9.1. Definiții de bază
După cum se știe din cursul fizicii, în jurul conductorului apare un câmp magnetic cu curent. Intensitatea câmpului magnetic este caracterizată de o valoare a vectorului: rezistența câmpului magnetic, măsurată în amperi pe metru (A / m). Intensitatea câmpului magnetic este, de asemenea, caracterizată de vectorul de inducție magnetică, măsurat în Tesla (T). Rezistența câmpului magnetic nu depinde, iar inducția magnetică depinde de proprietățile mediului înconjurător.
unde μ0 este permeabilitatea magnetică absolută, Гн / м;
μ este valoarea relativă a permeabilității magnetice, o cantitate fără dimensiuni;
μ0 = 4π · 10 -7 HN / m.
În funcție de magnitudinea permeabilității magnetice relative, toate substanțele sunt împărțite în trei grupe.
Primul grup include diamagnetice: substanțe cu μ 1.
Al treilea grup include feromagneți, substanțe cu μ >> 1.
Fierul, nichelul, cobaltul și multe aliaje din substanțe non-feromagnetice aparțin feromagneților.
Lanțul magnetic este un set de dispozitive care conțin substanțe feromagnetice. Procesele din circuitele magnetice sunt descrise folosind conceptele de forță magnetomotivă, flux magnetic.
Un flux magnetic este fluxul unui vector de inducție magnetică printr-o suprafață S
Fluxul magnetic este măsurat în pături (Vb).
Sursa forței magnetomotive este fie un magnet permanent, fie un electromagnet (bobină, raționalizată de un curent).
Forța magnetică a electromagnetului
unde eu sunt curentul care curge în bobină;
W este numărul de rotații ale bobinei.
În circuitele magnetice, proprietatea unui material feromagnetic este utilizată pentru a amplifica câmpul magnetic al unei bobine cu curent cu o mie de ori datorită propriului său magnetizare.
9.2. Proprietăți ale materialelor feromagnetice
Am plasat materialul feromagnetic în bobină cu curent. În primul rând, pe măsură ce crește intensitatea câmpului de magnetizare, inducția magnetică crește rapid. Apoi, din cauza saturației materialului, cu o creștere suplimentară a intensității câmpului magnetic, inducția magnetică aproape nu se schimbă. Când intensitatea câmpului de magnetizare scade, curba de demagnetizare nu coincide cu curba de magnetizare datorată fenomenului histerezis. Fenomenul histerezis este că schimbarea inducției magnetice este în urma modificării câmpului de magnetizare. Curba dependenței B (H), obținută în timpul inversării ciclice a materialului feromagnetic, se numește buclă de histerezis. Această curbă este prezentată în Fig. 9.1. Cu cât suprafața bucla este mai mare, cu atât este mai mare pierderea inversării magnetizării, încălzirea materialului.
Valoarea inducției magnetice la o intensitate a câmpului de magnetizare egală cu zero este numită inducția magnetică reziduală Br. sau magnetizare remanentă.
Valoarea câmpului magnetic HC la B = 0 se numește forța coercitivă.
Materialele feromagnetice cu o valoare mare a forței coercitive () sunt denumite magnetically hard. Magneții permanenți sunt fabricați din aceste materiale.
Materialele feromagnetice cu forță coercitivă redusă () sunt numite magnetic moi. Aceste materiale sunt utilizate în circuitele magnetice ale mașinilor electrice și ale transformatoarelor.
Astfel, dependențele B = f (H) pentru materialele feromagnetice sunt neliniare.
Aceste dependențe sunt date în cărțile de referință în formă tabelară sau sub formă de curbe numite curbe de magnetizare.
9.3. Calculul circuitelor magnetice
Principala lege utilizată în calculul circuitelor magnetice este legea curentului total.
Se formulează după cum urmează: integrarea liniară a vectorului intensității câmpului magnetic de-a lungul unui contur închis este egală cu suma algebrică a curenților acoperite de acest contur. Dacă bucla de integrare acoperă o bobină cu numărul de viraje W prin care curge curentul I, atunci suma algebrică a curenților, unde F este forța magnetomotivă.
De obicei, conturul de integrare este ales astfel încât să coincidă cu linia câmpului magnetic, atunci produsul vector din formula (9.1) poate fi înlocuit cu produsul din cantitățile scalare H · dl. În calculele practice, integramentul este înlocuit de o sumă, iar secțiunile individuale ale circuitului magnetic sunt selectate astfel încât H1, H2. de-a lungul acestor secțiuni ar putea fi considerată aproximativ constantă. În acest caz (9.1) devine
unde l1. l2. -, ln - lungimile secțiunilor circuitului magnetic;
H1 · l1. H2 · 12 - tensiunile magnetice ale secțiunilor circuitului. Rezistența magnetică a unei secțiuni a unui circuit magnetic este raportul dintre tensiunea magnetică a secțiunii luate în considerare și fluxul magnetic din această regiune
unde S este aria secțiunii transversale a secțiunii circuitului magnetic,
l este lungimea secțiunii.
Luați în considerare calculul circuitului magnetic prezentat în Fig. 9.2.
Miezul magnetic feromagnetic are aceeași arie transversală S.
lrs - lungimea liniei medii de forță a câmpului magnetic din circuitul magnetic;
δ este grosimea spațiului de aer.
Pe circuitul magnetic există o înfășurare de-a lungul căreia curge curentul I.
Fig. 9.2
Problema directă a calculului circuitului magnetic este aceea că se dă un flux magnetic Φ și este necesară determinarea forței magnetomotive F. Să determinăm inducția magnetică în circuitul magnetic
Din curba de magnetizare, găsim valoarea intensității câmpului magnetic H corespunzătoare lui B.
Intensitatea câmpului magnetic în spațiul de aer
Forța magnetomotivă a înfășurării
Cu problema inversă a calculului circuitului magnetic de la o valoare dată a forței magnetomotive, este necesară determinarea fluxului magnetic. Calculul unei astfel de probleme se face folosind caracteristica magnetică a circuitului F = f (Φ).
Pentru a construi o astfel de caracteristică, este necesar să specificăm câteva valori ale Φ și să găsim valorile corespunzătoare lui F. Folosind o caracteristică magnetică, un flux magnetic este determinat de forța magnetomotivă dată.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: