Магнитные цепи электрических аппаратов

СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ВИБРАЦИИ ЯКОРЯ

• Включение электромагнита на выпрямленное напряжение.
• На стадии изготовления используют короткозамкнутый виток.

В сердечнике электромагнита делается прорезь и около 80% сечения охватывается короткозамкнутым витком, выполненным из материала с высокой электропроводностью. Магнитный поток делится на 2 составляющие  и . В соответствии с законом Ленца появляется поток  от короткозамкнутого витка. Причем, в левой части зазора потоки  и  складываются, а в правой части (охваченной короткозамкнутым витком)  и  вычитаются. Результирующие потоки оказываются сдвинутыми во времени на угол  (векторная диаграмма). В результате значения магнитных потоков определяются:Зона, не охваченная короткозамкнутым витком:

Зона, которая охвачена короткозамкнутым витком:В результате получим зависимости тягового усилия во времени сдвинута относительно  на . Из графика видно, что тяговое усилие больше механического. Таким образом, вибрация якоря отсутствует.
Рассмотрим условия, при которых полностью отсутствует вибрация.

         при                   1) 2) Реально =60-650, переменная составляющая  – при этом  вибрация якоря.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ К.З. ВИТКА

•  – площадь сечения, охваченная к.з. витком
•  – площадь сечения, неохваченная к.з. витком
•  – конечный зазор при полностью притянутом якоре.

КАТУШКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАТУШКАМ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

• Надежное включение электромагнита в наихудших условиях, т.е. при пониженном напряжении и повышенной температуре.
• Температура не должна превышать допустимую для данного класса изоляции при повышенном напряжении.
• Минимальные габариты и экономичная технология в изготовлении.
• Механическая прочность.
• Влагостойкость, в некоторых случаях кислото и маслостойкость.

Конструктивно катушки делятся на: каркасные, бескаркасные, бандажированные, бескаркасные с намоткой на сердечник.
По способу включения: катушки тока (мало витков провода большого сечения), катушки напряжения (много витков провода малого сечения).ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПРИ РАСЧЕТЕ КАТУШЕК:

• род тока (“—” или “~”);
• ;
• требуемое значение М.Д.С.;
• допустимое отклонение напряжения;
• режим работы (продолжительный, кратковременный…);
• окружающая среда и ее предельная температура (воздух 400, масло 600)

В РЕЗУЛЬТАТЕ РАСЧЕТА ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ:

• число витков ();
• сечение провода ();
• диаметр провода ();
• сопротивление катушки ();
• индуктивность катушки ();
• потребляемая мощность ();
• превышение температуры катушки над температурой окружающей среды ().

РАССМОТРИМ РАСЧЕТ КАТУШКИ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА “—” ТОКА — длина и высота намотки — диаметр катушкиДано:  +5%-30%(м.д.с.) – средняя длина витка – сечение провода

Коэффициент заполнения обмоточного пространства медью: Коэффициент укладки:, — диаметр провода по меди;1 — диаметр провода с учетом изоляции.

РАСЧЕТ КАТУШКИ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Дано: , , , конструктивные размеры.  (*) — нечетное число витков, т.к. не учтено R Ток катушки Задаемся плотностью тока: А/мм2 – продолжительный режим А/мм2 – повторно-кратковременный А/мм2 – кратковременный                                           Проверка уравнения (*) — 10%, если больше 10% делаем перерасчет.СПОСОБЫ УКЛАДКИ (НАМОТКИ) ПРОВОДОВ Существует три способа намотки:

1 – рядовая 2 – шахматная 3 – дикая На практике по диаметру и марке провода находим .

Число витковПосле этого определяем ток в катушке Сравниваем с заданной М.Д.С., если отличие >10% производим перерасчет (изменяя ). Определяем мощность, выделяемую в катушке: По формуле Ньютона установившееся превышение температуры:, — обобщающий коэффициент теплоотдачи с поверхности.
Для катушек такого типа  Вт/м2. Полученное значение температуры сравнивается с допустимым для данного провода. Если , то принимается провод с более высоким уровнем изоляции, если и это не помогает, то такую катушку в продолжительном режиме использовать нельзя. Коэффициент включения:                                               Будем смотреть, при каком ПВ или  наша катушка работает без перегрева.

• Назад
• Вперёд

Основные понятия и законы магнитных цепей

Основы > Теоретические основы электротехники

Основные понятия и законы магнитных цепей

Совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела и образующих замкнутую систему, в которой существует магнитный поток и вдоль которой замыкаются линии магнитной индукции, называется магнитной цепью.Магнитное поле в вещественных средах описывается тремя векторами:1) вектором магнитной индукции В, характеризующим силовое действие магнитного поля на ток по закону Ампера, а при изменении магнитного поля — возбуждение электрического поля по закону электромагнитной индукции (Фарадея);2) вектором намагниченности материала М, выражающим магнитный момент единицы объема намагниченного вещества или сумму магнитных моментов элементарных магнитных диполей в единице его объема;3) вектором напряженности магнитного поля Н, который выражается через первые два вектора как разность этих векторов, взятых с соответствующими коэффициентами, зависящими от выбранной системы единиц измерения. В системе СИ
где Гн/м — магнитная постоянная.При расчете магнитных цепей основными скалярными величинами, характеризующими магнитную цепь, являются:1) магнитный поток Ф, который определяется как поток вектора магнитной индукции через поверхность поперечного сечения магнитопровода:

2) магнитодвижущая сила (МДС) F, которая выражается через электрический ток i в проводах, обмотках и т. д., создающий магнитное поле:
где w — число витков катушки.В качестве положительного направления магнитного потока через элемент поверхности выбирается направление вектора dS, а в качестве положительного направления МДС — направление вектора поверхности S, ограниченной контуром тока i, при правовинтовой системе координат или по правилу правого винта. Направление магнитного потока относительно тока определяется тем же правилом. В основе расчета магнитной цепи лежат два закона:1) закон непрерывности линий магнитной индукции
или при охвате поверхностью S нескольких сечений магнитопровода
Этот закон аналогичен первому закону Кирхгофа для электрической цепи;2) закон полного тока
Этот закон аналогичен второму закону Кирхгофа, так как интеграл по контуру l можно представить в виде суммы криволинейных интегралов на участках цепи, например от точки а к точке b, каждый из которых можно по аналогии с электрической цепью назвать магнитным напряжением
В результате уравнение (24.6) может быть записано аналогично уравнению второго закона Кирхгофа для нелинейной электрической цепи
Единицы магнитных величин в системе СИ: магнитный поток — вебер (), магнитная индукция — тесла (), намагниченность и напряженность магнитного поля — ампер на метр (1 А/м), магнитное напряжение — ампер (1 А).Роль вольт-амперных характеристик элементов нелинейных электрических цепей в магнитных цепях играют ампер-веберные характеристики , которые чаще принято выражать в виде вебер-амперных характеристик .При построении этих характеристик для каждого из участков магнитной цепи необходимо знать свойства материала, выражаемые зависимостью В (Н). Для немагнитного участка магнитной цепи (воздух, диэлектрик, немагнитные проводящие материалы) намагниченность и . Для ферромагнетиков эта зависимость значительно сложнее и задается экспериментально полученными характеристиками магнитных материалов.

Все страницы раздела на websorОсновные понятия и законы магнитных цепей Ферромагнитные материалы и их характеристики Анализ и синтез неразветвленных магнитных цепей Примеры магнитных цепей эл. машин и приборов Расчет разветвленных магнитных цепей Расчет магнитной цепи с постоянным магнитом