РАСЧЁТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ ДЛЯ

9. РАСЧЁТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ ДЛЯ

ВОЗБУЖДЕНИЯ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

9.1. Кривые размагничивания постоянных магнитов

В МПТ малой мощности перспективно использование постоянных магнитов позволяющих уменьшить габариты машин и увеличить их КПД.

Расчёт МПТ с постоянными магнитами производится теми же методами что и машин с обмотками возбуждения. Особенностью расчёта является правильный выбор габаритов магнита при известных его параметрах.

Постоянный магнит характеризуется кривой размагничивания снимаемой для образцов с замкнутым магнитопроводом, вид которой представлен на рис.8.

П

Рис. 8. Кривая размагничивания

постоянного магнита

ри отсутствии размагничивания режим работы магнита определяется положением точки 1 (В_r 0) на кривой размагничивания. Значение магнитной индукции в этой точке называется остаточной индукцией В_r. Максимальная напряжённость магнитного поля необходимая для размагничивания магнита называется коэрцитивной силой H_C а режим работы магнита при этом определён положением точки 2(0 H_C). Если постоянный магнит имеет воздушный зазор то магнитная индукция в зазоре и самом магните оказывается меньше остаточной т.к. его МДС распреде-

ляется между зазором и сердечником магнита. Наличие воздушного зазора эквивалентно размагничивающему действию обмотки с током. Рабочая точка постоянного магнита с зазором оказывается смещённой занимая положение точки 3 на кривой размагничивания.

При повторном намагничивании в силу необратимых процессов произошедших в магните намагничивание происходит не по основной кривой а по частному циклу (точки 3,4). Для расчётов частные циклы заменяются прямой линией называемой линией возврата (ЛВ). Характер процессов размагничивания магнита определяется величиной МДС размагничивания. При малых значениях МДС размагничивание происходит по линии возврата до точки 3. Если же МДС значительна то процесс размагничивания вначале происходит по линии возврата до точки 3 а затем  по основной кривой размагничивания (точка 5). Последующие режимы намагничивания в этом случае будут происходить по новой линии возврата проходящей через точку 5.

Магнитная цепь МПТ рассчитывается так чтобы рабочая точка лежала на середине прямой возврата а возможные колебания МДС не выводили её за пределы данной линии возврата.

Наклон линии возврата определяется магнитной проницаемостью возврата

_В = ВН (9.1)

Значения _Вс достаточной точностью определяются наклоном касательной к кривой размагничивания в точке (В_r, 0).

Различным точкам на кривой размагничивания соответствуют различные величины удельной энергии магнита:

W_M = 05 B H. (9.2)

Зависимость удельной энергии от напряжённости магнита представлена на рис.9. Как видно из рисунка при некотором значении напряжённости Н_онаблюдается максимум удельной энергии в точке А с координатами (В_о Н_о). Магнитная система должна проектироваться так чтобы рабочий режим магнита находился вблизи точки максимума.

Для расчётов магнитных систем с постоянными магнитами необходимо иметь аналитическое описание кривой размагничивания. Наиболее часто эта зависимость представляется в виде гиперболы:

. (9.3)

В этом выражении коэффициент а зависит от формы кривой размагничивания и выражается через коэффициент формы  следующим образом:

(9.4)

где

(9.5)

Рис.9. Удельная энергия постоянного магнита

В_ои Н_о координаты точки соответствующие максимуму энергии постоянного магнита на кривой размагничивания.

Величина коэффициента формы кривой размагничивания постоянных магнитов 025    09.

При  = 025 коэффициент а = 0 и гипербола вырождается в прямую

 (9.6)

Рис. 10. Аналитическое представление кривой размагничивания пос-

тоянного магнита

показанную на рис. 10 (кривая 1).

При  = 1 коэффициент а = 1 и уравнение гиперболы принимает вид

В = В_r

т.е. имеем горизонтальную прямую касательную к кривой размагничивания.

При  = 05 коэффициент а = 08 и гипербола становится близкой к окружности (кривая 3 на рис.10).

Коэффициент формы кривой размагничивания определяется материалом постоянного магнита и для бариевых магнитов  = 0316 

 0390 для метоллокерамики  = 036  064 для сплавов ЮНДК  = 05  09, для магнитов на основе редкоземельных элементов  = 027  03.