Соотношение BH в магнитных цепях: график кривой намагничивания

Содержание

1. Введение
2. Соотношение BH
   • 2.1. Связь между напряженностью магнитного поля H и плотностью магнитного поля B
   • 2.2. Постоянная проницаемость и относительная проницаемость
3. Влияние на BH-связь различных материалов
   • 3.1. Немагнитный материал
   • 3.2. Магнитный материал
4. Кривая намагничивания
   • 4.1. Линейная область
   • 4.2. Область насыщения
5. Важность формирования кривой намагничивания при проектировании
6. Заключение

Введение

Добро пожаловать на лекции по преобразованию энергии! В этой лекции мы рассмотрим и обсудим важное соотношение, известное как соотношение BH, в анализе и проектировании магнитных цепей. Это соотношение позволяет связать напряженность магнитного поля H с плотностью магнитного поля B. Давайте более подробно изучим это соотношение и его влияние на различные материалы.

Соотношение BH

2.1. Связь между напряженностью магнитного поля H и плотностью магнитного поля B

Согласно соотношению BH, напряженность магнитного поля H производит плотность магнитного поля B везде, где она существует или в любой среде, где она существует. Эти две переменные магнитных полей связаны друг с другом следующим образом: B = μH, где B измеряется в Веберах на квадратный метр. Здесь μ представляет собой проницаемость среды и называется проницаемостью среды.

2.2. Постоянная проницаемость и относительная проницаемость

Постоянная проницаемость μ0 определяется как проницаемость свободного пространства и равна 4π × 10^-7 Гн/м. Относительная проницаемость μr определяется как относительная проницаемость среды. Например, для свободного пространства μr равно единице, а для материала, используемого в электрических машинах, оно может варьироваться в диапазоне от 2000 до 6000. Большее значение μr означает, что небольшой электрический ток может создать большую плотность магнитного поля в машине.

Влияние на BH-связь различных материалов

3.1. Немагнитный материал

Исходя из соотношения BH, для немагнитных материалов, таких как воздух, алюминий, пластик, дерево и медь, значение относительной проницаемости μr равно единице, и, следовательно, μ будет равно μ0. Плотность магнитного поля B будет равна μ0H, измеряемая в Веберах на квадратный метр.

3.2. Магнитный материал

Для магнитных материалов, таких как железо, кобальт, никель, сталь и феррит, значение относительной проницаемости μr варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч. Следовательно, плотность магнитного поля B будет равна μ0μrH, измеряемая в Веберах на квадратный метр.

Соотношение BH в различных материалах

На рисунке представлено графическое представление соотношения BH для различных материалов. Можно заметить, что при увеличении напряженности магнитного поля H с помощью увеличения магнитизирующего тока I, плотность магнитного поля B также увеличивается. Угол наклона этой линейной зависимости равен проницаемости свободного пространства μ0.

Кривая намагничивания

4.1. Линейная область

Как видно из графика, плотность магнитного поля B увеличивается практически линейно в области низких значений напряженности магнитного поля H. В этой области проницаемость материала μ имеет высокое значение, и, следовательно, реактивность к магнитному полю низкая.

4.2. Область насыщения

Однако при достижении более высоких значений напряженности магнитного поля H изменение плотности магнитного поля B становится нелинейным. Это происходит из-за насыщения материала, когда больше не все диполи материала выравниваются с магнитным полем. Проницаемость уменьшается, а плотность магнитного поля B изменяется в нелинейном режиме.

Важность формирования кривой намагничивания при проектировании

При проектировании вращающихся электрических машин или трансформаторов формирование кривой намагничивания является важной частью. Конструкторы стремятся поддерживать работающие точки в линейной области кривой намагничивания или немного за ее пределами, чтобы избежать излишних потерь и обеспечить высокую эффективность.

Заключение

На этой лекции мы рассмотрели соотношение BH, связывающее напряженность магнитного поля H с плотностью магнитного поля B. Мы также изучили влияние различных материалов на это соотношение и принципы кривой намагничивания. Надеемся, что эта информация поможет вам лучше понять и применять концепции магнитных цепей в проектировании электрических машин и трансформаторов.

Подписывайтесь на наши каналы для получения дополнительной информации!

Ресурсы:

• Примеры материалов для электрических машин
• Более подробный курс по анализу и проектированию магнитных цепей

FAQ

Q: Какие материалы являются магнитными? A: Магнитные материалы включают железо, кобальт, никель, сталь и феррит.

Q: Что такое магнитизирующий ток? A: Магнитизирующий ток (или ток намагничивания) используется для установления магнитного поля в материале.

Q: Какие значения относительной проницаемости могут иметь материалы? A: Значение относительной проницаемости магнитных материалов может варьироваться от нескольких сотен до нескольких тысяч.

Q: Почему важно формирование кривой намагничивания при проектировании? A: Формирование кривой намагничивания важно для обеспечения эффективной работы электрических машин и трансформаторов, минимизации потерь и повышения эффективности.

Q: Какие основные принципы следует учитывать при проектировании магнитных цепей? A: Один из основных принципов - это удержание работающих точек в линейной области кривой намагничивания или немного за ее пределами, чтобы избежать излишних потерь и обеспечить высокую эффективность.