электрические и магнитные цепи. 1 электротехнические устройства постоянного тока
 Скачать 1.08 Mb.
|
|
ГЛАВА СЕДЬМАЯ КАТУШКА С МАГНИТОПРОВОДОМ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 7.1. ПЕРЕМЕННЫЙ МАГНИТНЫЙ ПОТОК В КАТУШКЕ С МАГНИТОПРОВОДОМ Конструкции магнитопроводов и их функциональные назначения в электротехнических устройствах переменного тока (машинах переменного тока, трансформаторах и т. д.) весьма разнообразны. В этой главе рассмотрим только катушки с неразветвленными магнито-проводами из ферромагнитного материала.  У катушки с магнитопрово-дом, подключенной к источнику синусоидального напряжения (рис. 7.1, а), переменный ток 1 в обмотке возбуждает в мапштопроводе переменный магнитный поток Ф, который индуктирует в обмотке ЭДС самоиндукции е^ = —Если пренебречь активным сопротивлением обмотки и считать, что все магнитные линии поля катушки замыкаются только по магнитопроводу, то на основании второго закона Кирхгофа для контура, обозначенного на рис. 7.1, о пунктиром, получим уравнение:  Из этого уравнения найдем закон изменения во времени магнитного потока. Так ка  Постоянная интегрирования А равна некоторому постоянному магнитному потоку, которого нет в магннтопроводах аппаратов неременного тока в установившемся режиме работы. Следовательно, постоянная А = 0 и магнитный поток  т. е. п/>« синусоидальном напряжении между выводами катушки магнитный поток в магнитопроводе также синусоидальный. Так как действующие значения напряжения V между выводами катушки и ЭДС самоиндукции еь одинаковые (7.1а), то из (7.26) получим Последнее соотношение применяют для расчетов ЭДС, индуктируемых в обмотках трансформаторов; поэтому его часто называют уравнением трансформаторной ЭДС. При определении магнитного потока не учитывались активное сопротивление обмотки и наличие магнитных линий поля катушки, которые частично и полностью замыкаются помимо магнитопровода. Для выявления характера изменения магнитного потока в магнитопроводе во времени это не имеет сколько-нибудь существенного значения. Но при других расчетах активное сопротивление обмотки и магнитные линии поля катушки, которые неполностью замыкаются по магнитопроводу, часто нужно учитывать. Соотношения (7.2) можно рассматривать лишь как ориентировочно связывающие действующие значения напряжения Ц между выводами катушек и ЭДС самоиндукции е!_ с амплитудой магнитного потока Фт в магнитопроводе и числом виткш ш катушки. 7.1. ПРОЦЕССЫ НАМАГНИЧИВАНИЯ МАГНИТОПРОВОДА При синусоидальном напряжении между выводами катушки и принятых выше допущениях магнитный поток в ее магнитопроводе также синусоидальный и не зависит от свойства ферромагнитного материала. Покажем, что при этом намагничивающий ток в катушке будет несинусоидальным. При заданной петле гистерезиса материала магнитопровода, например по рис. 6.6, б, построим вебер-амперную характеристику Ф (0 рассматриваемой катушки (рис. 7.1, а). Для этого ординаты петли умножим на площадь 5 поперечного сечения магнптопровода (Ф — В5), а абсциссы умножим на среднюю длину / магнитопровода и разделим на число витков обмотки Полученная характеристика показана на рис. 7.1,6. На том же * рисунке построены по (7.2а) синусоидальный магнитный поток и графически зависимость тока в обмотке от времени. Из рисунка видно, что при синусоидальном потоке из-за нелинейности характеристики Ф (0 ток несинусоидальный. Чем больше насыщение магнитопровода, тем сильнее отличается ток от синусоидального.  Сопоставив график изменения намагничивающего тока с графиком, полученным путем сложения двух синусоид, . стога одной из которых в 3 раза больше частоты другой (рис. 7.2), можно заметить, что при насыщении магнитопровода намагничивающий ток прежде всего содержит значительную третью гармоническую составляющую. Различие в графиках намагничивающего тока на рис. 7.1, 6 и рис. 7.2 объясняется тем, что в первом случае ток содержит кроме первой и третьей гармоник также и другие гармонические составляющие. При расчетах цепей, содержащих катушки с магнитопроводом, во многих случаях допустимы упрощения реальных условий. |