книги / Электрические аппараты

магнитная индукция В в зазоре и внутри магнита В одина­ кова. По закону полного тока при интегрировании по зам­ кнутому контуру 1—2—3—1 получим

Я б6 + Я/ = О

откуда

Таким образом, напряженность поля в зазоре направле­ на встречно напряженности в теле магнита. Для электро­ магнита постоянного тока с такой же магнитной цепью без учета насыщения можно написать

Сравнивая (5.94) и (5.95), можно видеть, что МДС по­ стоянного магнита, создающая поток в рабочем зазоре, яв­

где 5 — площадь полюса, равная площади рабочего зазо­ ра; Аб — проводимость воздушного зазора.

Уравнение (5.96) есть уравнение прямой, проходящей через начало координат во втором квадранте под углом ai к оси —Я. С учетом масштабов индукции т в и напряжен­ ности т н угол а определяется из равенства

уменьшаются, индукция в рабочем зазоре падает, а напря­ женность поля внутри магнита увеличивается.

Магнитные материалы, применяемые для электромаг­ нитных аппаратов постоянного и переменного тока, имеют достаточно высокие значения Вг и небольшие значения Я с. Если в притянутом положении якоря воздушный зазор в магнитной цепи достаточно мал, то после отключения ка­

Для избежания этого явления в магнитную цепь вводит­ ся немагнитный зазор (латунные прокладки, штифты). При этом проводимость Ле уменьшается, точка А спускается вниз и остаточный поток падает.

Важной характеристикой постоянного магнита является энергия W(, магнитного поля в рабочем зазоре. Если это поле равномерно, то

зазоре также максимальна. С точки зрения использования энергиу постоянного магнита эта точка является оптималь­ ной. Ордината точки С определяется пересечением с кривой размагничивания луча ОК, проведенного через точку с ко­ ординатами —Нс и Вг.

Рассмотрим влияние зазора Ô на индукцию В (рис. 5.32). Если намагничивание магнита производилось при зазоре бь то после снятия внешнего намагничивающего поля в теле магнита установится индукция, соответствующая точке А. Положение этой точки определяется зазором Si и соответ­ ствующим ему углом ссь

Уменьшим зазор до значения ô2< S i, тогда

При уменьшении рабочего зазора индукция в теле маг­ нита возрастает, однако ее нарастание идет не по кривой размагничивания, а по ветви ч а с т н о г о ц и к л а г и с т е - р е з и с а AMD. В результате значение индукции В\ опре­ деляется точкой пересечения этой ветви с лучом, проведен­ ным под углом <22 к оси —Я (точка D).

Если мы снова увеличим зазор до значения прежнего ôi, то индукция будет падать до значения В, причем ее спа­

том возврата р. Для большинства магнитотвердых матери­ алов кривая размагничивания может быть аппроксимирова­ на формулой

магнитных потоков. Эти проводимости могут быть найдены по методике, описанной в § 5.16.

нитного материала. Для постоянного магнита, показанного на рис. 5.33, в этом случае отсутствуют полюсные наконеч­ ники и якорь. При таком способе намагничивания расчет ведется с использованием прямой возврата.

Если потоки рассеяния значительны, то рекомендуется расчет по участкам, так же как и для электромагнита.

Потоки рассеяния в постоянных магнитах играют значи­ тельно большую роль, чем в электромагнитах. Дело в том, что магнитная проницаемость магнитотвердых материалов значительно ниже, чем магнитомягких, из которых изготав­ ливается магнитопровод электромагнитов. Потоки рассея­ ния вызывают значительное падение магнитного потенциала по длине постоянного магнита и уменьшают МДС, а следо­ вательно, и поток в рабочем зазоре.

Коэффициент рассеяния а существующих конструкций постоянных магнитов колеблется в довольно широких пре­

Рис. 6.2. Изменение индукции В, напряженно­ сти Н и тока (р при /у=0 и /y= /ïm«

При отсутствии тока управления (цепь управления разомкнута) индуктивное сопротивление обмотки wp

где S — активное сечение магнитопровода; wp — число вит­ ков рабочей обмотки; Lp\ — ее индуктивность; I — средняя длина магнитной линии в магнитопроводе.

При неизменных S, wp, I индуктивность Lp определяется абсолютной магнитной проницаемостью ра. При / у= 0 со­ стояние магнитопровода характеризуется ненасыщенной зо­

ки Wр

Шр S = «Mal——

максимально.

Обычно Rh<£.Xvi, поэтому ток в цепи рабочей обмотки

Подадим в обмотку управления такой постоянный ток управления/утаж, чтобы рабочая зона перешла в область 2. В этой области насыщения материал имеет магнитную про­

ницаемость \id2 = XB2/&H2. Индуктивное сопротивление ра­ бочей обмотки Хр2 резко уменьшается. Значения Хр2 и RH выбираются так, что Хр2<с/?н. Тогда ток в цепи определя­ ется только сопротивлением нагрузки. При этом все на­ пряжение источника питания приложено к сопротивлению нагрузки Ru и активному сопротивлению гр рабочей обмот­ ки шр:

начала координат под углом 45° к оси /у. Реальная харак­ теристика 2 отличается от идеальной наличием тока холос­ того хода /но и плавным переходом от линейной части характеристики к току Inmax* В линейной зоне характеристи­ ки соблюдается равенство средних значений МДС

пряжения, сопротивления нагрузки и частоты источника. Данному значению тока управления всегда соответствует единственное значение тока нагрузки /„. Таким образом, ДМУ является управляемым источником тока.

Вследствие низких значений коэффициента усиления и большой массы ДМУ в настоящее время применяются редко, в основном как измерительные трансформаторы по­ стоянного тока и напряжения. В первом случае роль обмот­ ки управления шу выполняет шина, по которой проходит измеряемый постоянный ток / 5. Под воздействием магнит-

Рис. 6.4. Схема трансформатора постоянного тока (а), изменение токов в его обмотках (б) и измерительный трансформатор постоянного на­ пряжения (е)

и создают магнитные поля с индукцией ВР1 и Вр2. В цепь рабочих обмоток через выпрямительный мост включен из­ мерительный прибор ИП, который является нагрузкой уси­ лителя. Допустим, в рассматриваемый полупериод вектор индукции Вр1 совпадает по направлению с вектором ин­ дукции Ву управляющего поля обмотки дау, а вектор ин­ дукции Вр2 направлен встречно вектору Ву. В результате магнитопровод / насыщен и сопротивление обмотки хп пе­ ременному току равно нулю, а магнитопровод //, наоборот, далек от насыщения. Материал магнитопроводов / и / / име­ ет кривую намагничивания, форма которой близка к пря­ моугольной. Обозначим через Bs значение индукции насы­ щения материала магнитопровода. В таком материале при

тивление цепи рабочих обмоток. В магнитопроводе II, где B < B S Н —0, можно записать

— г'р 1£>р + iyWy = HI — 0 или г'р — гу wy/wp.

Из этого равенства следует, что ток г'р в течение рассматри­ ваемого полупериода повторяет форму тока управления гу. Так как !y= c o n st, то и ток ip= const в течение данного полупериода, т. е. принимает прямоугольную форму. В сле­ дующий полупериод встречно направлены вектора индук­ ции Вр1 и Ву в магнитопроводе I. Ток ip изменит знак, но сохранит прямоугольную форму. На рис. 6.4, б показаны временные зависимости тока управления / у, тока в цепи рабочих обмоток гР и тока i„, протекающего через измери­ тельный прибор МП. Мгновенные значения токов связаны равенством

которое выполняется и для средних значений

Реальная форма кривой намагничивания материала магнитопроводов отличается от прямоугольной. Поэтому и форма тока ip не прямоугольна, а в токе i„ появляются глубокие провалы, что вызывает определенную погреш­ ность измерения.

Рассмотренное устройство может быть использовано и в качестве измерительного трансформатора напряжения постоянного тока. Для этого многовитковая обмотка управ­ ления шу подключается к измеряемому напряжению Ua через большое добавочное сопротивление Rr06 (рис. 6.4,в).

мерение этого тока производится так же, как в рассмот­ ренной выше схеме.

6.2. УСИЛИТЕЛЬ С САМОНАСЫЩЕНИЕМ (МУС)

а) Физические процессы. Если в цепь рабочей обмотки МУ включить диод, то под действием постоянной состав­ ляющей выпрямленного тока происходит подмагничивание магнитопровода. Такие усилители называются у с и л и т е ­ л я м и с с а м о п о д м а г н и ч и в а н и е м и л и с с а м о - н а с ы щ е н и е м (МУС).

При рассмотрении такого усилителя (рис. 6.5) примем, что обратное сопротивление диода VD равно бесконечно­ сти, а прямое учитывается сопротивлением RB. В цепи уп­ равления включен балластный дроссель Хб для ограниче­ ния переменного тока, создаваемого рабочей обмоткой. Полярность напряжения источника, при которой диод про­

медляется и ширина динамиче­ ской петли гистерезиса превышает ширину статической пет­ ли. Чем больше dH /dt, тем шире петля гистерезиза. Для материала с высокой степенью прямоугольности кривой намагничивания динамическая петля гистерезиса имеет форму параллелограмма (рис. 6.6,а).

При отсутствии управляющего поля магнитопровод подмагничивается полем, созданным постоянной составляю­

мещается по участку 1—3. Так как магнитопровод насы­ щен, индуктивное сопротивление обмотки дор равно нулю. Все напряжение источника приложено к активному сопро­ тивлению цепи rp-\-R„-j-RB. К концу рабочего полупериода состояние магнитопровода вновь возвращается в точку 1.

В следующий полупериод диод непропускает ток и со-