Лекция № 2 «Основные законы электромеханики» по Электромеханическим системам (Никаноров В. Б.)

Кирилл Николоев чт, 31.03.2016 22:11

Лекция  №2 Тема Основные законы электромеханики 1.Конструктивные особенности ЭМП Конструктивно электрическая машина (ЭМП) состоит из двух основных частей:  вращающейся — ротора  неподвижной — статора.

2.Магнитные цепи. Основные понятия Известна способность вещества под действием напряженности внешнего магнитного поля Н (А/м) создавать собственное поле, называемое намагниченностью М (А/м), которое характеризуется магнитной восприимчивостью : М=Н.

Магнитная индукция в веществе где 0=410-7 Гн/м – абсолютная магнитная проницаемость вакуума, =1+ - относительная магнитная проницаемость вещества, a=0 – абсолютная магнитная проницаемость.

Для ферромагнитных материалов зависимость В от Н нелинейная и называется кривой первоначального намагничивания. При этом магнитная проницаемость  также нелинейно зависит от H. Другая важная характеристика ферромагнитного материала – петля гистерезиса.

Если после получения Bm при Hm, уменьшить Н внешнего поля, то наблюдается гистерезис (процесс запаздывания): размагничивание не идет по кривой первоначального намагничивания и при отсутствии внешнего поля Н=0 индукция отлична от нуля и равна Br – остаточной индукции.

Магнитномягкие материалы имеют малые магнитные потери (узкую петлю гистерезиса - 2), высокую индукцию насыщения Bs1,4…2 Тл., и используются в качестве магнитопроводов.  Магнитнотвердые материалы (1) применяют в качестве постоянных магнитов, которые широко используются в электромеханических устройствах.

Основная роль магнитопровода:  усиление магнитного потока (В);  сосредоточение магнитного потока в области сердечника  придание полю необходимой конфигурации, что важно для повышения механических и энергетических показателей электромагнитных и электромеханических преобразователей.

Магнитной цепью - МЦ- (магнитопроводом) называется совокупность ферромагнитных и неферромагнитных частей электротехнических устройств (ЭТУ), предназначенных для создания магнитных полей заданной конфигурации и интенсивности.

Магнитопровод является обязательным элементом многих ЭТУ: трансформаторов, дросселей, электрических машин, электрических аппаратов и т.п. МЦ бывают неразветвленные и разветвленные. В неразветвленных МЦ магнитный поток в различных сечениях сердечниках одинаков.

В разветвленных МЦ поток в разных сечениях может быть разным. 2 Закон полного тока Устанавливает связь между током I в обмотке и магнитным полем, который этим током создается. где Hk и Lk – средняя напряженность магнитного поля на участке МЦ k с длиной Lk, n – число участков МЦ с постоянной на каждом участке напряженностью, Im – ток m-го контура и число витков этого контура Wm.

Алгебраическая сумма падений магнитного напряжения UM=H·L вдоль любого замкнутого контура равна алгебраической сумме магнитнодвижущих сил (МДС) F=I·W, охватываемых этим контуром. При расчете магнитной цепи по закону полного тока МЦ делят на участки с постоянной напряженностью Н. Так как

то для деления неразветвленной магнитной цепи с постоянным во всей цепи потоком Ф на участки необходимо, чтобы эти участки были выполнены из одинакового материала a=const и имели бы одинаковое сечение S.

Пример. Оценить роль ферромагнитного материала в магнитной цепи. Даны два одинаковых по геометрическим размерам кольцевых сердечника с радиусом R=5см и поперечным сечением S=1см2. Один выполнен из неферромагнитного материала (например, из меди), второй из ферромагнитного материла (кривая намагничивания дана). На каждом из сердечников намотана обмотка с числом витков w=200, по которой протекает постоянный ток I=0,5А. Определить потоки в сердечниках.

Решение. 1. Напряженность поля в обоих сердечниках одинакова, не зависит от их материала и на основании закона полного тока равна 4.Индукция в ферромагнитном сердечнике По кривой намагничивания определяем, что при Н=318 А/м индукция в ферромагнитном сердечнике Вф=1,1Тл.

Пример. Оценить влияние воздушного зазора в МЦ на требуемую МДС обмотки. Дан ферромагнитный кольцевой сердечник с радиусом R=5см и поперечным сечением S=1см2 с зазором . В зазоре необходимо обеспечить индукцию В=1,1 Тл. Оценить МДС обмотки при зазоре δ=0; 0,01 мм; 0,1 мм; 0,5; 1 и 2 мм. Кривая намагничивания материала как в предыдущем примере.

Решение. 1. МЦ неоднородная, содержит участки с ферромагнитным материалом и воздушный зазор. Поперечное сечение ферромагнитного материала и зазора одинаково. На основании закона полного тока для неразветвленной магнитной цепи МДС

3.Закон Ома для участка МЦ Если по участку МЦ длиной LM и сечением SM проходит магнитный поток Ф, то индукция Лекция  №3 4.Закон электромагнитной индукции Устанавливает связь между электродвижущей силой (ЭДС), наведенной в обмотке, и скоростью изменения магнитного потока. Наведенная (индуцированная) ЭДС – e - в контуре с числом витков W прямо пропорциональна скорости изменения потокосцепления контура :

Скачать файлы

Похожие документы