Влияние воздушного зазора и постоянного подмагничивания на свойства катушки с магнитопроводом

 

В уравнении электрического равновесия (1.15) величинами  и  можно пренебречь ввиду их малости, тогда:

                           (1.16)

видно, что при неизменной величине приложенного напряжения U магнитный поток катушки Ф _ст будет постоянным по величине независимо от величины воздушного зазора. По закону Ома для магнитной цепи (рисунок 5, а):

           (1.17)

где F = IW - намагничивающая сила; R_M - магнитное сопротивление; l _СТ - длина магиитопровода; l _в - длина воздушного зазора; S - площадь сечения магнитопровода; μ_СТ и μ_В - магнитные проницаемости магнитопровода и воздушной среды.

Рисунок 5 - Катушка индуктивности с воздушным зазором: а) _: зависимость индуктивности катушки от величины зазора; б)  величины тока в)

 

Так как μ_СТ» μ_в тo слагаемым  - можно пренебречь, тогда:

, а так как , то .

Следовательно, с увеличением воздушного зазора индуктивность катушки уменьшается; наличие воздушного зазора уменьшает насы- щение магнитопровода, а индуктивность катушки мало зависит от величины тока, протекающего попей (рисунок 5, б,в). Катушки ин­дуктивности с воздушным зазором используются в индуктивных сглаживающих фильтрах источников электропитания и других уст­ройствах, где катушка должна быть линейным элементом.

Оценим влияние постоянного подмагничивания на свойства катушки с магнитопроводом (рисунок 5, а). Постоянное подмагничивание (рисунок 5, в) приводит к увеличению насыщения сердечника и уменьшению его магнитной пронцаемости. В результате этого уменьшаются амплитуда магнитного потока, индуктивность катушки L _к, индуктивное х_к и комплексное Z_K сопротивления катушки (рисунок 5, в). Катушки с подмагничиванием используются в магнитных усилителях систем автоматическою управления и в системах электропитания для регулирования и стабилизации напряжения переменного тока.

 

Рисунок 5 – Катушка индуктивности с подмагничиванием (а), график изменения магнитного потока катушки (б), зависимость индуктивности и комплексного сопротивления катушки от тока подмагничивания (в)

 

В простейшем магнитом усилителе на общем магнитопроводе (рисунок 6, а) размешаются рабочая W _Р и управляющая W _У, обмотки. Рабочая обмотку включается и цель переменного напряжения пос­ледовательно с нагрузкой, а обмотка управления к источнику управляющего сигнала постоянного тока. При изменении тока I _у в управляющей обмотке изменяются индуктивность, индуктивное сопротивление и ток, протекающий по рабочей обмотке и нагрузке. Изменение тока в цепи нагрузки вызывает изменение напряжения на нагрузке U_H; зависимость посленего от величины тока в обмотке управления показана на рисунке 6, б.

Рисунок 6 - Принцип устройства простейшего магнитного усилителя (а) и зависимость напряжении нагрузки от тока управлении (б)