Расчет электрической цепи постоянного и переменного тока Основные законы электрических цепей Расчёт сложной цепи с помощью законов Кирхгофа Особенности трехфазных цепей Нелинейные электрические цепи

Магнитные цепи

Основные понятия о магнитных цепях

Магнитной цепью называется контур, по которому замыкается магнитный поток и который включает в себя источник магнитодвижущей силы (МДС) и ферромагнитные или иные тела, в которых могут находиться воздушные зазоры.устройств Обычно она неоднородна, состоит из участков с разной магнитной проницаемостью и разными геометрическими параметрами.

Важнейшей величиной, характеризующей интенсивность магнитного поля, является магнитная индукция, обычно обозначаемая буквой В. Магнитная индукция – векторная величина. Её направление в каждой точке поля совпадает с касательной к магнитной силовой линии и может быть определено с помощью магнитной стрелки. За направление вектора магнитной индукции принимается направление, показываемое северным полюсом магнитной стрелки, помещённой в данную точку поля. Единицей измерения магнитной индукции служит тесла (Тл).

Второй величиной , характеризующей магнитное поле , является магнитный поток, обозначаемый буквой Ф. Величину магнитного потока, пронизывающего площадку сечением S, расположенную перпендикулярно к магнитным силовым линиям , можно определить из выражения

 Ф = В S.  (4.1)

 Единицей измерения магнитного потока является вебер (Вб).

При расчёте магнитных цепей пользуются  напряжённостью магнитного поля H, определяемой из выражения

 H = В/ μ а , (4.2)

 где  μ а – абсолютная магнитная проницаемость среды, равная произведению магнитной постоянной μо на относительную магнитную проницаемость μ r.

В системе СИ магнитная постоянная μо = 4π·107 Гн/м. У ферромагнитных материалов μ r >>1, а следовательно и μ а>>1. Неферромагнитные материалы, в том числе и воздух, имеют μr 1 и тогда μа μо. Единицей измерения напряжённости магнитного поля в системе СИ является ампер на метр (А/м(ампер на метр).

Произведение напряжённости магнитного поля H на длину участка цепи l называется падением магнитного напряжения или магнитным напряжением на данном участке,

UМ = Hl = RМФ, (4.3)

 где RМ магнитное сопротивление участка.

Измеряется магнитное напряжение амперами (А).

Магнитное сопротивление зависит от геометрических размеров физических свойствучастка и величины магнитной проницаемости μ а . Его можно определить из выражения

, (4.4)

где l – длина однородного участка магнитной цепи;

 S – площадь его поперечного сечения.

Единицей измерения магнитного сопротивления является 1/Гн. Так как магнитная проницаемость μ  а ферромагнитных материалов зависит от магнитного потока, то их сопротивление RМ является нелинейным.

ПОТЕРИ МОЩНОСТИ И КПД ТРАНСФОРМАТОРОВ

При трансформации электрической энергии в трансформаторе возникают потери мощности

Потерь мощности состоят из потерь в стальном сердечнике Рст и потерь на нагрев обмоток Pм. Последние является переменными потерями, поскольку зависят от нагрузки, и определяются:

где R1 и R2 активные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора. КПД трансформатора

и составляет для мощных трансформаторов 98 - 99%.

По виду магнитные цепи делятся на неразветвлённые и разветвлённые, а по структуре на однородные и неоднородные.

Определение магнитодвижущей силы цепи Для определения магнитодвижущей силы цепи при заданном значении индукции (решение прямой задачи) широко применяется метод, базирующийся на законе полного тока.

Определение магнитной индукции в заданном сечении Из-за нелинейности магнитной цепи выражения (4.1)–(4.6) нельзя использовать для непосредственного определения магнитной индукции на участке по заданной величине магнитодвижущей силы (обратная задача).

Отметим, что для фазных напряжений и токов при симметричной нагрузке справедливы те же отношения, однофазного трансформатора. Эти условия нарушаются лишь в некоторых случаях несимметричной трехфазных трансформаторов.

Рис. 4.8.Трехфазный масляный трансформатор с трубчатым баком в частичном разрезе:

1 — катки, 2 спускной кран для масла, 3 - изолирующий цилиндр, 4 обмотка высшего напряжения, 5 низшего 6 сердечник, 7 термометр, 8, 9 выводы 10 обмотки напряжения. 11 расширитель 12 указатель уровня 13 радиаторы

Группа из трех однофазных трансформаторов дороже, чем трехфазный трансформатор той же мощности, занимает больше места, а кпд несколько ниже. Зато в качестве резерва на случай аварии или ремонта при такой группе достаточно иметь один однофазный трансформатор, так как маловероятно одновременное повреждение всех фаз трансформатора, периодический ремонт их может осуществляться поочередно. Но трехфазном трансформаторе необходим второй трансформатор. Таким образом, трехфазная группа обеспечивает большую надежность эксплуатации; наконец, перевозка и установка больших мощностях значительно проще перевозки установки трехфазного трансформатора большой мощности.

Практически большинство трансформаторов малой и средней мощности выполняют трехфазными (рис. 4.8), а больших мощностей — с учетом конкретных условий установки. Трехфазные трансформаторы изготовляют мощностью до 60 000 кВ >× А, но уже начиная с мощности 3 х 600 = 1800 кВ × А допускается применять трехфазные группы трехфазных трансформаторов.

Зажимы трехфазного трансформатора размечаются в порядке чередования фаз: на стороне высшего напряжения зажимы А, В, С —начала обмоток, X, У, Z —их концы; низшего — соответственно а, Ь, с, и х, у., (см. рис. 4.6г).


На главную