Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Электрические аппараты автоматического управления

..pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
11.66 Mб
Скачать

где б — длина воздушного зазора между полюсами, м\ г — радиус полюса, если его сечение считать круглым, м.

После чего ЯЛб определено, так как б известна. Тогда I W = H clc+ H 68. Определив IW, число витков W — катушки, ток /,

сечение и длину провода опреде­

 

ляют так же, как для тороида без

 

воздушного зазора.

 

/И7,

 

Обратная задача. Задана

 

определить Фд. В этом случае вы­

 

ражение (1.13) не может быть

 

решено

аналитически, как

одно

 

уравнение с двумя неизвестными

 

Нс и

Поэтому эта задача ре­

 

шается

либо

методом

последо­

 

вательных

приближений,

либо

 

графо - аналитическим

методом.

 

В первом случае, задаваясь про­

 

извольными

значениями

потоков

 

Фи Фг,

Фз

и

т. д., определяют

 

(/W)u (IW)2 и т. д. до

тех

пор,

 

пока значение м. д. с. не станет

 

равной или больше заданной IW

 

Значение

потока Ф, при

котором (/№ )=/№ , и будет искомым

потоком.

 

 

 

 

 

 

Во втором случае также задаются произвольными значениями

потоков Ф1, Ф2 и т. д. и определяют (IW)i,

(IW)2 и т. д. и строят

кривую /Ц7=ф(ф) (рис.

1.8). По заданной

м. д. с. (I W) находят

поток Ф.

 

 

 

 

 

 

§1.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНЫХ ПРОВОДИМОСТЕЙ ВОЗДУШНЫХ УЧАСТКОВ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Магнитной проводимостью^ воздушных участков магнитной цепи называется величина, обратная магнитному сопротивлению этого участка:

=

(1.14)

 

Дм

где GM— магнитная проводимость, гн\ Ям — магнитное сопротивление, 1/гн.

Определение магнитной проводимости для магнитного потока в воздухе между двумя ферромагнитными поверхностями — полюсами аналогично определению проводимости между двумя геометрически такими же поверхностями — электродами для электрического тока или потока вектора электрической индукции.

Известно, что электрическая проводимость среды при одина­ ковых формах и размерах электродов связана с электрической емкостью соотношением

Оэ= - С ,

(1.15)

е

 

где G3— электрическая проводимость среды, 1/ом\

Y — удельная электрическая проводимость

ом мм2

среды, ---------- ;

 

м

е — диэлектрическая проницаемость среды, ф/м; С — электрическая емкость между электродами, ф.

Рис. 1.9

Рис. 1.10

Отсюда следует, что электрическая проводимость среды меж­ ду двумя электродами пропорциональна емкости и коэффициен­ том пропорциональности служит отношение удельной электриче­ ской проводимости к диэлектрической проницаемости среды.

Таким образом, если известна электрическая емкость между двумя электродами, то тем самым известна и электрическая про­ водимость среды между этими электродами. То же можно ска­ зать и о магнитной проводимости. Если известна электрическая емкость между электродами (рис. 1.9), то тем самым известна магнитная проводимость воздушного промежутка между полю­ сами такой же формы, как эти электроды (рис. 1.10):

GM= - ^ C ,

(1.16)

е0

 

где GM— магнитная проводимость воздушного участка магнит­ ной цепи;

ц0 — диэлектрическая проницаемость пустоты-воздуха, гн/м; 80 — диэлектрическая проницаемость пустоты-воздуха, ф/м; С — электрическая емкость между электродами, ф.

Из равенства (1.16) следует, что магнитная проницаемость воздушного участка магнитной цепи пропорциональна емкости С,

и коэффициентом пропорциональности служит отношение

— = К ; Gyi=KC.

(1.17)

е0

 

Таким образом, если известна емкость С, то легко опреде­ лить GM. Например, емкость для рис. 1.9 может быть определена как емкость плоского конденсатора

где 5 — площадь одного торца электрода, м2\

d — расстояние между торцами электродов, м.

Магнитная проводимость (рис. 1.10) будет

 

GM=

jvS

(1.18)

б ’

где б — расстояние между полюсами, м.

Из уравнения (1.18) следует, что для определения магнитной проводимости воздушного промежутка достаточно, в формуле емкости заменить диэлектрическую проницаемость е на ц0.

Емкость между коаксиальными цилиндрами (рис. 1.11)

С= 2m l

Магнитная проводимость для такой формы полюсов

 

Gм = 2лр01

(1.19)

Емкость между двумя параллельными цилиндрами одинако­ вого радиуса (рис. 1.12)

С =

m l

d'

In г

Магнитная проводимость для такой формы полюсов

(?м —

Щ101

( 1.20)

г

Таким образом, зная емкости между определенными формами электродов, можно определить магнитную проводимость воздуш­ ного промежутка между такими же по форме полюсами. При этом магнитные проводимости воздушных промежутков для по­ люсов (рис. 1.13) будут:

при небольших б, т. е. параллельных магнитных силовых линиях,

( 1.21)

для полюсов круглой формы с радиусом г (рис. 1.14) при б<0,4г

GM=

Iyxr2

( 1.22)

 

6

 

Рис. 1.11

Рис. 1.12

для прямоугольников одинаковой формы (рис. 1.15)

0 1 | = ь ( а + м ^ ) ( , , + « 2 1 £ )

6 х л ' ' л '

Если а= Ь, то

(1.24)

Пользуясь формулами (1.18), (1.24), можно определить маг­ нитную проводимость воздушных промежутков только для полю­ сов простой формы. Для полюсов сложной формы при определе­ нии GMприходится пользоваться методом графического построе­ ния картины магнитного поля.

В электротехнических справочниках и учебниках приводятся таблицы, в которых содержатся магнитные проводимости воз­ душных промежутков между полюсами различных форм (табл. 1.1). Там же можно найти магнитные проводимости эле­ ментарных трубок простой геометрической формы (табл. 1.2).

Табл. 1.1. Проводимости элементарных трубок простой геометрической

конфигурации [1]

а

с Ф орма трубки

2 потока

1 2

Эскиз трубки

Ф орму.

проводимости

П рим ечание

3

 

4

5

ab

Проводи­

1. Призма

мость на

 

длине Ь

б^ЗД

2. Полукольцо

6<ЗЛ

1

2

3

3. Полуцилиндр

4. Квадрант сфе­ рической оболочки

-+тЛ

Ы

I

J

I

J 1

1/

I__

I'

 

 

П р о д о л ж е н и е

4

5

с = ц0- 0,26а

5. Сферический

 

 

71

C= jxQ.0,0776

 

 

у I

квадрант

!

)

1 i /

 

!

 

1

1 /

 

L У

 

I__

V

 

 

 

Табл. 1.2. Формулы для вычисления проводимостей воздушных путей

[6]

 

 

 

 

 

 

вб

с

Ф орма

 

Проводимость

G = — ;

е

цилиндра

Эскиз

 

1,25-10“8

вб/а

ab

Л

 

 

|А0 =

см

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

4

 

 

1.

Параллельные

 

 

 

аЪ

0 )

2.

цилиндры (без

 

 

 

 

 

учета проводи­

 

 

 

 

 

 

мости краевого

 

 

Сг= цл

ndz

(2)

 

потока)

 

 

 

 

 

 

 

Рр 4-6

 

3.

Непараллель­

 

 

п2

 

 

 

ные плоскости,

 

 

 

 

 

расположенные

 

Ъ

г dx

Ъ

Ro

 

под углом (без

 

 

 

тН = »> т'пж (3)

 

учета проводи­

 

 

мости краевого

 

 

«1

 

 

 

потока)

 

 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е

>

2

3

4

4. Параллельные цилиндры

5.Цилиндр,

раллельный

плоскости

6. Концентриче­ ские цилиндры

7.Цилиндр II концентриче­ ские поверхно­ сти (без учета проводимости краевого по­ тока)

8.Половина

цилиндра

9.Четверть

цилиндра

1) 0, = ц0

2л1

(4)

 

Ri¥=Rz\

Л=

b '- R f- R i2

 

 

2R\R2

 

R1— /?2—R\

b*—2R2

 

k— ■

*

 

 

2R2

 

 

л/

(4a)

2) при b>8R\ Gia = |x0

 

 

In b/R

 

G5= H0

2л/

(5)

6 + У b2- R 2

 

In

 

 

R

 

при 6>4/?

 

 

 

2л/

 

 

 

 

Gba = \l0' In 2b/R

(5a)

 

 

 

 

 

2л/

 

°6= М0 In R/r

(6)

если г > 6 ,

где

b= R—г, то

 

2л(г+в/2)/

С?ва = Мо------

 

;------

(6а)

 

 

 

(7)

 

 

 

(7а)

Графически: бСр = 1,226;

 

лбЧ

0,3226/;

 

<7ср — 8-1,22-6

 

(78 =

р0 0,26/

(8)

С?9 =

р0 0,52/

О)

 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е

1

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

бср= зт 6-\~ ;

qcp=zmit

10.

Половина по­

 

 

21

 

(Ю>

 

лого цилиндра

Ою = Цс——-------

 

 

 

 

» \ -т+ .

 

11.

Четверть по­

 

 

21

 

(11>

0.1= (1 ----- ----------

 

лого цилиндра

 

л (

-----1-0,5 )

 

 

 

 

 

\

т

 

 

/

 

 

 

 

Gv>= \.0i-0,26/ =

p 0

1,63г

( 12>

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

га

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13>

 

 

 

= »V б

hi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

га

 

 

 

 

 

е

К=т

гг

/ б

\ 3

14.

Шаровой квад­

бер=.,3б;

 

)

 

рант

 

<7= 0,1б2;

 

 

 

 

 

 

4 =

М-0*0,0776

(14)

15.

Половина

ша­

 

 

 

 

 

 

 

 

рового

квад­

G is =

р 0-0,3086

(15)

 

ранта

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

Квадрант

ша­

 

 

га

 

(15>

 

ровой оболочки

Gle= lXo“

 

 

17.

Половина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

квадранта

 

 

га

 

 

 

шаровой

 

G„ = ,u0

 

 

 

(17>

 

оболочки

 

 

 

2

 

 

 

§1.4. РАСЧЕТ МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С УЧЕТОМ ПОТОКОВ РАССЕЯНИЯ

1.

Разбивают цепь на ряд участков, как это сделано на

рис.

1.16.

2.Составляют схему замещения (рис. 1.17), определяя:

a)Rn магнитное сопротивление якоря

 

 

 

 

 

In

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rn =

 

 

 

 

 

где

In — длина средней магнитной силовой линии якоря, м\

 

р — магнитная

проницаемость стали якоря, гн/м\

 

б)

Sn — поперечное сечение якоря, м2;

 

 

 

 

 

— магнитное сопротивление воздушного зазора

 

 

где

Gfi — магнитная

проводимость воздушного

зазора

между

 

 

якорем и сердечником, определяемая из табл. 1.2

 

 

(эскиз

1);

 

 

 

 

 

 

 

'Ъ,

r---------- 1

 

 

 

 

 

 

 

7:

 

 

 

 

 

 

 

•so,<4.1

 

 

f - J .

 

 

 

 

 

 

 

О-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с.Г*5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CVJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

■SO

 

 

и3'

 

 

 

 

 

 

 

3 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SO

5

5’

 

 

 

 

 

 

 

 

L -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

1.16

 

Рис.

1.17

 

 

в)

Gn' — магнитную проводимость для потока рассеяния на уча­

 

Gn'

стке /12, гн.

 

1.1

(эскиз

1).

 

 

можно определить, пользуясь табл.

длине

в

Определяя

проводимость элементарной

трубки

на

1 см,

которую обозначим через gn',

можно

записать, что

Gir = gii' Аг;

 

 

 

 

 

 

 

 

г) /?12 — магнитное сопротивление сердечника на участке 12

1\2

|ul*Si2

где р, — магнитная проницаемость стали участка 12, гн/м; 5 — поперечное сечение стали участка 12, м2; кг — длина участка 12, м.

Все остальные величины Ягз, Язь и т. д., а также G22' и G3зг определяются так же, как это сделано в пунктах в и г . Магнито­ движущую силу IW как сосредоточенную вводят в одном месте сосредоточенно (участок 55').

3. Решают схему замещения (рис. 1.17).

Прямая задача. Задан Фб, найти IW. Разность магнитных потенциалов между точками 11' будет равна падению магнитных потенциалов на магнитных сопротивлениях 2Яб и Яя или падению магнитного потенциала на проводимости потока рассеяния, т. е.

^мн' —Фб(2Яь~\~Яя) = 2 ФбЯь+Ня1п= Фв12

отсюда

Ф«12=Фб(2/?б+/?я) Gn',

где Фб — заданный поток в воздушном зазоре б; /?б — магнитное сопротивление зазора б, 1/гн\ Яя — магнитное сопротивление якоря, 1/гн;

Ня — напряженность поля в якоре, определяемая по кривой первоначального намагничивания, а/м\

/я — длина средней магнитной линии якоря, м. Зная GMn', определяем поток рассеяния на участке 12:

Фв12= IW G 11',

где Фв12 — поток рассеяния на участке 12;

G11' — магнитная проводимость на участке 12, гн. Определяем поток Ф12 на участке 12:

Ф12= Фб“|“Фв12-

Разность магнитных потенциалов между точками 22' анало­ гична тому, как это имело место между точками 11'

#М 22' =

G M I I ' 4 - Ф 1 2 (^ 1 2 “Ь ^ 1 V ) = # м И '4 ~ ( # 1 2 - [ " # i V ) 1 \2 ,

где # 1 2 и Hi 2

— напряженности магнитного поля на участках 12

 

и 1'2', определяемые по кривым первоначаль­

 

ного намагничивания.