2. Идеальный и идеализированный дроссели с немагнитным зазором

Связи электрических и магнитных величин для таких дросселей несколько сложнее. Сложность объясняется тем, что в уравнении, составленном на основании закона полного тока, приходится учитывать падение магнитного напряжения в зазоре. Усложнения при конкретных расчетах можно избежать, если заменить идеальный или идеализированный дроссель с зазором эквивалентным дросселем без зазора, имеющим точно такой же ферромагнитный сердечник, что и исходный например стержневой или броневой. При эквивалентировании зазор исходного магнитопровода заменяется как бы особым участком, длина которого равна длине зазора у исходного дросселя, а магнитная проницаемость принимается бесконечно большой.

Легко заметить, что форма и все размеры магнитопровода эквивалентного дросселя совершенно те же, что и дросселя, магнитопровод которого имеет немагнитный зазор, — одинаковая длина средней магнитной линии, толщина стержня, высота и ширина окна и т. д. Обмотка эквивалентного дросселя также должна быть полностью идентична обмотке исходного дросселя. Число витков дросселя, эквивалентного исходному с последовательным соединением нескольких ветвей, должно быть равно

с параллельным соединением отдельных равных ветвей

Кривая намагничивания сердечника эквивалентного дросселя рассчитывается при условии, что зависимость между намагничивающей силой эквивалентного дросселя и его магнитным потоком такая же, как у исходного дросселя. Для этого необходимо воспользоваться следующими двумя уравнениями:

где напряженности магнитного поля в сердечнике и зазоре исходного дросселя; коэффициент, равный отношению длины зазора исходного дросселя к длине сердечника; — коэффициент, учитывающий магнитного потока в зазоре у исходного дросселя.

Между имеет место следующая связь:

где — магнитная постоянная.

Определение точной величины коэффициента «выпучивания», строго говоря, может быть осуществлено только с помощью методов теории электромагнитного поля.

Однако при небольших величинах зазора и параллельности его плоскостей поле в нем можно считать однородным, а «уширение» потока можно учесть по методу, предложенному в (22]. Для этого вместо действительной площади сечения зазора нужно принять уширенное значение площади сечения (рис. 3.2):

где — коэффициенты, определяются при

Рис. 3.2. Уширеиие потока в воздушном зазоре магнитопровода дросселя: а — стержень дросселя; б — его поперечное сечение, а и в — размеры действительного сечения, — размеры фиктивного сечения.

Значение или при заданной длине зазора легко определить, пользуясь кривыми (рис. 3.3), с точностью, достаточной для инженерной практики. Значение коэффициента может быть высчитано по формуле

где — параметры геометрии дросселя (см. гл. 4);

Зависимости, рассчитанные по формуле (3.15) для дросселей с ленточным магнитопроводом броневого типа, выполненным по представлены на рис. 3.4.

Рис. 3.3. Зависимости расчетных величин от длины воздушного зазора дросселя.

Рис. 3.4. Зависимости коэффициента «выпучивания» от длины зазора и относительной высоты магнитопровода, выполненного по .

Замена идеального или идеализированного дросселя с зазором эквивалентным дросселем с полностью замкнутым магнитопроводом позволяет использовать те же взаимосвязи для электрических и магнитных величин, что и для дросселя, рассмотренного в п. 1 этого параграфа.