Obwody magnetyczne. Budowa Na rys.311-1 przedstawiono przykłady obwodów magnetycznych. 1. z rdzeniem toroidalnym 2. z rdzeniem prostokątnym i szczeliną powietrzną. 3. z rdzeniem rozgałęzionym 4. z rdzeniem prostokątnym z uwzględnieniem strumienia rozproszenia Rys.311-1 Przykłady obwodów magnetycznych Podstawowe pojęcia. Obwód magnetyczny tworzą elementy, wykonane z materiałów ferromagnetycznych, tworzące zamkniętą drogę dla strumienia magnetycznego, obecnego w obwodzie w wyniku działania źródła pola magnetycznego.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Obwody magnetyczne. Budowa
Na rys.311-1 przedstawiono przykłady obwodów magnetycznych.
1. z rdzeniem toroidalnym
2. z rdzeniem prostokątnym i szczeliną powietrzną.
3. z rdzeniem rozgałęzionym
4. z rdzeniem prostokątnym z uwzględnieniem strumienia rozproszenia
Rys.311-1
Przykłady obwodów magnetycznych
Podstawowe pojęcia.
Obwód magnetyczny tworzą elementy, wykonane z materiałów
ferromagnetycznych, tworzące zamkniętą drogę dla strumienia
magnetycznego, obecnego w obwodzie w wyniku działania źródła pola
magnetycznego.
Źródłem pola magnetycznego jest uzwojenie lub magnes trwały (ciało
ferromagnetyczne). Uzwojenie wytworzy pole magnetyczne tylko w przypadku
przepływającego prądu elektrycznego, natomiast magnes trwały generuje pole
magnetyczne samoistnie. W zależności od charakteru prądu elektrycznego, może
istnieć pole magnetyczne zmienne w czasie lub stałe, gdy natężenie prądu
płynącego przez uzwojenie nie będzie podlegać zmianom.
W zależności od struktury zastosowanych materiałów podczas konstrukcji obwodu
magnetycznego wyróżniamy:
- obwody jednorodne, wykonane z jednego materiału (rys.311-1, 1,3,4)
- obwody niejednorodne, wykonane z różnych materiałów
np. ze szczeliną powietrzną (rys.311-1, 2)
Ze względu na dużą wartość względnej przenikalności magnetycznej materiałów
ferromagnetycznych prawie cały strumień magnetyczny zawarty jest w rdzeniu
obwodu. W obliczeniach dla tych materiałów pomijamy minimalną wartość tzw.
strumienia rozproszenia, obejmującego przestrzeń poza rdzeniem magnetycznym.
Podczas obliczania obwodów magnetycznych najczęściej zadaniem
podstawowym jest obliczenie wymaganego przepływu θ
(siły magnetomotorycznej) dla wytworzenia pola magnetycznego o danym
strumieniu magnetycznym.
Prawo przepływu dla obwodów magnetycznych
W celu wyjaśnienia i omówienia zasad obliczania obwodów magnetycznych
przeanalizujemy niejednorodny obwód przedstawiony na rys.312-1. Źródłem siły
magnetomotorycznej θ (przepływu) jest uzwojenie, zasilane prądem elektrycznym o
natężeniu I. Wytworzony strumień magnetyczny przenika przez rdzeń wykonany z
dwóch różnych materiałów i szczelinę powietrzną.
Rys.312-1
Obwód magnetyczny, ze szczeliną powietrzną.
Części obwodu magnetycznego charakteryzują podane parametry : długość L, pole
przekroju poprzecznego S i przenikalność magnetyczna µr . Ponieważ obwód jest
nierozgałęziony strumień magnetyczny w każdej jego części ma taką samą wartość.
Źródło siły magnetomotorycznej wytwarza przepływ o wartości określonej wzorem:
θ z I
gdzie : z - ilość zwojów uzwojenia magnesującego
I - natężenie prądu elektrycznego w [A]
Przy podanych wartościach geometrycznych i znanych materiałach fragmentów
obwodu magnetycznego, musimy obliczyć przepływ przy założonej wartości
strumienia magnetycznego.
Na wstępie obliczymy indukcje magnetyczne w każdej części obwodu:
1
1
2
2
3
3
ΦB =
S
ΦB =
S
ΦB =
S
Dla każdej obliczonej wartości indukcji magnetycznej możemy wyznaczyć,
odpowiadające im wartości natężenia pola magnetycznego H1, H2 i H3.
W przypadku części obwodu wykonanej z materiału ferromagnetycznego,
wyznaczenie wartości natężenia pola magnetycznego wymaga znajomości
charakterystyki magnesowania tego materiału.
Dla konkretnej wartości indukcji B odczytujemy z wykresu wartość natężenia pola
magnetycznego H. Dla materiałów para- lub diamagnetycznych (również dla
powietrza) przyjmujemy wartość przenikalności magnetycznej równą przenikalności
próżni i obliczamy odpowiadające natężenie pola magnetycznego ze wzoru:
B B 6H 0,8 10 B
7μ 4π 10o
W konsekwencji uzyskujemy dla każdego odcinka obwodu magnetycznego inną
wartość natężenia pola magnetycznego H1, H2 i H3. W obwodzie magnetycznym
mamy więc sytuację, w której na długości obwodu L1 mamy natężenie pola H1, na
długości L3 natężenie H3 i na koniec na długości szczeliny powietrznej L2
odpowiadające jej natężenie pola H2. Wprowadźmy nowe określenie, analogiczne do