- •Тема II трехфазные электрические цепи Лекция 7. Общие сведения о трехфазных линейных электрических цепях
- •1.Схемы соединения трехфазных цепей
- •2.Соотношение между линейными и фазовыми напряжениями и токами
- •3.Мощность трехфазной цепи
- •Тема III магнитные цепи и электромагнитные аппараты Лекция 8. Основы теории магнетизма
- •1.Основные физические величины и соотношения
- •2.Характеристика магнитных свойств ферромагнитных материалов
- •3.Магнитные цепи
- •4.Анализ магнитных цепей постоянного тока
- •5.Особенности физических процессов в магнитных цепях переменного тока
- •Лекция 9. Электромагнитные устройства
- •1.Физические основы построения сварочного трансформатора
- •2.Физические основы ферромагнитных стабилизаторов
- •3.Принцип работы электромагнитных механизмов. Электромагнитные реле.
- •Лекция 10. Трансформаторы
- •1.Общие сведения о трансформаторах
- •2.Принцип работы однофазных трансформаторов
- •Лекция 11. Режим работы трансформаторов
- •1.Опыт холостого хода трансформатора
- •2. Опыт короткого замыкания трансформатора
- •3.Внешняя характеристика трансформатора
- •4.Коэффициент полезного действия трансформатора
5.Особенности физических процессов в магнитных цепях переменного тока
При анализе магнитных цепей переменного тока вводят следующие допущения:
магнитное поле рассеяния отсутствует;
активное сопротивление обмотки равно нулю.
При таких допущениях можно записать
где
Отсюда следует, что магнитный поток в магнитопроводе переменный и определяется напряжением (воздействием)
(8.14)
Таким образом, закон изменения магнитного потока Ф(t) не зависит от параметров цепи. Это первая особенность магнитных цепей переменного тока. Чтобы определить вторую особенность обратимся к известному выражению
Из него следует, что
(8.15)
Но для простейшей магнитной цепи справедливы уравнения:
;
.
Переменные В(t) и Н(t) связаны по закону динамической петли гистерезиса. Эта связь нелинейна. Значит зависимость (8.15) тоже нелинейна, а индуктивность
переменна. Это вторая особенность.
Индуктивность обмотки магнитопровода непостоянна и зависит от тока цепи, а уравнение
.
нелинейно. Отсюда третья особенность: магнитные цепи являются нелинейными цепями, поэтому при синусоидальном напряжении на обмотке ток в ней оказывается несинусоидальным.
Изменение магнитного потока Ф(t)cчастотойприводит к нагреву магнитопровода из-за гистерезиса. Следовательно, в магнитопроводе возникают потери электроэнергии. Их называют магнитными потерями. Это четвертая особенность.
Лекция 9. Электромагнитные устройства
Перечень электромагнитных устройств очень большой. В лекции будут рассмотрены примеры применения теории магнитного поля к построению сварочных трансформаторов, ферромагнитных стабилизаторов, электромагнитных реле.
1.Физические основы построения сварочного трансформатора
Известно, что для неразветвленного магнитопровода с зазором закон полного тока имеет
(9.1)
где: lФМ, lЗ - длина ферромагнитного участка и воздушного зазора соответственно; НФМ, НЗ- действующее значение напряженности магнитного поля на участках ферромагнитного материала и воздушного зазора соответственно;
I- действующее значение тока в намагничивающей обмотке.
Учитывая, что
, (9.2)
а также что
(9.3)
перепишем (9. 1)
(9.4)
Так как относительная магнитная проницаемость магнитомягких материалов в десятки тысяч раз больше магнитной проницаемости воздуха0, то очевидно, что в
Поэтому вместо (9.4) можно использовать приближенное равенство
(9.5)
Подставляя в (9.5) вместо RЗ его значение из (9.3), а вместо
,
определим ток цепи
(9.6)
Теперь очевидно, что ток в цепи магнитопровода с зазором можно регулировать изменяя длину воздушного зазора. Это свойство и используется в сварочных аппаратах для регулирования тока дуги.