Магнитные цепи аппаратов

Магнитной цепью называется совокупность тел и сред, образующих путь, по которому замыкается магнитный поток. Они имеют огромное разнообразие конструктивных форм, поэтому для удобства анализа особенностей различных магнитных цепей их делят на несколько групп. В основу положен характер образования и распределения магнитного потока в магнитопроводе. По этому признаку выделяются два вида магнитных цепей:

а) цепи, в которых поток рассеяния мал и при расчете параметров намаг-

ничивающей катушки им можно пренебречь. С достаточной для практики точностью потоком рассеяния можно пренебречь в трех случаях: когда магнитопровод замкнут, когда на пути основного потока имеется воздушный зазор сравнительно малой величины, а магнитная цепь насыщена незначительно, когда размагничивающее действие вторичных обмоток сравнительно невелико. Иными словами, пренебрегать потоком рассеяния можно в тех случаях, когда он мал по сравнению с основным потоком. К этой группе относятся тороидальные магнитопроводы и с достаточным приближением П-образные магнитопроводы, не имеющие зазоров или имеющие малый воздушный зазор;

б) цепи, поток рассеяния в которых велик и при расчете его необходимо

учитывать. К этой группе относится основная масса магнитных цепей.

В общем случае магнитные цепи образуются участками, выполненными из ферромагнитных и немагнитных материалов и воздушными зазорами. Воздушный зазор, в котором электромагнитная энергия преобразуется в механическую, используемую для работы электромагнитного устройства, называется рабочим воздушным зазором. Остальные зазоры, где электромагнитная энергия теряется без полезного использования, называются паразитными. Паразитные зазоры, однако, могут существенно влиять на характеристики электромагнита.

Магнитные цепи, в которых основным является сопротивление рабочего воздушного зазора, называются замкнутыми. Магнитные цепи, в которых основное сопротивление определяется паразитными зазорами и при движении якоря меняется мало, называются разомкнутыми.

Магнитопроводы электромагнитов изготавливаются из разных ма- териалов, обладающих ферромагнитными свойствами. Выбор материала

для магнитной системы аппарата определяется ее назначением и свойствами самого материала. Эти свойства оцениваются по следующим показателям:

В_s– индукция насыщения, то есть такая максимальная индукция, которая получается при сколь угодно большой напряженности магнитного поля;

В_r – остаточная индукция, то есть величина индукции, получаемая при полном размагничивании материала от Н_max до Н = 0;

Н_с– коэрцетивная сила, то есть такая напряженность магнитного поля, которая

необходима для снижения до нуля индукции материала, ранее намагниченного

до В_s;

μ– магнитная проницаемость, определяемая по начальной кривой намагничивания как В/Н;

μ_н – начальная магнитная проницаемость в полях, близких к 0;

μ_max– максимальная магнитная проницаемость;

Р_г , Р_в – потери на гистерезис и вихревые токи;

Т_к – точка Кюри, то есть температура, при которой материал теряет магнитные свойства.

По этим показателям различают две основные группы материалов: магнитомягкие, обладающие малой коэрцетивной силой и высокими значениями проницаемости, и магнитотвердые материалы, обладающие большими значениями Н_с и малым μ. Большинство магнитных материалов имеет сравнительно высокую точку Кюри: 500 – 1200⁰ С. Особую группу составляют термомагнитные сплавы, имеющие точку Кюри около 10 – 100⁰ С. Они используются в качестве тепловых компенсаторов.

Рис.3. 2. Кривые перемагничи- вания магнитомягкого (1) и магнитотвердого (2) материалов

Рис. 3. 3. Кривые намагничивания некоторых магнитомягких материалов

Таблица 3.1

Характеристики основных магнитомягких материалов

Свойства магнитных материалов хорошо иллюстрируются кривыми намагничивания, приведенными на рис. 3.2. Кривая 1 представляет собой половину петли гистерезиса для магнитомягкого материала. Кривая 2 – для магнитотвердого материала. Характеристики основных магнитомягких материалов приведены в табл. 3.1, а магнитотвердых – в табл. 3.2. На рис. 3.3 показаны кривые намагничивания основных магнитомягких материалов.

Таблица 3.2

Характеристики основных магнитотвердых материалов