Намагничивающая сила это кратко
Обновлено: 05.07.2024
Магнитодвижущая (намагничивающая) сила (F) является физической величиной, определяющая способность электротоков создавать (возбуждать) магнитные потоки. Эта величина применяется при вычислении магнитных цепей.
F = IW
Магнитодвижущая сила (F) равна произведению тока (I), проходящего по катушке, на число витков в катушке (W).
МДС (F) между концами цилиндрической катушки можно определить как произведение напряженности магнитного поля Н (в Ампер/метрах) на длину катушки l (в метрах):
F = Hl
Ампер (А) — магнитодвижущая сила, которую создает постоянный ток в 1 А, проходящий через катушку индуктивности с обмоткой из 1 витка или электромагнит в вакууме.
Гильберт — единица измерения МДС в системе СГСМ и СГС.
1 Гб приблизительно равен 0,79 А (или ампер-витков).
Выполнить правильные расчеты и перевод единиц вам всегда поможет онлайн калькулятор.
Автор: Евгений Живоглядов.
Дата публикации: 01 марта 2014 .
Категория: Статьи.
В статье рассказывается, как рассчитать индукцию, напряженность магнитного поля и намагничивающую силу зубцовой зоны.
Следующей по сложности магнитного поля и роли ее намагничивающей силы в полной намагничивающей силе магнитной цепи является зубцовая зона. Намагничивающую силу этой зоны с достаточной для практических целей точностью можно рассчитать следующим образом.
Рассмотрим сечение зубцовой зоны на некотором расстоянии x от корня зубца (рисунок 1).
Рисунок 1. Изменение напряженности магнитного поля вдоль зубца
Поток на зубцовое деление
Часть этого потока Фzx ответвляется в зубец, а остальная часть Фпx – в паз. Вследствие изменения геометрических соотношений и условий насыщения соотношение между Фzx и Фпx по высоте зубца также изменяется.
на сечение зубца Szx на расстоянии x:
Если провести такой расчет для ряда сечений зубцовой зоны, то можно построить кривую Hzx = f(x) (рисунок 1) и определить намагничивающую силу зубцовой зоны:
а Hz1, Hz2, Hz3 определяют указанным выше образом для трех сечений зубцовой зоны: верхнего 1, среднего 2 и нижнего 3 (рисунок 1). При этом пользуются серией кривых, построенных для разных значений kzx (рисунок 3), и выбирают из них соответствующие данным значениям kz1, kz2, kz3, которые определяют по формуле
Рисунок 3. Кривые для определения Bz и Hz в зубцах из листовой электротехнической стали марок 1211, 1212, 1311
В соотношениях (6) и (7) величина
представляет собой суммарную длину пакетов стали и kс – коэффициент заполнения стали.
В некоторых случаях для упрощения расчетов описанным методом определяют значение Hz1/3 на расстоянии трети высоты зубца от его корня. При этом
Характерная особенность микромашин переменного тока заключается в том, что в подавляющем большинстве случаев они являются несимметричными двухфазными машинами. Причиной несимметрии могут быть разные числа витков в обмотках статора, сдвиг намагничивающих сил в пространстве и во времени на углы, отличные от 90 о , неравномерные воздушные зазоры и некоторые другие обстоятельства.
Однофазными принято называть микромашины не только с одной обмоткой на статоре, но и с двумя обмотками, сдвинутыми на 90 электрических градусов, но питающимися от однофазной сети. И хотя машины с одной обмоткой на статоре встречаются крайне редко, рассмотрение теории начнем с этих машин.
§ 1.1. Намагничивающие силы и магнитные поля однофазных микромашин
Известно, что при питании однофазной распределенной обмотки статора переменным током возникает пульсирующая намагничивающая сила (НС), первая гармоника которой в каждой точке воздушного зазора изменяется по следующему закону:
 | (1.1) |
где: Fm - амплитуда намагничивающей силы; ω1t - координата времени (фаза); x - координата по расточке статора; τ- полюсное деление.
Магнитное поле такой обмотки неподвижно в пространстве, но изменяется во времени с частотой сети от + Фm до -Фm, т.е. пульсирует. Используя тригонометрические преобразования, выражению (1.1) можно придать вид
 | (1.2) |
Каждое слагаемое (1.2) представляет волну НС по величине равную половине амплитуды исходной НС, но в отличие от (1.1) не пульсирующую, а вращающуюся в пространстве с синхронной угловой частотой w1. Одна из них (F1) вращается согласно с ротором и называется прямой, другая (F2.) вращается встречно ротору и называется обратной. Волны НС создают свои магнитные поля.
Таким образом, пульсирующее магнитное поле можно представить двумя круговыми, вращающимися в разные стороны одинаковыми магнитными полями.
Задача 1.1. Построить и определить длину вектора пульсирующей НС как результат сложения двух векторов (F1 = F2 = Fm/2), вращающихся в противоположные стороны, в моменты времени t = 0; t = 1/8·Т; t = 2/8·Т;t = 3/8·T; t = 4/8·T, где Т-период (время одного оборота). В момент времени t = 0 НС совпадают.
§ 1.2. Намагничивающие силы и магнитные поля несимметричных двухфазных микромашин
Рассмотрим машину с двумя обмотками на статоре А и В, числа витков которых не равны друг другу WA ≠ WB. Обмотки сдвинуты в пространстве на угол θ ≠ 90 o , токи в обмотках сдвинуты во времени на угол β ≠ 90 o. (рис.1.1).
При питании обмоток переменными токами iA = ImAsinω1t и iB= ImBsin(ω1t+ β) возникают пульсирующие НС FA и FB ,каждую из которых можно представить в виде двух половинок
| FA1 =FA2 = FmA/2 и FB1 =FB2 = FmB/2, | (1.3) |
Рис.1.1. Диаграмма НС несимметричной двухфазной микромашины переменного тока
вращающихся в разные стороны. При этом FA1 и FB1 вращаются в одном направлении, а FA2 и FB2 – в противоположном.
В момент времени, когда FA1 и FA2 совпадают с осью обмотки А, FB1 и FB2 будут сдвинуты относительно оси обмотки В на угол β, т.к. на такой же угол сдвинуты токи iA и iB.
Составляющие FA1 и FB1, вращаясь с синхронной скоростью, остаются неподвижными друг относительно друга, поэтому их можно сложить и получить результирующую прямовращающуюся НС
 | (1.4) |
Поступая аналогично для обратновращающихся НС, получим
 | (1.4´) |
По правилам тригонометрии сумма углов, прилежащих к одной стороне параллелограмма равна 180 о , поэтому
Тогда с учетом (1.3) формулы (1.4) и (1.4’) принимают вид
Поскольку cos(q -b) = cos(b - q), можно сделать вывод о том, что изменение пространственного или временного углов сдвига НС в одинаковой мере сказывается на величине и характере магнитного поля машины.
Намагничивающие силы F1 и F2 разные, но неизменные по величине, вращаются с угловой частотой ω1в противоположных направлениях. В любой момент времени эти силы можно сложить и получить результирующую НС Fp, которая, очевидно, вращается в сторону большей НС и при этом изменяется по величине. Построив траекторию, описываемую концом вектора Fp, получим э л л и п с.
Следовательно, в несимметричных двухфазных микромашинах в общем случае образуются эллиптические намагничивающие силы и эллиптические вращающиеся магнитные поля. Эти поля можно заменить двумя круговыми, разными по величине полями, вращающимися во встречных направлениях.
Задача 1.2. Построить вектор НС, получаемый как сумму двух вращающихся в разные стороны НС F1 и F2 = 0,25·F1 в моменты времени: t = 0; t = 1/8 T; t = 2/8·T; t = 3/8·T; t = 4/8·T. При t = 0 F1 и F2 совпадают.
Несмотря на то что электрический ток в проводе и его магнитное поле представляют собой неотделимые друг от друга стороны единого электромагнитного процесса, принято говорить, что электрический ток обладает свойством возбуждать магнитное поле. Это свойство тока называют магнитодвижущей силой (МДС) и обозначают ее буквой F.
Формально МДС F вызывает или возбуждает магнитное поле подобно тому, как ЭДС вызывает электрический ток в электрической цепи.
В Международной системе единиц МДС принимается численно равной току в проводе или витке, вызывающему магнитное поле, так что МДС F=l. Если ток проходит по катушке с числом витков w, то МДС равна произведению тока и числа витков, т. е. Естественно, что МДС, так же как и ток, измеряется в амперах, т. е. Для определения направления МДС катушки или витке с током удобно пользоваться правилом правой руки: если охватить катушку (виток) правой рукой так, чтобы четыре пальца ее расположились по направлению тока в витках катушки, то отогнутый большой палец руки укажет направление МДС. На рис. 1 показаны несколько катушек с током и направления их МДС.
Рис.1 Определении направления МДС в катушке с током.
Рис. 2 Магнитное напряжение между двумя точками
Магнитное напряжение.
По аналогии с электрическим напряжением при расчете магнитных полей пользуются понятием магнитного напряжения Uм. Магнитное напряжение между двумя точками a и b однородного магнитного поля, расположенными на одной магнитной линии (рис. 2,а), выражается произведением напряженности поля и расстояния между этими точками: В более общем случае, если в однородном поле две точки а и b находятся на расстоянии L не на одной магнитной линии (рис. 2,б), сначала вычисляется напряженность H, затем продольная слагающая вектора напряженности вдоль отрезка ab, т. е. HL = H cosa, где a—угол между векторами Н и HL. Магнитное напряжение В неоднородном магнитном поле магнитное напряжение между двумя точками a и b равно сумме элементарных напряжении HLdL на элементарных участках dL вдоль выбранного пути между этими точками (рис. 2,в):
Магнитное напряжение Uм может зависеть от выбранного пути между начальной и конечной точками.
Магнитное напряжение в системе СИ измеряется в амперах:
Магнитное напряжение вдоль произвольного замкнутого пути (контура) представляет собой МДС вдоль этого контура. Таким образом, МДС можно определить как сумму элементарных магнитных напряжении HLdL вдоль, замкнутого контура: где знак обозначает суммирование (интегрирование) по замкнутому контуру элементарных напряжений HLdL.
Читайте также: