3.9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Основой электромагнитного преобразователя являются ферромагнитный якорь и электромагнит, по катушке которого протекает ток. Сила притяжения между магнитом и якорем пропорциональна квадрату напряженности магнитного поля. Таким образом, явление магнитного притяжения будет относиться к четным эффектам. Поэтому здесь так же, как и в случае электростатического преобразователя, приходится создавать предварительную поляризацию всей системы, включая в магнитопровод постоянный магнит или катушку подмагничивания.
Рис. 3.10. Электромагнитный преобразователь
Рассмотрим в качестве примера простейшую схему электромагнитного преобразователя (рис. 3.10). Магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом, может быть записан:
где
магнитодвижущая сила магнита; I — длина зазора между якорем и наконечниками магнита; V — эквивалентная длина, соответствующая магнитному сопротивлению наконечников, якоря и самого магнита;
сечение магнитного потока, который для простоты считается однородным.
При пропускании переменного тока через обмотку, наложенную на наконечники магнита, создается дополнительный переменный магнитный поток
где
число витков обмотки;
величина тока в обмотке. Если якорь неподвижен, то сила, действующая на него, определяется только магнитным притяжением:
Сила
определена на один полюс магнита. Если ампер-витки, создаваемые катушкой
много меньше магнитодвижущей силы
магнита
то третьим членом правой части (3.73) можно пренебречь. Нас интересует только переменная сила, пропорциональная току. Учитывая действие двух полюсов на якорь, получим:
Рассмотрим теперь, каково будет напряжение на зажимах разомкнутой обмотки. При движении якоря меняется магнитный поток. Приращение магнитного потока можно найти, если положить, что расстояние
уменьшилось на величину х:
Постеднее приближенное равенство справедливо, если
Напряжение, развивающееся в обмотке при изменении потока, найдется так:
Из (3.74) и (3.75) вытекает соотношение взаимности:
Равенства (3.76) совершенно аналогичны (3.3) и (3.8), так что уравнения электромагнитного преобразователя имеют тот же вид, что и электродинамического.