Введение в цифровую электронику Магнитные цепи Полупроводниковые приборы Передача дискретных сигналов Выражение мощности в комплексной форме Резонанс напряжений Преобразователи напряжения Сглаживающие фильтры

Расчетные задания курсовой по электронике и электротехнике

Электромагнитные устройства

Перечень электромагнитных устройств очень большой. В лекции будут рассмотрены примеры применения теории магнитного поля к построению сварочных трансформаторов, ферромагнитных стабилизаторов, электромагнитных реле.

1.Физические основы построения сварочного трансформатора

Известно, что для неразветвленного магнитопровода с зазором закон полного тока имеет вид:

  (9.1)

где: lФМ, lЗ - длина ферромагнитного участка и воздушного зазора соответственно;

Модель выпрямителя с учетом активных сопротивлений в фазах В модели выпрямителя, учитывающей влияние сопротивлений r в фазах выпрямителя, т.е. внутреннее сопротивление вентилей (идеализированный вентиль с потерями) и сопротивления обмоток трансформатора, это влияние сводится в основном к снижению выпрямленного напряжения пропорционально току .

 НФМ, НЗ - действующее значение напряженности магнитного поля на участках ферромагнитного материала и воздушного зазора соответственно;

 I - действующее значение тока в намагничивающей обмотке.

Учитывая, что

 , (9.2)

а также что:

   (9.3) 

перепишем (9. 1):

  . (9.4) 

Так как относительная магнитная проницаемость  магнитомягких материалов в десятки тысяч раз больше магнитной проницаемости воздуха m0, то очевидно, что 

 Поэтому вместо (9.4) можно использовать приближенное равенство:

 . (9.5)

 Подставляя в (9.5) вместо RЗ его значение из (9.3), а вместо:

,

определим ток цепи:

 . (9.6)

 Теперь очевидно, что ток в цепи магнитопровода с зазором можно регулировать, изменяя длину воздушного зазора. Это свойство и используется в сварочных аппаратах для регулирования тока дуги.

2.Физические основы ферромагнитных стабилизаторов

 Магнитные свойства ферромагнитных материалов, как правило, оценивают зависимостью:

,

получая гистерезисные характеристики. Но нам уже известно, что:

,

а:

.

 Приведенные выражения наглядно показывают прямую пропорциональную зависимость напряженности магнитного поля Н от тока I, а магнитной индукции В от напряжения U. Это позволяет применять к исследованию магнитопроводов вольт-амперные характеристики.

.

 Такие характеристики полезны при расчете цепей из нескольких элементов. Общий вид зависимости  для магнитопровода приведен на рис. 9.1. Как и кривая начальной намагниченности, вольт-амперная характеристика имеет начальный участок (оа), линейный (аб), колено (бв) и насыщенная (в, г).

 Вольт-амперные характеристики применяются для определения физики работы ферромагнитных стабилизаторов.

 


 

  Упрощенная схема ферромагнитного стабилизатора включает в свой состав два разомкнутых магнитопровода (дросселя) Др1 и Др2 . Дроссель Др1 работает в линейном режиме. Он выполняет роль ограничителя максимального тока. Дроссель Др2 работает в режиме насыщения. Их вольт-амперные характеристики приведены на рис. 9.3. Здесь же приведена результирующая характеристика .

 Напряжение на нагрузке определяется падением напряжения на дросселе Др2 . Графики рис. 9,3. показывают, что если на входе цепи, действует напряжение Uоа, то нагрузка находится под напряжением . Часть входного напряжения падает на сопротивлении дросселя Др1 - Uоа". Пусть входное напряжение увеличилось на величину аб. Это вызывает увеличение напряжения на нагрузке на величину а'б'. Наглядно видно, что а'б' в несколько раз меньше участка аб. Реально стабилизаторы ослабляют колебания входного напряжения в 5¸10 раз.

 Таким образом, дроссель, включенный параллельно нагрузке и работающий в режиме насыщения, способен сглаживать броски напряжения на входе цепи.