![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Электромагниты.Электромагнит - электротехническое устройство, состоящее из ферромагнитного сердечника с токопроводящей обмоткой, которая при включении в электрическую цепь намагничивает сердечник. Электромагнит используют для создания магнитных потоков в электрических машинах и аппаратах, устройствах автоматики. Большинство технических применений магнитов основывается на их способности притягивать и удерживать ферромагнитные предметы. Электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке тока. Рис. 22
Основной характеристикой электромагнита является его подъемная сила - сила, с которой электромагнит удерживает ферромагнитный предмет, расположенный в непосредственной близости к нему:
где µ0 - магнитная постоянная, S – площадь прилипания предмета к сердечнику, B – индукция магнитного поля электромагнита.
Пример 20: Каким должен быть намагничивающий ток катушки, имеющей N=200 витков, чтобы получить в тороиде, изготовленном из стали Э41 магнитный поток Ф=0,157мВб? Средний радиус r=5 см, а диаметр сечения тороида d=2 см. Дано: N=200, Ф=0,157мВб=1,57·10-4Вб, r=5 см=0,05м, d=2 см=0,02м. Решение: Данная цепь является неразветвленной, поэтому магнитный поток Ф одинаков во всех сечениях цепи. Так как площадь сечения S одинакова в разных частях магнитопровода, то и магнитная индукция B одинакова во всех участках цепи и равна Подставляем численные значения: Находим магнитную индукцию по формуле: Запишем закон полного тока для напряженности магнитного поля для данной магнитной цепи: l – длина средней линии магнитопровода, определяется по формуле: Вычисляем численное значение Искомое значение силы тока: Рассчитаем конечный результат: Пример 21. Замкнутая магнитная цепь, имеющая размеры d1=6 см, d2=14см, d3=7 см, d4=15 см, набрана из стали Э41 толщиной h=4 см. Зазор имеет ширину δ=0,5 мм. Сколько витков обмотки должна иметь катушка с током I=0,5 А, чтобы создать в магнитопроводе поток Ф=1,6 мВб? Дано: d1=6см=0,06м, d2=14см=0,14м, d3=7см=0,07м, d4=15см=0,015м, h=4см=0,04м, δ=0,5мм=0,0005м, I=0,5 А, Ф=1,6мВб=1,6·10-3Вб. Решение: Данная цепь является неразветвленной цепью, поэтому магнитный поток Ф одинаков во всех сечениях цепи. Так как площадь сечения S одинакова в разных частях магнитопровода, то и магнитная индукция B одинакова во всех участках цепи и равна Подставляем численные значения:
Находим магнитную индукцию: Запишем закон полного тока для напряженности магнитного поля для данной магнитной цепи: где Н1 – напряженность магнитного поля в магнитопроводе, которая определяется по таблице зависимости В от Н для стали Э41. При В=0,5Тл напряженность Н1=85 А/м, l – длина средней линии магнитопровода, определяется по формуле: Находим искомое число витков: Рассчитаем конечный результат:
Пример 22. При каком магнитодвижущей силе в обмотке, число витков которой равно N=300, магнитный поток в магнитопроводе, изготовленном из стали Э41, будет равен Ф=1,2 мВб. Магнитопровод имеет размеры d1=20 см, d2=30см, d3=8 см, d4=6 см, толщина стали в пакете h=5 см. Дано: N=300, Ф=1,2мВб=1,2·10-3Вб, d1=20см=0,2м, d2=30см=0,3м, d3=8см=0,08м, d4=6 см=0,06м, h=5 см=0,05м. Решение: Данная цепь является неразветвленной, поэтому магнитный поток Ф одинаков во всех сечениях цепи. Площадь сечения S в разных частях магнитопровода неодинакова, и магнитная индукция B неодинакова во всех участках цепи и равна Подставляем численные значения:
Находим магнитную индукцию: Запишем закон полного тока для напряженности магнитного поля для данной магнитной цепи: l1 – длина средней линии магнитопровода с шириной d3, определяется по формуле: l2 – длина средней линии магнитопровода с шириной d4, определяется по формуле: Вычисляем численное значение Находим искомое значение МДС:
Пример 23. Определить магнитный поток внутри кольца при токе в обмотке I=0,4 А. Размеры кольца d1=7 см, d2=5 см, толщина стали Э41 в пакете h=3 см. Число витков в обмотке N=600. Дано: I=0,4 А, d1=7см=0,07м, d2=5см=0,05м, h=3 см=0,03м, N=600. Решение: Данная цепь является неразветвленной, поэтому магнитный поток Ф одинаков во всех сечениях цепи. Так как площадь сечения S одинакова в разных частях магнитопровода, то и магнитный поток равен Подставляем численные значения:
Запишем закон полного тока для напряженности магнитного поля для данной магнитной цепи:
Находим искомое значение напряженности магнитного поля: Рассчитаем конечный результат:
Пример 24. Определить магнитный поток в кольце с зазором δ=1мм при токе в обмотке I=0,4 А. Размеры кольца d1=16 см, d2=12 см, толщина стали Э41 в пакете h=3 см. Число витков в обмотке N=700. Дано: δ=1мм=0,001м, I=0,4 А, d1=16 см=0,16м, d2=12 см=0,12м, h=3 см=0,03м, N=700. Решение: Данная цепь является неразветвленной, поэтому магнитный поток Ф одинаков во всех сечениях цепи. Так как площадь сечения S одинакова в разных частях магнитопровода, то и магнитная индукция B одинакова во всех участках цепи. Запишем закон полного тока для напряженности магнитного поля для данной магнитной цепи: Вычисляем численное значение Получим зависимость напряженности магнитного поля в магнитопроводе от индукции магнитного поля : В системе координат ВОН строим графики зависимости В от Н согласно полученной формуле и согласно таблице зависимости В от Н для стали Э41. Магнитная индукция точки пересечения этих двух графиков есть значение индукции магнитного поля для данной магнитной цепи. График зависимость В от Н представляет прямую зависимость, для ее построения достаточно двух точек: 1) при Н=0 2) при В=0 Необходимые данные из таблицы зависимости магнитной индукции В от напряженности Н для стали Э41
Как видно из рисунка В=0,31Тл. Используя это значение найдем искомый магнитный поток Подставляем численные значения: Рассчитаем конечный результат:
Пример 25. Определить напряженность магнитного поля в среднем звене (площадь которого S=250 см2) магнитной цепи, изготовленной из стали Э41, если магнитный поток, пронизывающий правую ветвь равен Ф1=4 мВб, а левую Ф2=14 мВб. Дано: S=250 см2=25·10-3м2, Ф1=4 мВб=4·10-3 Вб, Ф2=14 мВб=14·10-3 Вб Решение: Запишем 1 закон Кирхгофа для точки А среднего звена магнитной цепи, для этого определим направление силовых линий от каждой из обмоток (Ф1-магнитный поток, созданный первой обмоткой, Ф2-магнитный поток, созданный второй обмоткой).
Индукция магнитного поля в среднем звене Получаем По таблице зависимости В от Н для стали Э41 находим напряженность магнитного поля в средне звене Н=145 А/м.
Пример 26. Электромагнит представляет собой магнитную цепь, изображенную на рисунке. Какую подъемную силу имеет электромагнит, если сечение каждого полюса S=0,02м2, а магнитный поток равен Ф=30 мВб. Дано: S=0,02м2, Ф=30 мВб=0,03 Вб. Решение: Подъемная сила электромагнита определяется по формуле Подставляем численные значения: Рассчитаем конечный результат:
|