Тема 1.3 Магнитные цепи

Лекция №3

Тема: Магнитные цепи

Магнитным полем называется материальная среда, обнаружить которую возможно только опытным путём, внеся в это поле намагниченное тело или проводник с током, так как вокруг проводника с током возникает магнитное поле

В зависимости от направления тока в проводнике направление магнитных линий образуемого им магнит­ного поля определяется правилом буравчика которое формулируется следующим образом: если поступательное движение буравчика совпа­дает с направлением тока в проводнике, то вращательное движение его рукоятки указывает направление магнитных линий поля, образующегося вокруг этого проводника.

Рис.1- правило буравчика

Если по проволоке, согнутой в виде кольца, пропустить ток, то под действием его также возникнет магнитное поле. Проволока, со­гнутая спирально и состоящая из нескольких витков, расположенных так, что оси их совпадают (б), называется соленоидом. При прохождении тока через обмотку соленоида или один виток проволоки возбуждается магнитное поле.

Направление этого поля также определяется правилом буравчика: если расположить ось буравчика перпендикулярно плоскости кольцевого проводника или вдоль оси соленоида и вращать его рукоятку по направлению тока, то поступа­тельное движение этого буравчика укажет направление магнитных линий поля кольца или соленоида.

Магнитное поле, возбужденное током обмотки соленоида, подобно магнитному полю постоянного магнита, т. е. конец соленоида, из ко­торого выходят магнитные линии, является его северным полюсом, а противоположный конец — южным.

Направление магнитного поля зависит от направления тока и при изменении направления тока в прямолинейном проводнике или в катушке изменится также направление магнитных линий поля, воз­буждаемого этим током. Графически однородное магнитное поле изображают параллельными линиями с одинаковой плотностью, например, в воздушном зазоре между двумя разноименными параллель­но расположенными полюсами магнита.

Основные величины, характеризующие магнитное поле

Вектор магнитной индукции характеризует силу и направление магнитного поля в любой его точке. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к силовой линии. Обозначается , единица измерения – тесла (Тл) или вебер на квадратный метр (вб/м2). Величину магнитной индукции можно определить по закону Био-Савара-Лапласа.

В векторном виде ,

где – вектор, по модулю равный длине элемента длины проводника и совпадающий по направлению с током, – радиус-вектор, проведенный из элемента проводника в точку А поля, r – модуль радиуса-вектора .

Модуль вектора , то есть его численное значение, определяется по формуле:

,

где α – угол между векторами и .

Если магнитная индукция во всех точках поля имеет одинаковую величину и направление, то такое поле называют равномерным или однородным.

Магнитные цепи: понятие, назначение, классификация.

Рис.2 - Магнитные цепи

Устройство, содер­жащее сердечники из ферромагнитных материалов, че­рез которые замыкается магнитный поток, называется магнитной цепью.

Различают неразветвленные и разветвленные маг­нитные цепи, однородные и неоднородные, замкнутые и незамкнутые. Неразветвленная магнитная цепь называ­ется однородной, если все ее участки выполнены из од­ного материала и имеют по всей длине одинаковое попе­речное сечение.

Разветвленные магнитные цепи могут быть симметричными и несимметричными.

Для расчёта магнитных цепей применяют законы Ома и законы Кирхгофа:

I Закон Ома для участка магнитной цепи: магнитный поток прямо пропорционален магнитному напряжению магнитодвижущей силе (HL) и обратно про­порционален сопротивлению магнитной цепи (R_м ). Ф = HL/ R_м

II Закон Ома для замкнутой полной магнитной цепи: магнитный поток прямо пропорционален магнитодвижущей силе (Iw) и обратно про­порционален полному сопротивлению магнитной цепи (R_м ). Ф = Iw/∑R_м

I закон Кирхгофа для узла магнитной цепи : алгебраическая сумма магнитных потоков в узле магнит­ной цепи равна нулю ∑Ф = 0

II закон Кирхгофа для контура магнитной цепи: алгебраическая сумма маг­нитодвижущих сил равна алгебраической сумме магнитных напряжений на отдельных участках.

∑ Iw = ∑ HL

Классификация магнитных цепей

1. По электромагнитным свойствам:

• магнитные цепи с постоянной МДС (магнитные цепи постоянного тока) питание обмоток таких цепей осуществляется переменным током;

• магнитные цепи с переменной МДС (магнитные цепи переменного тока): питание обмоток таких цепей осуществляется переменным током;

• магнитные цепи с постоянной и переменной МДС (магнитные цепи постоянного и переменного тока): питание части обмоток осуществляется постоянным током, остальных переменным током;

• магнитные цепи с постоянными магнитами- к таким цепях относятся устройства, в которых для получения магнитного потока используют постоянные магниты.

1. По конфигурации:

• неразветвленные – это магнитная цепь, во всех сечениях которой магнитный поток одинаков;

• разветвленные – магнитные потоки на разных участках неодинаковы.

Данные цепи в свою очередь подразделяются на симметричные и несимметричные.

Симметричной магнитной цепью является такая цепь, в которой условия для прохождения магнитных потоков от точки разветвления общего магнитного потока одинаковы для каждой ветви, то есть одинаковы материал и геометрические размеры магнитопровода. Симметричные магнитные цепи достаточно широко распространены.

Кроме того, магнитные цепи могут быть однородными и неоднородными. В однородной цепи условия для прохождения магнитного потока вдоль неразветвленного участка цепи не изменяются, то есть сечение и материал остаются постоянными.