4.1. Магнітні поля електромагнітних механізмів, основні закони

 

Основні співвідношення для магнітного кола розглянемо на прикладі клапанної системи (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Клапанна система електромагніту

 

Рухома частина магнітного кола називається якорем 1. Частина магнітного кола, на якому розташована намагнічувальна котушка 2 називається осердям 3. Вертикальні та паралельні частини магнітного кола 3 і 4 називаються стержнями. Через робочий зазор  протікає робочий магнітний потік . Сила, яку розвиває якір електромагніту, виражається . Задачею розрахунку магнітного кола (МК) є або визначення намагнічувальної сили (НС) котушки, яка необхідна для створення  заданої величини (пряма задача), або визначення  за відомою НС котушки (зворотна задача). Ці задачі можуть бути розв’язані за допомогою двох законів Кірхгофа.

У відповідності з першим законом алгебраїчна сума потоків у вузлі магнітного кола дорівнює нулю:

.                                                           (4.1)

Другий закон Кірхгофа можна отримати із закону повного струму:

,                                      (4.2)

де  – напруженість магнітного поля;  – елемент довжини, яким проходить потік;  – сума НС, які діють в контурі.

Оскільки , то (4.2) можна записати:

,                       (4.3)

де  – переріз магнітного кола;  – магнітна проникність;  – магнітний опір ділянки довжиною .

У відповідності з (4.3) спад магнітного потенціалу замкненим контуром дорівнює сумі НС, які діють в цьому контурі.

Розмірність ; .

Коли потік в окремих частинах магнітного кола не змінюється, то інтеграл (4.3) можна замінити кінцевою сумою:

,                                               (4.4)

тобто сума спадів магнітної напруги замкненим контуром дорівнює сумі НС, зв’язаних з потоками, які проходять через магнітне коло.

Магнітний опір ділянки довжиною  визначається:

,

де  – магнітний опір одиниці довжини магнітного кола при перерізі, який дорівнює одиниці. Розмірність .

Коли на окремих ділянках , то інтеграл в (4.2) можна замінити кінцевою сумою:

.                                                   (4.5)

Іноді зручно користуватись величиною:

,

де  – магнітна провідність. Рівняння (4.4) при цьому приймає вигляд:

.                                                    (4.6)

У робочому зазорі  проходить через повітря, магнітна проникність якого

Для прямокутних і круглих полюсів при малому  поле можна рахувати рівномірним і

,                                                   (4.7)

де  – довжина зазору.

Для кола рис. 4.1 провідність для  складається з провідності між гранями, які спрямовані в один бік , провідності між гранями, які розташовані в одній площині , провідності між гранями, які спрямовані у різні боки . Результуюча провідність дорівнює:

.