Практическая работа № 5 расчет магнитных цепей
Цель работы: изучить особенности расчета магнитных цепей.
Подготовка к работе: Устройство, содержащее сердечники из ферромагнитных материалов, через которые замыкается магнитный поток, называется магнитной цепью.
На рис.1. показана неразветвленная магнитная цепь, во всех сечениях которой магнитный поток Ф имеет одинаковую величину.
Расчет неразветвленной магнитной цепи в большинстве случаев сводится к определению намагничивающей силы I∙W, которая требуется для получения заданного магнитного потока Ф или магнитной индукции В. При этом указываются размеры и материал всех участков магнитной цепи.
При расчетах магнитных цепей определение напряженности магнитного поля по заданному значению магнитной индукции рекомендуется вести по кривым намагничивания, приведенным на рис.2. При пользовании кривыми будьте внимательны, поскольку для определения Н предложены две различных шкалы в зависимости от вида ферромагнитного материала. На рис.2. пунктиром показано определение Н по заданному значению В для чугуна: при В=0,85 Тл величина
Н ≈ 5700 А/м.
Пример: Для магнитной цепи, приведенной на рис.1. заданы размеры цепи:
l1=26 см, l2 =16 см, l3 =4 см , l4 =5 см , число витков обмотки W =800, магнитный поток 1,6.10-3 Вб и материал сердечника – литая сталь. В магнитной цепи имеется воздушный зазор l0 =0,05 см .
Определить: 1) силу тока в обмотке для создания заданного магнитного потока 2) абсолютную магнитную проницаемость на участке с обмоткой 3) потокосцепление и индуктивность обмотки.
Решение: 1. Из чертежа находим сечение сердечника S и длину средней магнитной линии lср:
S= l3 ∙ l4 = 4∙5 см2 =20 см2 = 20∙10-4 м2 ;
lср= l1 ∙2 + l2 ∙2 = 26∙2 см + 16∙2 см = 84 см =0,84 м
При этом малой величиной l0 пренебрегаем.
2. Определяем магнитную индукцию в сердечнике:
В = Ф/S = 1,6∙10-3/(20∙10-4) = 0,8 Тл.
3. По кривым намагничивания (см. рис.2.), зная В, находим для литой стали
Нст≈ 680 А/м. Напряженность Н0 в зазоре вычисляем по формуле
Н0 = В/ μ0 = 0,8 / (125∙10-8) = 6,4∙105 А/м.
4. Силу тока находим из закона полного тока:
IW = Нст lср + Н0 l0 ; I ∙800 = 680∙0,84 + 6,4∙105 ∙0,05∙10-2 ,
I = 1,11 А
5. Определяем абсолютную магнитную проницаемость:
μа = В/ Нст = 0,8/680 = 0,00118 Гн/м
6. Определяем потокосцепление обмотки:
Ψ = ФW = 1,6∙10-3∙800 = 1,28 Вб.
7. Определяем индуктивность обмотки:
L = ψ / I = 1,28 / 1,11 = 1,15 Гн
Ход выполнения работы: Для магнитной цепи, приведенной на рис.1, определить: 1) силу тока в обмотке для создания заданного магнитного потока 2) абсолютную магнитную проницаемость на участке с обмоткой 3) потокосцепление и индуктивность обмотки. Данные для своего варианта взять из таблицы 1.
Таблица 1
-
№ вар.
l1
l2
l3
l4
l0
Ф
W
Материал сердечника
см
см
см
см
см
Вб
-
-
1
26
15
4
4
0,01
1,4∙10-3
650
Литая сталь
2
27
14
3
5
0,02
1,2∙10-3
670
Чугун
3
24
12
4
6
0,03
1,1∙10-3
690
Литая сталь
4
25
16
3
4
0,04
1,1∙10-3
700
Чугун
5
20
17
5
6
0,05
1,5∙10-3
720
Литая сталь
6
23
13
6
7
0,06
1,9∙10-3
740
Чугун
7
21
16
3
6
0,07
1,3∙10-3
760
Литая сталь
8
28
11
4
7
0,08
1,6∙10-3
780
Чугун
9
22
18
5
7
0,09
1,8∙10-3
810
Литая сталь
10
24
14
2
8
0,015
1∙10-3
850
Чугун
Контрольные вопросы:
Что называется магнитной цепью?
К чему сводится расчет неразветвленной магнитной цепи?
Сформулируйте закон полного тока.
Что такое магнитный поток и магнитная индукция?