Разветвленные магнитные цепи и методы их расчета

 

Графический метод

Графическими методами решаются задачи второго типа – «обратные» задачи. При этом в качестве исходных данных для расчета заданы конфигурация и геометрические размеры магнитной цепи, кривая (кривые) намагничивания ферромагнитного материала, а также НС обмоток. Требуется найти значения потоков (индукций) на отдельных участках магнитопровода. Данные методы основаны на графическом представлении вебер-амперных характеристик  линейных и нелинейных участков магнитной цепи с последующим решением алгебраических уравнений, записанных по законам Кирхгофа, с помощью соответствующих графических построений на плоскости.

 

2.2 Расчет разветвленной магнитной цепи

 

Расчет симметричной разветвленной магнитной цепи (прямая задача)

 

На среднем стержне  Ш-образного симметричного сердечника, выполненного из

электротехнической стали  Э-21 (1311), расположена обмотка с  числом витков W=515 (рис.12). Якорь А этой разветвленной магнитной цепи выполнен из стали Э-42 (1512). Между якорем А и сердечником находится воздушный зазор l₃ = 0,2 мм. Размеры магнитной цепи на рис.12 даны в миллиметрах.

Определить величину тока в обмотке, расположенной на среднем стержне, при котором в якоре А создается магнитная индукция В_А=1,2 Тл.

 

    Рисунок 12- Симметричная разветвленная магнитная цепь

Разделим магнитную  цепь по оси симметрии (ОО`) на две равные части. Каждая часть рассчитывается отдельно, как неразветвленная неоднородная  магнитная цепь. Магнитный поток Ф в каждой части определяется по заданной магнитной индукции в якоре

 

      ,

 

 Где

.

 

В каждой части (половине) вычисленный магнитный поток  замыкается через якорь, Ш-образный участок магнитопровода и два воздушных зазора.

1. По вычисленному потоку Ф определяем магнитную индукцию в однородных участках:

     на участке

 

                                       ,

 

 Где

 

                                   ;

 

на участке 

 

                                          ,

 

   

    Где

 

                                          ;

 

     в зазоре бокового стержня

 

;

 

      в зазоре среднего стержня

 

  ;

 

в якоре 

 

.

 

2. Напряженность магнитного поля для ферромагнитных участков

 

Н_А=540А/м, Н₁=1580А/м, H₂=840А/м

 

Напряженность в воздушных  зазорах:

 

;

 

;

 

Величину тока определяем из уравнения, составленного по закону плотного тока:

,

 

 

где длина средней  линии каждого участка:

 

,

 

,

 

(длинной зазора пренебрегаем),

 

   (длинной зазора пренебрегаем).

 

Таким образом, индукцию В_А=1,2 Тл в якоре разветвленной магнитной цепи (рис. 12) создает ток I=2 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В процессе выполнения курсовой работы была изучена разветвленная магнитная цепь, проанализированы методы ее расчета. Выяснено, что магнитные цепи находят широкое применение в различного рода электрических аппаратах и электромагнитных устройствах: контакторах, автоматах, приводах выключателей, тормозных, тяговых и подъемных электромагнитах, релейной аппаратуре, датчиках, электромагнитных муфтах. Магнитные цепи также являются основным элементом и в ускорителях элементарных частиц, электромагнитных сепараторах, применяемых в металлургии; электромагнитных плитах и приспособлениях, используемых в металлообрабатывающей промышленности, и в других устройствах, где требуется создание магнитного поля определенной формы. Магнитное поле, одна из форм электромагнитного поля. Создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми магнитными моментами, а также переменным электрическим полем. Действует на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом. Характеризуется магнитной индукцией (или напряженностью). Индукция магнитного поля Земли около 0,00005 Тл, наиболее сильными крупномасштабными магнитными полями обладают нейтронные звезды (около 100 млн. Тл).

В лабораторных условиях и технике для получения постоянного  магнитного поля (0,05 - 25 Тл) используют постоянные магниты, электромагниты, сверхпроводящие соленоиды. Импульсные сверхсильные магнитные поля (160 - 1000 Тл) получают при помощи импульсных соленоидов и методом направленного взрыва. Технические применения магнитного поля (наряду с электрическим полем) лежат в основе всей электротехники, радиотехники и электроники. Магнитные поля используются в дефектоскопии, для удержания горячей плазмы в условиях управляемого термоядерного синтеза, в ускорителях заряженных частиц и т.д.

Список использованных источников и  литературы                                        

1. Бессонов, Л.А.Теоретические основы электротехники. - М.: «Высшая школа», 1996.- 633с.

  2. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника Учебник для  вузов. - М.: «Энергоатомиздат», 1985.- 552с.

3.   Зевеке Г.В., Ионкин П.А. Основы теории цепей.- М.:«Энергия», 1975.- 752с.

4. Касаткин А.С., Немцов М.В. Основы Электротехники. - М.: «Высшая школа», 2005.- 532с.

 5. Лоторейчук, Е.А.Теоретические Основы Электротехники. - М.:«ФОРУМ -       ИНФРА-М», 2006.- 316с.

6. Голубев А.Н. Методы расчет нелинейных цепей,2001, -219с

7. Милых В.И., Данько В.Г., Черкасов А.К., Иногородский А.В. Магнитные цепи и электротехнические устройства.- М.: «НТУ ХПИ», 1991.- 116с.