Вплив гістерези та вихрових струмів на струм котушки з феромагнітним сердечником
Химия

Вплив гістерези та вихрових струмів на струм котушки з феромагнітним сердечником


Вплив гістерези та вихрових струмів на струм котушки з феромагнітним сердечником

Завантажити реферат: Вплив гістерези та вихрових струмів на струм котушки з феромагнітним сердечником

Магнітний гістерезис вносить додаткові зміни у форму кривої струму, що намагнічує. Ці зміни обумовлені тим, що при збільшенні магнітного потоку хід кривої струму визначається висхідною, а при зменшенні потоку — гілом гілки гістерезису

Струм у котушці з урахуванням магнітної гістерези

На рис 1. зображений графік Ф(i) залежності магнітного потоку від струму, що намагнічує, котушки з феромагнітним сердечником (петля магнітної гістерези). Петля гістерезису, отримана при повільній циклічній зміні струму, що намагнічує, називається статичною

На тому ж малюнку дана крива струму i(wt), що показує, що при збільшенні магнітного потоку крива струму йде вище, а при зменшенні потоку – нижче за криву, побудовану за тих же умов за основною кривою намагнічування. Крім того, початкові фази потоку і струму не збігаються (кут зсуву d ), у зв’язку з чим перша гармоніка струму (або еквівалентний струм) відстає від прикладеної напруги на кут j < 90 0

Енергія магнітного поля котушки

Наявність зсуву по фазі між струмом і напругою менше 90 0 , вказує на те, що активна потужність ланцюга не дорівнює нулю навіть у тому випадку, якщо активний опір обмотки котушки R=0

Отже, струм котушки через втрату на гістерезис має активну складову, а середня потужність за період не дорівнює нулю.

В даному випадку активна потужність характеризує витрати енергії на перемагнічування феромагнітного сердечника.

Зміна енергії магнітного поля dW m виражається площею елементарного прямокутника зі сторонами i та dy. Отже

dW м = id y

Енергія магнітного поля, запасена при збільшенні струму в котушці, визначається площею, обмеженою кривою y(i) та віссю ординат (рис.2):

W м = S id y

Розглянемо цикл перемагнічування сердечника, починаючи з точки 1, коли i=0

B = -B (рис. 3, а)

Для розмагнічування сердечника від -B до 0 і наступного намагнічування до Bmax витрачається енергія, яка визначається площею, обмеженою контуром 1-2-3-4-0-1. Ця площа безпосередньо визначає величину HdB, але пропорційно dB dy , а H пропорційно i

На всьому протязі аналізованої частини петлі магнітної гістерези (1-2-3) напруженість поля Н і збільшення магнітного потокозчеплення DY позитивні

При розмагнічуванні від В мах до + В, (ділянка 3-5) напруженість поля, як і раніше, позитивна, а збільшення потокозчеплення негативні. Площа, обмежену контуром 3-4-5-3, слід вважати негативною. Енергія, пропорційна цій площі, повертається джерелу. На ділянці 5-6-7 петлі гістерезису напруженість поля та збільшення потокозчеплення негативні. Площа, обмежена контуром 5-6-7-8-1-0-5, є позитивною. Це означає, що енергія знову споживається джерела. Розмагнічування на ділянці 7-1 супроводжується поверненням енергії джерелу в кількості, пропорційній площі 7-8-1-7

Таким чином, енергія, витрачена в одиниці об’єму феромагнітного сердечника за один цикл перемагнічування, визначається площею, обмеженою петлею магнітної гістерези

Втрати енергії у феромагнітному сердечнику котушки

При досить швидкій зміні струму, що намагнічує, у феромагнітному сердечнику виникають вихрові струми

Вихрові струми створюють намагнічуючу силу, спрямовану назустріч намагнічуючої силі обмотки зі струмом i, тому зміни магнітної індукції та магнітного потоку в сердечнику як би затримуються: ті ж величини магнітної індукції і потоку вийдуть при більшому струмі, що намагнічує, в обмотці. Це означає, що з змінному струмі в обмотці петля магнітного гістерезису ширше статичної петлі у зв’язку з дією вихрових струмів. Петля магнітного гістерезису, що відповідає змінному струму, що намагнічує, називається динамічною

На рис.3 б показані динамічні криві намагнічування сплаву залізо-нікель при різних частотах струму. Вихрові струми збільшуються із зростанням частоти перемагнічування, питомої провідності та магнітної проникності матеріалу сердечника, при цьому динамічна петля розширюється.

Виникнення вихрових струмів викликає додаткову витрату енергії в сердечнику. Енергія, витрачена на перемагнічування сердечника і підтримання у ньому вихрових струмів, перетворюється на теплоту. Цю енергію називають магнітними втратами або втратами в стали-назвою найбільш застосовуваного феромагнітного матеріалу. Потужність магнітних втрат Рм пропорційна площі динамічної петлі магнітної гістерези. Її зазвичай визначають за формулою

Pм = PudG,

де G-маса феромагнітного сердечника, кг; Руд – питома потужність втрат у сталі, Вт/кг

Залежності. Руд від магнітної індукції При даній частоті для різних феромагнітних матеріалів наводяться довідкових таблицях

Векторна діаграма котушки з урахуванням втрат енергії в сердечнику

Знаючи магнітні втрати, знайдемо активну складову квівалентного струму котушки

Iа=Pм/U

Спрощена векторна діаграма котушки з феромагнітним осердям (без урахування активного опору обмотки магнітного розсіювання) дана на рис. 4. При побудові ^аграми в довільному напрямку 1 кладений вектор напруги U. Під прямим кутом до нього відкладається вектор магнітного потоку Фm, який відстає по фазі від напруги на 90 °. Від потоку на 90° відстає ЕРС, величина якої дорівнює величині U

Активна складова струму збігається по фазі з напругою, а повний струм котушки відстає від напруги на кут j:

c os j = Pм/UI

Реактивна складова струму котушки I m збігається по фазі з магнітним потоком, називається намагнічуючим струмом

Кут d між векторами повного струму котушки і магнітного потоку називається кутом втрат:

tg d = Ia/I m

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *