Рнс. 6.12, К апали1> соотношений в нсразвствлснной магнитной цепи с постоянным магнитом

Рис. 6.13. К пояснению методик! расчета перазветвпенной маг ннтной цепн с постоянным маг

дать в воздушном зазоре с вектором магнитной индукции В, а поэтому следует считать I/g = bh > 0. Тогда согласно (6.14) в ферромагнитном кольце получим Н1< О, и, следовательно, введение воздушного зазора приводит к размагничиванию ферромагнитного материала кольца. Введение воздушного зазора действует подобно созданию Я < О с помощью МДС обмотки, которая MoiJia бы быть расположена на кольце.

Доя расчета магнитной цепи необходимо прежде всего:

1) рассчитать и построить вб. а. х. Ф(С/ ) = Ф(Я/) ферромагнитного кольца;

2) рассчитать и построить вб. з. х. Ф((/мё1 воздуш-Н1ИО зазора.

Так как В = Ф/Ь\ а Я = UJi, то график Ф(С/) на рис. 6.13 будет анало1ичен i рафику В (Я) на рис. 6.12,6.

В воздушном зазоре f ФЛб очевидно, график

Ф{и) представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат (рис. 6.13). Для определения магнитных потока Ф и напряжения целесообразно построить график Ф! = = /(-(/ s), являющийся зеркальным отображением графика Ф{и) огеоснгельяости оси ординат (см. рнс. 6.13).

Точка пересечения А графиков Ф{UJ и \Ф\=Д-и) определит значения Ф и С/ . Далее нетрудно найти магнитную индукцию В - Ф/S, магнитное напряжение = - [/ > О, по кривой намагничивания (рис. 6,12,6) напряженность магнитного поля Н и напряженность магнитного поля воздушного зазора Н, = В/ц = и Л-

На основании изложенного выше можно сделать следующие выводы о влиянии параметров постоянного магнита на значения магнитного потока Ф и магнитного напряжения Ь\,.

Выбор ферромагнитиого материала для изготовления постоянного магнита с большим значением (при S, const) или с большим значением В (при - const), а также увеличе-

пие детины I апи площади поперечного сечения S Mai нита данл возможность подунпь большие значения Ф и U.

Для уменьшения габаритных размеров постоянного магнита стремятся производить разработку электромагнитного ус1ройс1иа 1аким образом, чтобы получить в воздушном зазоре наибольшее значение энергии магнитного поля что имеет .место при наибольшем произведении ВН и соответствует опре-допенной точке Л на кривой размагничивания.

В заключение следует сказать, что, исходя из технико-экопо-мнчееких соображений, в электромагнитных уС1ройстна с постоянными магнитами последние составляют обычно лишь часгь ма ниюировода. Остальная ее часть выподняется из маг-иитно-мягкого материала и содержит обычно воздушные зазоры Для расчета такой магнитной цепи должна быть построена эквивалентная вб. а. х. Ф(С ,), а затем график Ф = = /(-li ,J с учетом всех участков магнитиой цепи.

6.7. РАЗВЕТВЛЕННЫЕ МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

6.7.1. Основные соотиоикния. Когда в разветвленной магнитной цепи магнитные потоки возбуждаются одной обмоткой, направление их при заданном токе определяется однозначно по правилу цравоходовото винта. Если же для возбуждения потоков используется несколько обмоюк, то магнитные потоки могут быть направлены по-разному в зависимости от направлений и шачений МДС обмоток, а также от параметров магнитопровода.

Рассмотрим Б качестве примера возможные направления магнитных потоков в магнитной цепи, изображенной на рнс. 6.8.

При > О и 2 = О магнитные потоки Ф] и Ф3 будут направлены так, как показано на рисунке (Ф; >0 и Ф3 >05 а поток Ф - в противоположиую сторону (Ф < 0). При = О и l2>0 noTcftH Фд > о и Фз > О, а ФJ < а

Изменяя Ii при /, = const или Ij при /[ = const, можно получить Ф1 $ О и Ф2 § 0; магнитный поток Ф3 при любых токах /, > О и /г > О будет направлен так, как показано на рисунке.

Гак как в каждой нетвн разветвленной магинтной цепи магнитный поток имеет одно и то же значение, между магнитными индукциями, а также между напряженностями участков любой ветви существуют соотвошеиия, полученше ранее для иеразветвлекной цепи.

Рассмотрим соотношения между напряженностями, маг-

Рис. 6.14. К анализу соотношений в разветвленных магнитных цепях

нитными индукциями и потоками двух ветвей ainb и апЬ, не содержащих обмоток (рис. 6.14). По закону полного тока для контуров атЬа и апЬа имеем

Из полученных уравнений следует, гго

HjH2 = h!i,.

(6,1.5)

Если /1=/:, го независимо oi 1иошадей поперечною сечения Sj и $2- также марки ферромагнитных материалов ветвей получим И = И. Если ветви выполнены мз одинакового ферромагнитного материала, то при НН и В, В. Магнитные потоки ветвей в случае Bj = В- будут равны лишь при равенстве площадей, так как Ф -В,5,. а 2=22-

Если в магнитной цепи > I2, то согласно (6.15) Я, < Я и, следовательно, Bi<B2. Кол и чсс1 венное соотношение между потоками зависит от соотношений между индукциями и площадями .

Может оказаться, иапримср, что Ф > при Ву<В2.

На соотношение напряженностей. магнитных индукций и потоков существенное влияние оказывают воздушные зазоры. Допустим, что во вторую ветвь введен воздушный зазор длиной If,. Тогда

H,l, = H2h + {H,H2)k- (6.16)

Так как обычно Яд, вместо (6-16) можно написать, HX=H,l2 + HX,

откуда следует, что при 1 =1 Ну> Я,; как правило, в несколько раз превышает H2I2, поэтому напряженность Я; в ветви с воздушным зазором в несколько раз меньше напряженности Hj.

Рнс. 6.15. Разветвленная симметричная мапштнвя цепь

Рис. 6.16. К расчету разветвленной симметричной магнитной цепи

6.7.2. Последовательность расчета симметричных магнитных цепй1. Предположим, что имеется разветвленная симметричная магнитная цепь (рис. 6.15) некоторого электромагнитного устройства.

В силу симметрии магнитной цепи и выражения (6.8) можно утверждать, что

ф( =Ф, =ф/2.

Вследствие простого соотношения между магнитными потоками расчет разветвленных сим.метричных .магиитиых цепей производится практически в том же порядке, что и расчет неразневленных магнитных цепей.

Обычно при расчете симметричную магнитную цепь делят мысленно на две одинаковые части но оси симмерии nh и производят расчет одной ее половины (рис. 6,16).

6.7.3. Последовательность расчета неснмметрачиых мотитиых цепей. Некоторая сложность расчета несимметричных магнитных цепей объясняется тем, что количественные cooi ношения между магнитными потоками ветвей остаются неизвестными до определения потоков.

Расчет несимметричных магнитных цепей производится графоаналитическим методом с использовагшем соотношения между маг-нитньнии потоками в разветвленных цепях (6.8), закона полного тока 16.9) и вб. а. X., методика расчета которых была рассмотрена выше. В зависимости от ислолных данных нослеловательносгь расчета несимметричных цепей несколько изменяется.

Рассмотрим Б качестве примера послеловательпосп. расчета маг-JruTHOH цепи, изображенной на рис 6.8, если требуется определить МДС /, 1 при заданной ма1ни1ной индукдпи В. и ивестной МДС

Знзя Bgj, нетрудно найти магнитный поток Ф; И.-.! затем подсчитать магнитное напряжение Vab-

Построив с помощью Уравнения ll.,b=hiu вб. а. v. Ф,((/ а) и зная магнитное напряжение легко определить магнитный по-

ток Ф3,

Зная потоки и Фд, найдем поток Ф1 = Фд - После этого можно определить МДС Uw.

4.а. основы РАСЧЕТА НАМАГНИЧИВАЮЩИХ ОБМОТОК

Задата расчета намагничивающей обмотки состоит в том, чтобы при заданной МДС определить конструктивные параметры обмотки, а также потребляемые ею ток и мощность.

Различают два типа намагничивающих обмоток: а) параллельные илн шуитовые; б) последовательные или ссриесныс.

Пяраллельную обмотку рассчитывают на вклточепие на одно из стандартных напряжений U сети постоянного тока (рис. 6.17). Она изготовляется из проволоки относительно небольшого диаметра, имеет сравинтельно большие число витков и сопротивление. Ток параллельной обмотки определяется напряжением источника и сопротивлением обмотки:

Последовательную обмотку ос (рис. 6.18) включают последовательно с каким-либо элементом эл электрической цепи (например, с обмоткой якоря или возбуждения двигателя), и, таким образом, в обмотке и данном элементе существует один и тот же ток. Последовагельная обмотка изготовляется из проволоки относительно большого диаметра, имеет небольшое число витков и сопротивление г значение коюрого намного меньше сопротивления Гэл- Ток обмотки определяется практически напряжением источ1шка и сопротивлением элемента, последовательно с которым включена обмотка:

При расчете обмотки прежде всего следует определить площадь ее поперетаого сечения S (рис. 6.19) и установить, разместится ли она в окне магнитопровода площадью S = аЪ.

Площадь можно опредалить из соотношения

5 = Sw,

где /с =Sw/Sb - коэффициен! заполнения, показывающий, какая часть площади %, заполнена проводниковым материалом, обычно медью; S и W - площадь поперечного сечения проволоки и число витков катушки.

Рис. 6.17 Схема включения параллельной намагничивающей обмотки

ОС ЭЛ

Рис. 6.18. Схема включения последовательной намагничивающей обмотки

Рис. 6.1, Эскиз нама(н

Коэффиннент заполнения зависит от толшины изоляции проволоки и способа намотки. 1ак, если изготовить катушку из проволоки с тонкой эмалевой изоляцией а уклалыва1Ь ироьолик> шпик к вику, то коэффициент заполнения будет иметь наибольшее значение.

Выразив S через ток / и допустимую по условиям нагревания плот-лис1ь шки J, получим

и и

(6.17)

Как видно, площадь 5 , а значит, размеры и масса обмотки при выбранных значениях к в J, зависят исклюгчнтельно от МДС F = Iw обмотки.

Определив по формуле (6.17) плошадь S, можно изобразить эскиз обмотки (рис. 6.19) и найти длину среднего виг а 1 После этого из выражения

/ S

нетрудно определить площадь попере-ш локи обмотки:

3 сечения и диаметр прово-