ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Глава шестая
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА
В. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ С  ПОСТОЯННОЙ И ПЕРЕМЕННОЙ МАГНИТОДВИЖУЩИМИ СИЛАМИ

6.21. СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ТОКАМИ И ХАРАКТЕРИСТИКА УПРАВЛЕНИЯ МУ

Для анализа и расчета электрических цепей, содержащих МУ, применяются два метода. Первый из них основан на использовании в. а. х., связывающих действующие значения эквивалентного синусоидального напряжения и тока рабочей цепи при различных токах управления. Этот метод дает достаточно точные результаты, но отличается громоздкостью и не позволяет получить простых аналитических соотношений,   пригодных  для  анализа   и   расчета  электрических  цепей.

Второй метод основан на замене реальной «прямоугольной» петли гистерезиса (ряс. 6.43, а) идеализированной петлей (рис. 6.43, б), которой соответствуют средняя кривая намагничивания и магнитная характеристика, приведенные на рис. 6.43, в и г. Такая замена позволяет получить относительно простые аналитические соотношения, хорошо совпадающие с опытными данными.

В теории магнитных усилителей доказывается, что в случае идеализированной петли гистерезиса при параллельном соединении рабочих обмоток (см. рис. 6.36) между средним значением тока приемника и током управления существует соотношение

Рис. 6.43. Кривые намагничивания и магнитная характеристика

т. е. среднее значение тока приемника прямо пропорционально току управления.

Приведенное соотношение справедливо до тех пор, пока при увеличении тока Iу ток Iср не достигнет наибольшего значения Iср max. Это произойдет при таком токе Iу max, при котором сердечники будут насыщены в течение всего периода изменения питающего напряжения, а индуктивное сопротивление рабочих обмоток станет равным нулю. Если учесть, что ток рабочей цепи изменяется при этом примерно по синусоидальному закону, и считать, что активное сопротивление рабочих обмоток намного меньше сопротивления потребителя (r << rп), то ток Iср.max можно определить следующим образом:

где Uср и U— среднее и действующее значения напряжения источника переменного тока.

Ток Iу max, при котором появляется ток Iср max , будет равен

Iу max = 0,5Iср max	w	=	0,5Ucpw	=	0,5Uw	.
	wу		rпwy		1,11rпwy

При Iу > Iу max ток Iср будет оставаться постоянным и равным Iср max.

Зная ток Iср, легко определить напряжение на приемнике:

Uп.ср = Iсрrп

При Iу = Iу.max среднее напряжение потребителя достигает наибольшего значения и при r << rп практически равно среднему напряжению сети:

Uп.ср.max = Iсрmax rп = Uср = U/1,11

Рис. 6.44. Характеристики управления МУ

Важнейшей характеристикой МУ является характеристика управления, представляющая собой зависимость между токами Iср и Iу. Характеристика управления МУ, построенная в соответствии с (6.45) и замечанием в отношении наибольших значений Iср.max и Iу.max , приведена на рис. 6.44, а. Изменение направления тока Iу не оказывает влияния на ток рабочей цепи, поэтому характеристика Iср(Iу) симметрична относительно оси ординат. При изменении напряжения U или сопротивления rп будет соответствующим образом изменяться ток Iср max , а также ток Iу max .

Вследствие того что кривая намагничивания ферромагнитных материалов отличается от идеализированной, а также из-за потоков рассеяния характеристика управления реального МУ (рис. 6.44, б) несколько отличается от рассмотренной. Одна­ко если магнитопровод МУ выполнен из материала с «прямоугольной» петлей гистерезиса, то характеристики отличаются незначительно и практически можно пользоваться идеализированной характеристикой управления рис. 6.44, а.

Следует отметить, что при 0 < Iу < Iу max форма кривой тока рабочей цепи i(t) МУ существенно несинусоидальна. Она зависит от способа соединения рабочих обмоток, значения сопротивления цепи управления и может быть весьма разнообразной.