Магнитные цепи. Законы и параметры магнитных цепей Понятие магнитной цепи
Магнитные цепи
Контур с током или катушка с числом витков , по которой протекает ток
, являются источниками магнитного поля (рис.6.1). Для определения характеристик магнитного поля (вектора
магнитной индукции или вектора
напряженности магнитного поля) в любой точке пространства необходимо решить достаточно сложную задачу расчета электромагнитного поля.
В электрических цепях удается создать пути для электрического тока, что является результатом весьма большого различия удельной проводимости проводников и проводимости
окружающей их изолирующей среды (
). Поэтому можно пренебречь током утечки в изолирующей среде и считать, что весь ток протекает только по проводнику. Подобно тому, как это делается в электрических цепях, стремятся создать определенный путь и для магнитного потока. Экспериментально установлено, что магнитные силовые линии стремятся проходить в среде с большим значением магнитной проницаемости
(такие среды называютферромагнетиками). Располагая тела из ферромагнитного материала
в среде со значительно меньшей магнитной проницаемостью, например, в воздухе или в немагнитном материале с проницаемостью
(
), создают определенный путь для прохождения магнитного потока. В дальнейшем магнитную проницаемость ферромагнитных веществ будем обозначать символом
, опуская индекс “Fe”.
Магнитной цепьюназывается совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела, по которым замыкаются линии вектора магнитной индукции и которая может быть описана на основе интегральных понятий о магнитодвижущей силе (м.д.с.)и магнитном потоке
.
Примером простейшей магнитной цепи является катушка с замкнутым ферромагнитным сердечником (рис.6.2). Магнитный поток , протекающий по сердечнику, называетсяосновным магнитный потоком.
Так как отношение
, характерное для магнитных цепей, не столь значительно, как отношение проводимостей проводников и изолирующей среды для электрических цепей, то следует учитывать, что часть магнитного потока замыкается по воздуху. Этот магнитный поток назовем магнитным потоком рассеяния
.
Наличие потока рассеяния приводит к необходимости рассматривать магнитные цепи в общем случае как цепи с распределенными параметрами поскольку магнитный поток различен во всех сечениях сердечника.
Еще одним важным свойством магнитных цепей является их нелинейность. Действительно, магнитная проницаемость ферромагнетиков зависит от напряженности магнитного поля (
) и, следовательно, от токов контуров и катушек, создающих это поле. В сильных полях с увеличением напряженности магнитного поля в сердечнике магнитная проницаемость
материала сердечника существенно уменьшается. Это обстоятельство приводит к увеличению отношения потока рассеяния к основному потоку. При
разделение потока на основной поток и поток рассеяния теряет смысл. Одновременно теряет смысл понятие о магнитной цепи, и задача о распределении векторов
и
в пространстве должна в этом случае ставиться и решаться как задача расчета электромагнитного поля.
При переменной м.д.с. в соответствии с законом электромагнитной индукции проявляется эффект перераспределения магнитного потока по сечению. Вследствие этого в сердечнике создаются области с различной напряженностью магнитного поля и, следовательно, различной магнитной проницаемостью. Это обстоятельство еще более затрудняет расчеты магнитных цепей при рассмотрении всего комплекса электромагнитных явлений, протекающих в них. В то же время, значительные упрощения могут быть получены при сужении круга рассматриваемых явлений.
Таким образом, обоснованное применение понятия о магнитной цепи и математического аппарата ее расчета возможно лишь при правомерности целого ряда упрощающих предположений.
В дальнейшем будем предполагать справедливость следующих допущений:
-
считаем, что магнитная проницаемость цепи не зависит от напряженности магнитного поля и, следовательно, от тока, т.е. будем рассматривать магнитную цепь как линейную;
-
пренебрегаем потоками рассеяния
, рассматривая магнитную цепь как цепь с сосредоточенными параметрами;
-
считаем, что основной магнитный поток
равномерно распределен по сечению магнитопровода.
StudFiles.ru
МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ
Магнитная цепь – часть электротехнического устройства, предназначенного для создания в определенном месте пространства магнитного поля требуемой интенсивности и направленности. Магнитные цепи составляют основу практически всех электротехнических устройств и многих измерительных приборов.
В составе магнитной цепи имеются элементы, возбуждающие магнитное поле (одна или несколько намагничивающих обмоток или постоянные магниты) и магнитопровод (сердечник), выполненный в основном из ферромагнитных материалов. Использование ферромагнетиков обусловлено их способностью многократно усиливать внешнее магнитное поле, создаваемое намагничивающими обмотками или постоянными магнитами. Ферромагнетики отличает высокая магнитная проницаемость по сравнению с окружающей средой, что дает возможность концентрировать и направлять магнитные поля.
Магнитными цепями с постоянной магнитодвижущей силой (МДС) называются цепи, в которых магнитное поле возбуждается постоянными токами намагничивающих обмоток или постоянными магнитами.
При анализе и расчете магнитных цепей пользуются следующими величинами, характеризующими магнитное поле, приведенными в таблице 1.
Таблица 1. Векторные величины, характеризующие магнитное поле
Наименование | Обозна-чение | Единицы измерения | Определение |
Вектор магнитной индукции | ![]() |
Тл (Тесла) | Векторная величина, характеризующая интенсивность и направленность магнитного поля в данной точке пространства. |
Вектор намагниченности | ![]() |
А/м | Магнитный момент единицы объема вещества. |
Вектор напряженности магнитного поля | ![]() |
А/м | ![]() ![]() |
Основные скалярные величины, используемые при расчете магнитных цепей приведены в таблице 2.
Таблица 2. Основные скалярные величины, характеризующие магнитную цепь
Наименование | Обозна-чение | Единицы измерения | Определение |
Магнитный поток | ![]() |
Вб (Вебер) | Поток вектора магнитной индукции через поперечное сечение ![]() ![]() |
Магнитодвижущая сила (МДС) | ![]() |
А | ![]() ![]() ![]() |
Магнитное напряжение | ![]() |
А | ![]() ![]() ![]() ![]() |
studopedia.ru
Понятие магнитной цепи
МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ. ЗАКОНЫ И ПАРАМЕТРЫ
МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ
Понятие магнитной цепи
Контур с током или катушка с числом витков , по которой протекает ток
, являются источниками магнитного поля (рис.6.1). Для определения характеристик магнитного поля (вектора
магнитной индукции или вектора
напряженности магнитного поля) в любой точке пространства необходимо решить достаточно сложную задачу расчета электромагнитного поля.
В электрических цепях удается создать пути для электрического тока, что является результатом весьма большого различия удельной проводимости проводников и проводимости
окружающей их изолирующей среды (
). Поэтому можно пренебречь током утечки в изолирующей среде и считать, что весь ток протекает только по проводнику. Подобно тому, как это делается в электрических цепях, стремятся создать определенный путь и для магнитного потока. Экспериментально установлено, что магнитные силовые линии стремятся проходить в среде с большим значением магнитной проницаемости
(такие среды называют ферромагнетиками). Располагая тела из ферромагнитного материала
в среде со значительно меньшей магнитной проницаемостью, например, в воздухе или в немагнитном материале с проницаемостью
(
), создают определенный путь для прохождения магнитного потока. В дальнейшем магнитную проницаемость ферромагнитных веществ будем обозначать символом
, опуская индекс “Fe”.
Магнитной цепью называется совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела, по которым замыкаются линии вектора магнитной индукции и которая может быть описана на основе интегральных понятий о магнитодвижущей силе (м.д.с.) и магнитном потоке
.
Примером простейшей магнитной цепи является катушка с замкнутым ферромагнитным сердечником (рис.6.2). Магнитный поток , протекающий по сердечнику, называется основным магнитный потоком.
Так как отношение
, характерное для магнитных цепей, не столь значительно, как отношение проводимостей проводников и изолирующей среды для электрических цепей, то следует учитывать, что часть магнитного потока замыкается по воздуху. Этот магнитный поток назовем магнитным потоком рассеяния
.
Наличие потока рассеяния приводит к необходимости рассматривать магнитные цепи в общем случае как цепи с распределенными параметрами поскольку магнитный поток различен во всех сечениях сердечника.
Еще одним важным свойством магнитных цепей является их нелинейность. Действительно, магнитная проницаемость ферромагнетиков зависит от напряженности магнитного поля (
) и, следовательно, от токов контуров и катушек, создающих это поле. В сильных полях с увеличением напряженности магнитного поля в сердечнике магнитная проницаемость
материала сердечника существенно уменьшается. Это обстоятельство приводит к увеличению отношения потока рассеяния к основному потоку. При
разделение потока на основной поток и поток рассеяния теряет смысл. Одновременно теряет смысл понятие о магнитной цепи, и задача о распределении векторов
и
в пространстве должна в этом случае ставиться и решаться как задача расчета электромагнитного поля.
При переменной м.д.с. в соответствии с законом электромагнитной индукции проявляется эффект перераспределения магнитного потока по сечению. Вследствие этого в сердечнике создаются области с различной напряженностью магнитного поля и, следовательно, различной магнитной проницаемостью. Это обстоятельство еще более затрудняет расчеты магнитных цепей при рассмотрении всего комплекса электромагнитных явлений, протекающих в них. В то же время, значительные упрощения могут быть получены при сужении круга рассматриваемых явлений.
Таким образом, обоснованное применение понятия о магнитной цепи и математического аппарата ее расчета возможно лишь при правомерности целого ряда упрощающих предположений.
В дальнейшем будем предполагать справедливость следующих допущений:
· считаем, что магнитная проницаемость цепи не зависит от напряженности магнитного поля и, следовательно, от тока, т.е. будем рассматривать магнитную цепь как линейную;
· пренебрегаем потоками рассеяния , рассматривая магнитную цепь как цепь с сосредоточенными параметрами;
· считаем, что основной магнитный поток равномерно распределен по сечению магнитопровода.
studopedia.ru
Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках. Основные понятия и законы магнитных цепей
Лекция N 32
При решении электротехнических задач все вещества в магнитном отношении делятся на две группы:
- ферромагнитные(относительная магнитная проницаемость
);
- неферромагнитные(относительная магнитная проницаемость
).
Для концентрации магнитного поля и придания ему желаемой конфигурации отдельные части электротехнических устройств выполняются из ферромагнитных материалов. Эти части называют магнитопроводами или сердечниками.Магнитный поток создается токами, протекающими по обмоткам электротехнических устройств, реже – постоянными магнитами. Совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела и образующих замкнутую цепь, вдоль которой замыкаются линии магнитной индукции, называют магнитной цепью.
Магнитное поле характеризуется тремя векторными величинами, которые приведены в табл. 1.
Таблица 1. Векторные величины, характеризующие магнитное поле
Наименование | Обозначение | Единицы измерения | Определение |
Вектор магнитной индукции | ![]() |
Тл (тесла) | Векторная величина, характеризующая силовое действие магнитного поля на ток по закону Ампера |
Вектор намагниченности | ![]() |
А/м | Магнитный момент единицы объема вещества |
Вектор напряженности магнитного поля | ![]() |
А/м | ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Основные скалярные величины, используемые при расчете магнитных цепей, приведены в табл. 2.
Таблица 2. Основные скалярные величины, характеризующие магнитную цепь
Наименование | Обозначение | Единица измерения | Определение |
Магнитный поток | ![]() |
Вб (вебер) | Поток вектора магнитной индукции через поперечное сечение![]() ![]() |
Магнитодвижущая (намагничивающая) сила МДС (НС) | ![]() |
A | ![]() ![]() ![]() |
Магнитное напряжение | ![]() |
А | Линейный интеграл от напряженности магнитного поля ![]() ![]() ![]() ![]() |
studopedia.ru
Читайте также
Основные понятия и определения теории графов
Методы определения основного обмена
- Дать определение понятию индустриализация
- Основные подходы к определению сущности права
Соответствие между понятиями и их определениями
Определение понятия популяция человека в экологии
Российский законодатель дает определения понятию информация
Дайте определение понятию авария
Болезнь определение
Акт определение
Определение цены деления шприца
Определение высоты объекта