Затвор магнитопровода

Затвор магнитопровода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение может использоваться в электротехнике в качестве встраиваемого узла как средство быстрого немеханического прерывания магнитных потоков в магнитопроводах трансформаторов, электродвигателей, электрогенераторов и других устройств.

В настоящее время основным инструментом внешнего воздействия на поток магнитного поля (без изменения внутренних параметров источника поля) являются различные механические приспособления, медлительные по своей природе. Эффект же от применения дополнительных электрических обмоток весьма ограничен, поскольку они лишь вносят добавку в суммарную напряженность магнитного поля.

Известен немеханический метод быстрого переключения магнитного поля в электромагнитном генераторе (US Patent 4006401, Feb 1, 1977), основанный на явлении прерывания магнитного потока при наличии в магнитопроводе участка, намагниченного до насыщения в поперечном направлении через боковые ответвления. Однако в этом случае основной магнитопровод ориентирован поперек запирающего потока, из чего следует, что насыщенная область простирается на значительную ширину и имеет неоправданно большой объем. Это обстоятельство приводит к повышенному активному и реактивному сопротивлениям намагничивающих обмоток, что равносильно наличию труднопреодолимого барьера скорости срабатывания, и фатально высокому расходу энергии.

Тем не менее при использовании упомянутого эффекта избавиться от указанных недостатков все-таки можно. Для этого нужно резко уменьшить объем блокирующего насыщенного слоя внутри магнитопровода, что и было реализовано неординарным способом в предлагаемом техническом решении.

Принцип работы устройства показан на фиг.1, где приведен его разрез. Посередине между участками 1 и 2 магнитопровод расслаивается на тонкие продольные составляющие, например полосы или ленты 3, пропущенные сбоку сквозь катушку 4, внутри которой они пересекаются с сердечником 5, замкнутым на внешний магнитный шунт 6. Давно не является секретом, что внутренний сердечник любой катушки с током полностью концентрирует весь создаваемый ею магнитный поток. Поскольку сказанное справедливо и для катушки 4, объем индуцируемого ею поперечного насыщенного слоя определяется только габаритами сердечника 5, которые можно варьировать в широких пределах.

При пропускании через катушку 4 электрического тока, достаточного для насыщения сердечника 5, происходит разрыв магнитного потока между участками магнитопровода 1 и 2, что проверено экспериментально. Эффект сохраняется даже в случае очень тонкого насыщенного слоя.

При управлении с помощью переменного тока имеет смысл параллельно сердечнику 5 и внешнему шунту 6 добавить постоянный магнит 7 (фиг.2), который смещает исходную намагниченность сердечника в начало области насыщения. Тогда одно направление тока будет соответствовать закрытому состоянию, противоположное - открытому. При этом резко падают потери на гистерезис и вдвое уменьшается требуемая амплитуда.

Предоставляемая в данном изобретении возможность уменьшать объем запирающего слоя позволяет произвольно снижать активные и реактивные потери в цепях намагничивания, что эквивалентно увеличению предельной скорости переключения и уменьшению расходуемой на это энергии.

1. Затвор магнитопровода, включающий в себя электрическую катушку с замкнутым сердечником из ферромагнитного материала, отличающийся тем, что некоторый участок магнитопровода выполнен в виде совокупности разделенных промежутками продольных элементов, которые пронизывают поперек указанную катушку, пересекаясь внутри с ее сердечником.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеется замкнутый контур, включающий в себя внутренний сердечник катушки, постоянный магнит и соединяющие их магнитопроводы.