Дополнительные вопросы к задаче

1. Почему не пользуются величиной абсолютной магнитной проницаемости для вычисления напряженности в стали и обращаются к кривой намагничивания? Магнитная проницаемость стали, как и других ферромагнитных материалов, непостоянна и зависит от величины индукции или напряженности магнитного поля. Поэтому для каждого значения индукции приходится находить напряженность поля по кривой намагничивания. Кривые намагничивания часто задаются в виде таблиц.

Для воздушных промежутков и вообще неферромагнитных материалов магнитная проницаемость постоянна.

2. Какой величины ток потребуется для питания катушки при том же магнитном потоке, если устранить воздушный зазор в магнитопроводе? Уравнение (28) можно представить состоящим из двух частей: I`ω = Н₁l₁ + H₂l₂ = 473 А для участков I и II в стали (см. рис. 52) и I``ω = H₃l₃ + H₄l₄ = 480 А для воздушных зазоров.

Поэтому при отсутствии воздушных зазоров тот же магнитный поток можно обеспечить, питая катушку током I` = 473/187 = 2,5 А вместо тока I = 5,1 А.

Итак, отсутствие воздушных промежутков в магнитной части дает значительный выигрыш в н. с. Однако часто воздушные промежутки неизбежны или необходимы (наличие вращающихся или подвижных участков магнитной цепи, работа при ненасыщенном сердечнике и пр.).

3. Какой выигрыш дает замена литой стали электротехнической? По характеристике намагничивания (по таблицам) для электротехнической стали, например Э41, находим: при В₁= 1,2 Т, H₁ = 540 А/м, при В₂ = 1,0 Т, H₂ = 300 А/м.

Вычисляя для этого случая H₁l₁ + H₂l₂ = 540·0,29 + 300·0,105 = 188,5 А, получаем, что при отсутствии воздушных зазоров ток в катушке I = 188,5/187 ≈ 1А, т. е. в 2,5 раза меньше необходимого при сердечнике из литой стали (без зазоров).

Следует учесть, что уменьшение тока позволяет применить более тонкий провод и этим уменьшить размеры катушки.

Если в магнитной цепи сохраняются воздушные зазоры, то выигрыш от применения электротехнической стали заметно сократится, так как магнитное напряжение для воздушных зазоров при таком же. потоке останется прежним.

4. Почему расчет магнитной цепи часто проводится по заданному потоку и магнитной индукции? С одной стороны, для каждого ферромагнитного материала существует предельное значение магнитной индукции, превышение которого приводит к насыщению материала и требует значительного увеличения тока. С другой стороны, при малых значениях магнитной индукции для получения необходимого потока приходится увеличивать размеры магнитопровода, т.е. утяжелять или усложнять конструкцию. Поэтому при расчетах устройств, содержащих магнитные цепи, заранее выбирают величины В и Ф, исходя из кривой намагничивания материала и требований к устройству.

Таблица 3

5. Каким будет поток в магнитопроводе (рис. 50), если уменьшить в 2 раза ток в катушке? Поставленная задача обратная рассмотренной, т.е. требуется определить магнитный поток по заданной н.с. Iω. Она не может быть решена простым аналитическим расчетом.

Рис. 54. График зависимости магнитного потока от н.с.

Для решения задачи построим график зависимости магнитного потока от н.с., задавая несколько значений магнитного потока и вычисляя для каждого из них н. с. уже известным путем. Результаты вычислений сведены в таблице 3; по ее данным построен график зависимости Ф (Iω) (рис. 54), называемый магнитной характеристикой. При новом значении тока в катушке получим: Iω = 953/2 = 476,5 А, по магнитной характеристике (точка А на рис. 44) находим магнитный поток: 0,41 мВб = 4,1·10^-4 Вб.

Задача 8. В среднем стержне магнитопровода (рис. 55), выполненного из сплава пермендюр, магнитный поток Ф = 5 · 10^-3 Вб. Вычислить н. с. катушки, если толщина магнитопровода 50 мм и длина каждого воздушного зазора δ = 0,25 мм = 2,5·10^{-4 м.}