Магнитные цепи, страница 2

Изменяющийся магнитный поток Ф_~ индуцирует в катушке и в магнитопроводе (это тоже проводник) ЭДС  e_L= - wdФ/dt= - Ldi/dt. Под действием этой ЭДС  в замкну-той цепи протекает ток i= e_L/(r+jx_L). Поскольку магнитопровод имеет большое сече-ние, следовательно, малое электрическое сопротивление, в нём могут протекать большие токи (вихревые токи), вызывающие потери на нагрев сердечника (потери на вихревые токи): ΔР_ст=I²r_ст.

С целью увеличения электрического сопротивления и  снижения потерь на вихревые токи магнитопроводы в магнитных цепях с переменным потоком выполняют набранными из отдельных изолированных лаком или окалиной листов электротехнической стали толщиной 0,5мм или 0,35мм. С уменьшением толщины (площади сечения) листа повышается электрическое сопротивление магнитопровода r_ст, уменьшаются токи и потери в магнитопроводе на вихревые токи.

Если к катушке с ферромагнитным сердечником приложено синусоидальное напряжение u=U_m sinωt, то, пренебрегая рассеянием и активным сопротивлением катушки, можно принять  U  ≈ E.

Действующее значение напряжение на катушке 

U=E=4,44 fwS_cB_m  или   U=E=4,44 fwФ_m.                                          (6)

Поскольку зависимость B(H) нелинейна, нелинейной будет и зависимость U(I), следовательно, полное сопротивление катушки Z₀=U/I , будет изменяться при изменении напряжения. Индуктивное сопротивление катушки x_L=ωL=2πfL связано с характеристикой магнитопровода и катушки через зависимость L=w² μ_aS/l. Значит в катушках одинаковой конструкции значение индуктивного сопротивления,  следовательно, и тока при неизменном значении напряжения будет зависеть от материала магнитопровода: при больших значениях  μ_a (ферромагнитные материалы)   сопротивление катушки будет больше, а ток в катушке – меньше.

Единицы измерения величин в магнитных цепях

Магнитодвижущая сила Iw, А

Напряжённость магнитного поля H, А/м

Магнитная индукция B, Т

Магнитная проницаемость абсолютная μ_a,Гн/м

Магнитная проницаемость относительная  μ_r, безразмерная

Магнитный поток Ф, Вб

Магнитное сопротивление  Rμ, 1/Гн  

Индуктивность  L, Гн      

Трансформаторы

Это электромагнитные аппараты, предназначенные для преобразования посредством магнитного поля электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения при условии сохранения частоты.     

В простейшем трансформаторе на замкнутом ферромагнитном сердечнике расположены две изолированные друг от друга обмотки: к первичной обмотке w₁ подводится электроэнергия напряжением  u₁от источника питания, от вторичной обмотки w₂ отводится электроэнергия напряжением u₂к приёмнику (нагрузке).

Отношения напряжений  u₁/u₂  и токов  i₂/i₁определяются отношением чисел витков обмоток  w₁/w₂:    u₁/u₂ ≈w₁/w₂ ,   i₂/i₁ ≈w₁/w₂. Закон изменения  uи i практически одинаков для обмоток w₁ и w₂. Отношение w₁/w₂=К_1-2  называют коэффициентом трансформации. При w₁>w₂:   u₁>u₂ – трансформатор понижает напряжение и называется понижающим, а при  w₁< w₂:  u₁<u₂ – трансформатор повышает напряжение и называется повышающим.