Электрические аппараты
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
(5.33)
С ростом б проводимость рабочего зазора и tga уменьшаются, индукция в рабочем зазоре падает, а напряженность поля внутри магнита увеличивается.
Одной из важных характеристик постоянного магнита является энергия магнитного поля в рабочем зазоре Wt. Учитывая, что поле в зазоре однородно,
(5.34)
Подставляя значение Нь получим:
(5.35)
где VM объем тела магнита.
Таким образом, энергия в рабочем зазоре равна энергии внутри магнита.
Зависимость произведения В(Н) в функции индукции показана на рис.5.6 . Очевидно, что для точки С, в которой В(Н) достигает максимального значения, энергия в воздушном зазоре также достигает наибольшей величины, и с точки зрения использования постоянного магнита эта точка является оптимальной. Можно показать, что точка С, соответствующая максимуму произведения есть точка пересечения с кривой размагничивания луча О К, проведенного через точку с координатами
Рассмотрим более подробно влияние зазора б на величину индукции В (рис.5.6). Если намагничивание магнита производилось при зазоре б, то после снятия внешнего поля в теле магнита установится индукция, соответствующая точке А. Положение этой точки определяется зазором б.
Уменьшим зазор до значения бi<б, тогда
(5.36)
При уменьшении зазора индукция в теле магнита возрастает, однако процесс изменения индукции идет не по кривой размагничивания, а по ветви частной петли гистерезиса AMD. Индукция В{ определяется точкой пересечения этой ветви с лучом, проведенным под углом к оси Н (точка D).
Если мы снова увеличим зазор до значения б, то индукция будет падать до значения В, причем зависимость В (Н) будет определяться ветвью DNA частной петли гистерезиса. Обычно частная петля гистерезиса AMDNA достаточно узка и ее заменяют прямой AD, которую называют прямой возврата. Наклон к горизонтальной оси ( + Н) этой прямой называется коэффициентом возврата:
(5.37)
Характеристика размагничивания материала обычно не приводится полностью, а задаются только величины индукции насыщения Bs, остаточной индукции Вг, коэрцитивной силы Нс. Для расчета магнита необходимо знать всю кривую размагничивания, которая для большинства магнитно-твердых материалов хорошо аппроксимируется формулой
(5.38)
Кривая размагничивания, выражаемая (5.30), может быть легко построена графически, если известны Bs, Вг.
б) Определение потока в рабочем зазоре для заданной магнитной цепи. В реальной системе с постоянным магнитом поток в рабочем зазоре отличается от потока в нейтральном сечении (середине магнита) из-за наличия потоков рассеяния и выпучивания (рис.).
Рис.5.8. Магнитной цепи с постоянным магнитом и потоками рассеяния и выпучивания
Поток в нейтральном сечении равен:
(5.39)
гдепоток в нейтральном сечении;
поток выпучивания у полюсов;
поток рассеяния;
рабочий поток.
Коэффициент рассеяния о определяется равенством
(5.40)
Если принять, что потокисоздаются одной и той же разностью магнитных потенциалов, то
(5.41)
Индукцию в нейтральном сечении найдем, определив tga:
и воспользовавшись кривой размагничивания рис.5.6. Индукция в рабочем зазоре равна:
(5.42)
поскольку поток в рабочем зазоре в о раз меньше, чем поток в нейтральном сечении.
Очень часто намагничивание системы происходит в несобранном состоянии, когда проводимость рабочего зазора уменьшена из-за отсутствия деталей из ферромагнитного материала. В этом случае расчет ведется с использованием прямой возврата. Если потоки рассеяния значительны, то расчет рекомендуется вести по участкам, так же как и в случае электромагнита.
Потоки рассеяния в постоянных магнитах играют значительно большую роль, чем в электромагнитах. Дело в том, что магнитная проницаемость магнитно-твердых материалов значительно ниже, чем у магнитно-мягких, из которых изготавливаются системы для электромагнитов. Потоки рассеяния вызывают значительное падение магнитного потенциала вдоль постоянного магнита и уменьшают н. с, а следовательно, и поток в рабочем зазоре.
Коэффициент рассеяния выполненных систем колеблется в довольно широких пределах. Расчет коэффициента рассеяния и потоков рассеяния связан с большими трудностями. Поэтому при разработке новой конструкции величину коэффициента рассеяния рекомендуется определить на специальной модели, в которой постоянный магнит заменен электромагнитом. Намагничивающая обмотка выбирается такой, чтобы получить в рабочем зазоре необходимый поток.
в) Определение размеров магнита по требуемой индукции в рабочем зазоре. Эта задача является еще более трудной, чем определение потока при известных размерах. При выборе размеров магнитной цепи обычно стремятся к тому, чтобы индукция В0 и напряженность Н0 в нейтральном сечении соответствовали максимальному значению произведения Н0В0. При этом объем магнита будет минимальным. Даются сле?/p>