Рис. 27.7
Второй закон Кирхгофа для магнитной цепи имеет вид:
. (27.10)
В (27.10)
символом 
обозначена напряженность магнитного
поля в зазоре, символом 
обозначена
напряженность магнитного поля в сердечнике. Это совершенно разные напряженности!
– как и в предыдущей задаче, длина
средней линии сердечника.
Из выражения (27.10) очевидно, что МДС цепи уравновешивается суммой магнитных напряжений воздушного зазора и ферромагнитного сердечника.
Строим вебер-амперные характеристики магнитных сопротивлений. Вебер-амперную характеристику нелинейного элемента получаем, перестраивая кривую намагничивания, как и в предыдущей задаче. Вебер-амперную характеристику линейного элемента строим по формуле (27.8).
Результат построения вебер-амперных характеристик представлен на Рис. 27.8 а.
а)
б)
Рис. 27.8
В соответствии с уравнением по второму закону Кирхгофа (27.10) находим сумму магнитных напряжений сердечника и зазора. Для этого складываем абсциссы двух вебер-амперных характеристик при фиксированном значении магнитного потока и получаем эквивалентную вебер-амперную характеристику магнитной цепи (Рис. 27.8 б).
На оси абсцисс откладываем заданное значение МДС. На эквивалентной вебер-амперной характеристике находим рабочую точку. Ордината этой точки – это искомый магнитный поток в рабочем зазоре и в сердечнике. Задача решена.
Здесь рассмотрены наиболее простые случаи расчета магнитных цепей. В реальных конструкциях магнитное поле создается не одним, а несколькими источниками, ферромагнитные сердечники имеют разные поперечные сечения, магнитные потоки разветвляются, что сильно усложняет эквивалентные схемы замещения. Но основные расчетные принципы остаются неизменными.
28. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Основным достоинством трехфазной цепи является способность создавать вращающееся магнитное поле, на основе которого работают асинхронные и синхронные электрические машины – двигатели и генераторы.
Если в индуктивной катушке протекает синусоидальный ток, он создает пульсирующее магнитное поле, то есть такое поле, результирующий вектор которого изменяется по модулю и направлению вдоль оси катушки.
Пусть в течение первого полупериода ток втекает в верхний зажим катушки и вытекает из нижнего (Рис. 28.1 а).
а)
б)
Рис. 28.1
Результирующий вектор индукции в соответствии с правилом правой руки направлен вверх вдоль оси катушки.
Но в следующий полупериод ток изменит свое направление на противоположное: будет втекать в нижний зажим и вытекать из верхнего (Рис. 28.1 б). Результирующий вектор индукции будет направлен вниз вдоль оси катушки.
Величина вектора индукции изменяется пропорционально току в данный момент времени (Рис. 28.2). Вектор достигает максимальной величины, когда ток в катушке максимален (вне зависимости от направления, Рис. 28.2 а, ж). Когда ток проходит через ноль, индукция также равна нулю (Рис. 28.2 г), и после перехода через ноль вектор индукции меняет направление на противоположное (Рис. 28.2 в, д).
а)
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
Рис. 28.2
Если неподвижную рамку из трех катушек, сдвинутых в пространстве на 1200, запитать трехфазной системой ЭДС, каждая из катушек будет создавать пульсирующее магнитное поле. Складываясь, эти пульсирующие поля создадут результирующее поле. Вектор индукции результирующего поля будет поворачиваться вокруг оси катушек, при этом модуль вектора будет сохраняться неизменным (Рис. 28.3 а-е).
а)
б)
в)
Рис. 28.3
г)
д)
е)
Рис. 28.3
Ранее (см. §25) мы уже говорили о том, что если в однородном магнитном поле с постоянной скоростью вращать рамку из трех катушек, сдвинутых друг относительно друга на 1200, то на выводах этих катушек будет наводиться трехфазная система ЭДС (Рис. 28.4).
Рис. 28.4
На практике чаще всего трехфазную систему ЭДС создают несколько иначе – вращают не катушки в магнитном поле, а электромагнит (или даже постоянный магнит) внутри конструкции, содержащей неподвижную систему катушек (Рис. 28.5). Электромагнит на вращающейся оси питается постоянным током через щетки, подходящие к контактным кольцам.
Рис. 28.5
Такое устройство носит название трехфазный синхронный генератор. Магнитное поле, создаваемое вращающимся электромагнитом (или постоянным магнитом) называется полем возбуждения. Электромагнит называется индуктором, трехфазная система катушек – якорем.
Если к выводам катушек генератора подключить в качестве нагрузки систему трехфазных катушек, в катушках нагрузки возникнет вращающееся магнитное поле.
Синхронным такой генератор называют потому, что создаваемое им вращающееся магнитное поле вращается синхронно с полем возбуждения (в ту же сторону и с той же частотой).
Любой электрогенератор может работать и как генератор, и как двигатель. Это свойство называют принципом обращаемости электрических машин.
Следовательно, если ротор синхронной машины, изображенной на Рис. 28.5, запитать постоянным током, а трехфазную систему катушек статора подключить к источнику трехфазной ЭДС, ротор начнет вращаться – получим трехфазный синхронный двигатель.
Итак, в режиме генератора к валу ротора синхронной электрической машины прикладывается внешний механический момент – на зажимах статора возникает трехфазная система ЭДС. Происходит преобразование механической энергии в электрическую. В режиме двигателя к зажимам статора подключается трехфазная система ЭДС – на валу ротора возникает механический момент. Происходит преобразование электрической энергии в механическую.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.