2. “Обратная” задача для разветвленной магнитной цепи
Замена магнитной цепи эквивалентной электрической схемой замещения (см. рис. 3, на котором приведена схема замещения магнитной цепи на рис. 2) позволяет решать задачи данного типа с использованием всех графических методов и приемов, применяемых при анализе аналогичных нелинейных электрических цепей постоянного тока.
В этом случае при расчете магнитных цепей, содержащих два узла (такую конфигурацию имеет большое число используемых на практике магнитопроводов), широко используется метод двух узлов. Идея решения данным методом аналогична рассмотренной для нелинейных резистивных цепей постоянного тока и заключается в следующем:
1.
Вычисляются зависимости
потоков
во всех
-х
ветвях магнитной цепи в функции общей
величины -магнитного напряжения
между
узлами
и
.
2.
Определяется, в какой точке графически
реализуется первый закон Кирхгофа
Соответствующие
данной точке потоки являются решением
задачи.
11. Реальная катушка с линейным сердечником.
Н
елинейная
катушка индуктивности изображена на
рис. 3. Здесь R-активное сопротивление
обмотки с числом витков w; Ф-основной
поток, замыкающийся по сердечнику; 
-поток
рассеяния, которому соответствует
индуктивность рассеяния 
и
индуктивное сопротивление рассеяния 
.
Различают параллельную и последовательную схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником. Эти схемы, а также соответствующие им соотношения и векторные диаграммы приведены в табл. 1.
Таблица 1. Схемы замещения, уравнения и векторные диаграммы для катушки c ферромагнитным сердечником
Схема замещения |
Уравнения и соотношения для параметров |
Векторная диаграмма |
Параллельная
|
где
|
|
Последовательная
|
где
|
|
12. Схема замещения катушки с магнитопроводом.
Таблица 1. Схемы замещения, уравнения и векторные диаграммы для катушки c ферромагнитным сердечником
Схема замещения |
Уравнения и соотношения для параметров |
Векторная диаграмма |
Параллельная
|
где
|
|
Последовательная
|
где
|
|
Примечание. 1.
Если сердечник содержит воздушный зазор
величиной
,
в схему замещения параллельно ветви,
содержащей нелинейную катушку с
проводимостью 
,
включается дополнительная линейная
катушка индуктивности с сопротивлением
2.
При пренебрежении активным сопротивлением
обмотки и потоком рассеяния связь между
эквивалентным электрическим
сопротивлением 
катушки
и комплексным магнитным
сопротивлением 
сердечника
определяется соотношением
или
13. Влияние воздушного зазора на свойства катушки с ферромагнитным сердечником.
(4)
Используя соотношение (4), покажем влияние воздушного зазора на индуктивность катушки.
Пусть катушка имеет воздушный зазор . Тогда полное магнитное сопротивление контура
,
откуда
.
При
,
следовательно
.
Таким
образом, воздушный зазор линеаризует
катушку с ферромагнитным сердечником.
Зазор, для которого выполняется
неравенство
,
называется большим
зазором.
Поэтому с увеличением зазора ухудшается магнитная проницаемость сердечника.
14. Переходные процессы в линейных цепях с сосредоточенными параметрами. Коммутация в электрических цепях. Непрерывность тока в индуктивности и напряжения на конденсаторе и их связь с энергией магнитного поля индуктивности и электрического поля емкости.
Под переходным (динамическим, нестационарным) процессом или режимом в электрических цепях понимается процесс перехода цепи из одного установившегося состояния (режима) в другое. При установившихся, или стационарных, режимах в цепях постоянного тока напряжения и токи неизменны во времени, а в цепях переменного тока они представляют собой периодические функции времени. Установившиеся режимы при заданных и неизменных параметрах цепи полностью определяются только источником энергии. Следовательно, источники постоянного напряжения (или тока) создают в цепи постоянный ток, а источники переменного напряжения (или тока) – переменный ток той же частоты, что и частота источника энергии.
Переходные процессы возникают при любых изменениях режима электрической цепи: при подключении и отключении цепи, при изменении нагрузки, при возникновении аварийных режимов (короткое замыкание, обрыв провода и т.д.). Изменения в электрической цепи можно представить в виде тех или иных переключений, называемых в общем случае коммутацией. Физически переходные процессы представляют собой процессы перехода от энергетического состояния, соответствующего до коммутационному режиму, к энергетическому состоянию, соответствующему после коммутационному режиму.
Переходные процессы обычно быстро протекающие: длительность их составляет десятые, сотые, а иногда и миллиардные доли секунды. Сравнительно редко длительность переходных процессов достигает секунд и десятков секунд. Тем не менее изучение переходных процессов весьма важно, так как позволяет установить, как деформируется по форме и амплитуде сигнал, выявить превышения напряжения на отдельных участках цепи, которые могут оказаться опасными для изоляции установки, увеличения амплитуд токов, которые могут в десятки раз превышать амплитуду тока установившегося периодического процесса, а также определять продолжительность переходного процесса. С другой стороны, работа многих электротехнических устройств, особенно устройств промышленной электроники, основана на переходных процессах. Например, в электрических нагревательных печах качество выпускаемого материала зависит от характера протекания переходного процесса. Чрезмерно быстрое нагревание может стать причиной брака, а чрезмерно медленное отрицательно оказывается на качестве материала и приводит к снижению производительности.