Для чего нужен расчет магнитной цепи?

Задачей расчета в большинстве случаев является определе­ние намагничивающей силы Iw, необходимой для того, чтобы возбудить в магнитопроводе определенный магнитный поток или определенную магнитную индукцию в некотором участке магнит­ной цепи (чаще всего в воздушном промежутке).

Схема расчета магнитных цепей.

Расчет ведется на основании закона полного тока, согласно которому сумма магнитных  напряжений на отдельных участках магнитной цепи равна намагничивающей силе:

Н₁l_л + H₁l₁ + … + H_kl_k +… + H_nl_n= ? H_kl_k= Iw,   при (k=n, k=1)

Здесь магнитным напряжением называется произведе­ние напряженности поля Н_k на длину соответствующего участка, т. е. H_kl_k.

Магнитная цепь делится по возможности на небольшое число n участков, в пределах каждого из которых можно принять на­пряженность H и индукцию В постоянными (на рис.1 п = 3). Затем, если задан магнитный поток Ф, для одного из участ­ков, имеющего сечение S₁, определяется магнитная индукция  B₁= ф :S₁

Рисунок 1. Схема магнитной цепи с магнитным зазором.

А на основании значения магнитной индукции В₁ с помощью кривой намагничивания ферромагнитного материала этого участ­ка сердечника определяется напряженность H₁ соответствующая индукции В₁ (рис.2). В таком же порядке для второго участка нужно найти сначала В₂=Ф:S₂, а затем по кривой намагничи­вания H₂. Таким путем последовательно определяется значение напряженности для всех n участков магнитной цепи.

Если в магнитной цепи имеется воздушный промежуток (или неферромагнитный участок), то сечение пути потока в воздухе можно принять равным сечению прилегающего ферромагнитно­го участка. Следовательно, индукция в воздушном промежутке В_в равна индукции на этом соседнем участке. На основании этой индукции определяем напряженность магнитного поля. Обычно в воздухе она оказывается довольно большой: H_в= B_в :µ _0,

Из-за того что магнитная проницаемость воздуха µ_воз=µ₀ от­носительно мала, и поэтому для возбуждения сколько-нибудь зна­чительной индукции нужна большая напряженность поля.

Длиной каждого из участков магнитной цепи следует считать длину пути потока, т. е. длину средней магнитной линии.

После того как определено магнитное напряжение Hl для всех участков цепи, пользуясь законом полного тока, подсчиты­ваем необходимую намагничивающую силу: H₁l₁+ H₂l₂+…+ H_вl_в=Iw

Или, если известно число витков катушки, то I=( H₁l₁+ H₂l₂+…+ H_вl_в):w

При расчете полезно обратить внимание на то, что на малень­кий воздушный промежуток затрачивается большая часть  намагничивающей силы.

Рисунок 2. График определения напряженности поля.

Если же нужно решить обратную задачу, определить магнит­ный поток или индукцию по заданной намагничивающей силе Iw, то расчет несколько усложняется из-за того, что неизвестно распределение напряженности Н между отдельными участками магнитной цепи, а оно зависит от неизвестной магнитной индукции. По этой причине задачу приходится решать путем подбора или посредством построения магнитной характеристики устройст­ва. Нужно задаться некоторым вероятным значением магнитно­го потока Ф’ (или индукции для одного из участков) и рассчи­тать, как это было сделано выше, намагничивающую силу Iw’, необходимую для возбуждения этого потока. Полученное таким путем значение Iw’ следует сопоставить с заданным значением Iw. Если Iw’ существенно отличается от Iw, то нужно повторить расчет, задавшись новым значением потока Ф”; на основании этого расчета найти новое значение Iw” и т. д.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=E1haHQA1MOg

Кривая зависимости потока Ф от намагничивающей силы I w, построенная посредством таких расчетов, выполненных пример­но для пяти значений Ф, будет представлять собой магнит­ную характеристику цепи. При помощи такой характе­ристики легко определить поток, соответствующий любому зна­чению намагничивающей силы.