Нелинейные магнитные цепи при постоянном токе

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ

Большинство электротехнических устройств (электрические машины, трансформаторы, реле и др.) основано на использовании магнитного поля.

Между электрическими и магнитными явлениями существует тесная связь: всякий электрический ток сопровождается магнитными явлениями. Явление магнитизма - способность некоторых тел притягивать железные и стальные предметы. Все пространство, в котором проявляются магнитные силы, называется магнитным полем.

Мерой интенсивности магнитного поля является магнитная индукция - это векторная величина, определяемая силовым воздействием магнитного поля на единичный заряд, движущийся в магнитном поле с единичной скоростью.

Это соотношение имеет смысл только для заданного режима, т.к. для ферромагнитных материалов.

В измеряется в теслах Тл. =

Н – напряженность магнитного поля, характеризует магнитное поле вакуума, т.е. магнитное поле, обусловленное токами электрических цепей.

Магнитная индукция В обусловлена двумя видами токов:

1. токами электрических цепей катушек;

2. атомными токами окружающей среды.

- магнитная проницаемость, учитывает наличие среды, зависит от материала сердечника. Для ферромагнитных материалов очень велико.

магнитная проницаемость вакуума или воздуха и равна .

Ферромагнитный сердечник в электротехнических устройствах служит для интенсивности магнитного поля (индукции В). Магнитная проницаемость изменяется с изменением магнитного поля. Зависимость В(Н) не имеет точного аналитического выражения и задается графически или в виде таблицы.

Характеристика В(Н) является нелинейной, поэтому все магнитные цепи являются нелинейными цепями. В(Н) определяется экспериментально.

В ферромагнитных материалах наблюдается явление гистерезиса,но при расчете цепей пользуются основной кривой намагничивания, а гистерезисом пренебрегают.

С другой стороны индукцию В можно рассматривать как плотность магнитного потока Ф, так как поток Ф представляет собой общее число магнитных силовых линий, создаваемых постоянным током, т.е.

Магнитный поток измеряется в веберах (Вб.)

площадь сечения магнитной цепи.

В современных электрических машинах и устройствах для увеличения магнитного потока используют ферромагнитные материалы. Такие устройства состоят из ферромагнитных сердечников и обмоток, изготовляемых из изолированных проводов, надеваемых на сердечник.

Устройство, представляющее собой путь, по которому замыкаются магнитные силовые линии индукции В, называется магнитной цепью.

Магнитное поле создается электрическими токами. Количественная связь между магнитным и электрическим полем выражается ЗАКОНОМ ПОЛНОГО ТОКА

Пользуясь законом полного тока, можно ввести для магнитной цепи понятие намагничивающей силы и магнитного напряжения, аналогичные понятиям ЭДС и напряжения электрической цепи.

Для однородных участков магнитной цепи интеграл превращается в сумму конечного числа участков.

2 з-н Кирхгофа

- падение магнитного напряжения,

- магнитодвижущая сила

2 з-н Кирхгофа: алгебраическая сумма падений магнитного напряжения по замкнутому контуру равна алгебраической сумме намагничивающих сил.

Магнитное напряжение участка магнитной цепи

измеряются в амперах (А).

магнитное сопротивление участка цепи длиной . Единица измерения .

Т.о. между электрическими и магнитными цепями можно установить формальную аналогию.

Электрические цепи	Магнитные цепи
ЭДС, Е, В	МДС , А
Электрический ток, , А	Магнитный поток , Вб
Падение напряжения электрической цепи, , В	магнитное напряжение , А
Электрическое сопротивление участка , Ом	Магнитное сопротивление участка ,
Удельная проводимость	Магнитная проницаемость