнитом, необходимо построить магнитную характеристику Ф0 (Uab)0np остальной части магнитной цепи, состоящей из ферромагнитной части магнитопровода с длинами /ж + /р' и воздушного зазора /„. Для этого задаются величиной потока Ф0, находят индукции Bv', Вх, В0, напряженности поля //Л Нк, Н0 и магнитное напряжение Uab = Я0/0 + НЖ1Ж + Нр'1р. Полученные данные используют для построения слева от начала координат кривой Ф0(?/а<,)опр> точка пересечения которой с кривой Фм (Uu) определяет рабочую точку магнита и поток Ф0 воздушного зазора ( 11.23,6).

7 Увеличивая с помощью реостата силу тока в намагничивающей катушке, сделайте 8—10 измерений потока Начертите таблицу и запишите в ней результаты измерения По результатам измерений постройте магнитную характеристику сердечника.

Задаваясь значениями магнитного потока — 25, 50, 75, 100 и 125% от номинального значения, определяют индукции на отдельных участках, по которым находят напряженности магнитного поля Яст, Ня и Н3, а затем МДС, соответствующую выбранной величине магнитного потока [см. (2.15)]. По полученным точкам строят магнитную характеристику трансформатора Ф = f(F). Отличительной особенностью этой кривой ( 2.12, а) является то, что в ней практически отсутствует начальный линейный участок, типичный для других электрических машин.

Если требуется построить магнитную характеристику для машины, имеющей, например, feHao = 1,5, то поступают следующим образом. На универсальной магнитной характеристике ( 4.31, б) из начала координат проводят вспомогательную прямую, образующую о

В соответствии с полученными значениями Ф*ном и F*S.HOM можно перестроить универсальную магнитную характеристику в характеристику, выраженную в относительных единицах с &вас = 1,5, используя формулы Ф/Фнцм = Ф*/Ф*„о.и И FB/FB.HOM = Р*Ъ1Р*Ъ.Н<М.

Складывая ординаты, соответствующие одной и той же абсциссе (рис, 6-21р), строим магнитную характеристику