Сердечника постоянным

46. Ширина полюсного сердечника определяется по (9.51). Задаемся Вт — = 1,43 Тл; k, =0,95 (полюсы выполнены из стали марки СтЗ толщиной 1 мм) :

щей обмотки для обоих сердечников. Разделение магнитопровода на два сердечника определяется условиями под-магничивания. Последнее выполняется с использованием отдельных катушек на каждом сердечнике, соединяемых последовательно — встречно. При этом ЭДС от подмагни-чивания во вторичной обмотке оказываются направленными встречно и принципиально полностью компенсируются. Практически же приходится учитывать в /Нб слагающую /нб.подм, определяемую неидентичностью сердечников. Обеспечение подмагничивания при внутренних К(31), когда f/ф и U0 могут сильно снижаться, достигается использованием одного из t/мф, которые остаются при этом неизменными. Для получения наибольшего эффекта от подмагничивания необходим правильный выбор создаваемой им индукции в сердечниках. На 12.16, а приведена эквивалентная схема замещения ТА с присоединенной нагрузкой ZH. Эффективное значение сопротивления ветви намагничива-

Решение. Магнитодвижущая сила для заданного сердечника определяется уравнением wl — /<Д: + 6ЯВ, которое можно решить графическими методами: 1) построением суммарной вебер-амперной характеристики; 2) пересечением вебер-амперных характеристик (аналогично методам решения ypai.нений нелинейных электрических цепей постоянного тока). Рассмотрим оба метода решения.

Витые сердечники позволяют автоматизировать изготовление трансформаторов, использовать преимущества холоднокатаных сталей. Хотя в навитых сердечниках и нет стыковых соединений, магнитный поток переходит из одного слоя в другой и магнитное сопротивление витого сердечника определяется натягом ленты при намотке. На 2.42, а—г представлены наиболее распространенные конструкции магнитных систем трансформаторов малой мощности. На 2.42, а дана шихтованная конструкция однофазного трансформатора с магнито-проводом 2, имеющим в среднем стержне просечку. Листы стержня отгибаются и вставляются в катушку 1 с обмотками высшего и низшего напряжений. Такая конструкция технологична и находит достаточно широкое применение. На 2.42, б—г представлены витые сердечники трансформаторов малой мощности ( 2.42, бив — сердечники однофазных трансформаторов, 2.42, г — трехфазного).

Магнитное состояние сердечника определяется полным током, сцепленным с замкнутой линией, проведенной внутри сердечника (закон полного тока), т.е. величиной, которую можно представить в комплексной форме равенством

С другой стороны, магнитное состояние сердечника определяется его потоком Ф, который в линейном режиме прямо пропорционален полному току:

Магнитный поток в теле сердечника определяется суммой магнитных моментов всего сердечника. Удалим выпиленный кусок ( 14.18, б). Объем намагниченного вещества уменьшится на объем вынутой части. Кроме того, магнитному потоку придется проходить через воздушный зазор. Все это приведет к уменьшению магнитного потока в теле сердечника.

Магнитный поток в теле сердечника определяется суммой магнитных моментов всего сердечника. Вынем выпиленный кусок ( 14.18, б). Объем намагниченного вещества уменьшится на объем вынутой части. Кроме того, магнитному потоку придется проходить через воздушный зазор. Все это приведет к уменьшению магнитного потока в теле сердечника.

Если пренебречь активным и индуктивным сопротивлениями катушек, то угол поворота сердечника определяется отношением токов в катушках (/о: /*), что соответствует отношению емкостей (С0:СЖ). Следовательно, по углу отклонения указательной стрелки можно определить величину измеряемой емкости. Шкала прибора проградуирована в микрофарадах.

Вторичные обмотки сердечников, образующие общ>ю вторичную обмотку, для трансформации первичного тока соединяются последовательно-согласно. Для варианта с шинным ТТ это сводится к выполнению общей обмотки для обоих сердечников. Разделение магнитопровода на два сердечника определяется условиями подмагничивания. Последнее выполняется с использованием отдельных катушек на каждом сердечнике, соединяемых последовательно-встречно. При этом э. д. с. от подмагничивания во вторичной обмотке оказываются направленными встречно и принципиально полностью компенсируются; практически же приходится учитывать дополнительную слагающую тока небаланса /fl6- подм, определяемую неидентичностью сердечников.

Индуктивность кольцевой катушки без сердечника определяется по формуле

Вывод. При синусоидальном токе без подмагничивания сердечника постоянным током в обмотке наводится э.д. с. основной и нечетной гармоник. Чтобы появились четные гармоники магнитного потока, а следовательно, и э.д.с. в обмотке, необходима несимметрия кривой потока, что достигается только при подмагничивании сердечника постоянным током.

От выпрямителей часто требуется не только преобразовывать переменное напряжение в постоянное, но и плавно изменять значение выпрямленного напряжения. Управлять выпрямленным напряжением можно как в цепи переменного напряжения, так и в цепи выпрямленного тока. При управлении в цепи переменного напряжения применяют специальные регулируемые трансформаторы (автотрансформаторы, трансформаторы с подмагничиванием сердечника постоянным током и др.), реостаты или потенциометры. Однако подобные способы управления выпрямленным напряжением (током) при их относительной простоте имеют существенный недостаток, связанный с низким к.п.д. Такие регуляторы имеют, как правило, большие массу, габариты и стоимость.

При подмагничивании сердечника постоянным током магнитный поток в сердечнике выражается суммой из двух слагаемых Ф = Ф0,4- ф,т sin о)/, где Ф01— постоянная часть потока, обусловленная намагничивающей силой ioA/o дополнительной обмотки. В этом случае рабочая точка перемещается в область магнитного насыщения (участок 2—3), магнитная проницаемость материала сердечника значительно уменьшается и соответственно уменьшается индуктивное сопротивление основной обмотки. При неизменном значении приложенного напряжения ток в основной обмотке значительно увеличивается (ср. кривые 2 и /). Из этого также следует, что изменением постоянного тока в обмотке под-магничивания (в управляющей цепи) можно изменять значение переменного тока в основной обмотке, т. е. в управляемой цепи.

3. Какую роль в работе магнитного усилителя играет подмагничивание его сердечника постоянным током?

Управляемый дроссель представляет собой катушку индуктивности с магнито-проводом (сердечником), характеризующуюся переменным индуктивным сопротивлением, обусловленным подмагничиванием ферромагнитного сердечника постоянным током. Так же как и катушка индуктивности с магнитопроводом, управляемый дроссель вследствие нелинейной зависимости между магнитным потоком и током имеет нелинейную зависимость между индуктивностью и током L(I), а следовательно, между индуктивным сопротивлением и током катушки XL(l). Вследствие этого ток в рабочей обмотке дросселя представляется возможным изменять путем изменения магнитной проницаемости ферромагнитного материала магнитопровода, подвергая его одновременному воздействию переменной и постоянной магнитодвижущих сил.

ляющей 4- На 9.12 сдвиг произведем вправо от оси времени. Кривая мгновенных значений магнитною потока при намагничивании сердечника током, содержащим гармоническую и постоянную составляющие, получена на правой части 9.12, Эта кривая не является зеркальной и, следовательно, содержит и четные гармонические составляющие. Поэтому ясно, чтс при одновременном намагничивании сердечника постоянным и переменным током кривая напряжения на дросселе будет содержать четные и нечетные гармонические составляющие.

Катушку с ферромагнитным сердечником, сопротивление которой изменяют путем подмагничивания*" сердечника постоянным током, называют дросселем насыщения. Дроссели насыщения применяются, например, _для регулирования скорости вращения двигателей, регу-лирования'освещения, в выпрямительных установках с регулируемым напряжением.

Рабочая обмотка, имеющая шр витков, является регулируемым нелинейным сопротивлением и включается последовательно в цепь переменного тока. Обмотка управления, имеющая wy витков, служит для подмагничивания сердечника постоянным током /у. От величины этого тока, т. е. от степени подмагничивания сердечника, зависит магнитная проницаемость стали. Чем больше ток /у, тем сильнее намагничивается сталь магнитопровода и тем меньше становится магнитная проницаемость (см. § 10.1). В связи с этим увеличивается магнитное сопротивление RH и уменьшается сопротивление г рабочей обмотки (см. формулу 10.11). Таким образом, увеличение тока /у в обмотке управления влечет за собой уменьшение сопротивления 2 и увеличение тока / в нагрузочном сопротивлении гн. Наоборот, уменьшение постоянного тока /у вызывает увеличение сопротивления z и уменьшение тока нагрузки /.

электрических печей, электроосветительных устройств и других электроприемников дает значительную экономию энергии и создает ряд удобств в системах автоматического управления. На свойстве дросселя насыщения изменять свою индуктивность при подмагничивании сердечника постоянным током основано действие магнитных усилителей.

Управляемый дроссель представляет собой катушку индуктивности с магнитопроводом (сердечником), характеризующуюся переменным индуктивным сопротивлением, обусловленным подмагничиванием ферромагнитного сердечника постоянным током. Так же как и катушка индуктивности с магнитопроводом, управляемый дроссель вследствие нелинейной зависимости между магнитным потоком и током имеет нелинейную зависимость между индуктивностью и током L(I), а следовательно, между индуктивным сопротивлением и током катушки. Xl(I). Вследствие этого ток в рабочей обмотке дросселя представляется возможным изменять путем изменения магнитной проницаемости ферромагнитного материала магнитопровода, подвергая его одновременному воздействию переменной и постоянной магнитодвижущих сил.