Τι είναι ένα μαγνητικό κύκλωμα και πού χρησιμοποιείται

Δύο σύνθετες ρίζες "μαγνήτης" και "αγωγός" που συνδέονται με το γράμμα "ο" καθορίζουν το σκοπό αυτής της ηλεκτρικής συσκευής, που δημιουργήθηκε για να μεταδίδει αξιόπιστα τη μαγνητική ροή μέσω ενός ειδικού αγωγού με ελάχιστες ή σε ορισμένες περιπτώσεις ορισμένες απώλειες.

Η ηλεκτρική βιομηχανία χρησιμοποιεί ευρέως την αλληλεξάρτηση ηλεκτρικής και μαγνητικής ενέργειας, τη μετάβασή τους από τη μια κατάσταση στην άλλη. Πολλοί μετασχηματιστές, τσοκ, επαφές, ρελέ, εκκινητές, ηλεκτρικοί κινητήρες, γεννήτριες και άλλες παρόμοιες συσκευές λειτουργούν με αυτήν την αρχή.

Ο σχεδιασμός τους περιλαμβάνει ένα μαγνητικό κύκλωμα που μεταδίδει μια μαγνητική ροή που διεγείρεται από τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος για περαιτέρω μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι ένα από τα συστατικά του μαγνητικού συστήματος των ηλεκτρικών συσκευών.

Μαγνητικός πυρήνας ενός ηλεκτρικού προϊόντος (συσκευής) (οδηγός ροής πηνίου) - ένα μαγνητικό σύστημα ενός ηλεκτρικού προϊόντος (συσκευής) ή ένα σύνολο πολλών από τα μέρη του με τη μορφή ξεχωριστής δομικής μονάδας (GOST 18311-80).

Από τι αποτελείται ο μαγνητικός πυρήνας;

Μαγνητικά χαρακτηριστικά

Οι ουσίες που περιλαμβάνονται στο σχεδιασμό του μπορεί να έχουν διαφορετικές μαγνητικές ιδιότητες. Συνήθως ταξινομούνται σε 2 τύπους:

1. ασθενώς μαγνητικό.

2. εξαιρετικά μαγνητικό.

Για τη διάκρισή τους χρησιμοποιείται ο όρος «Μαγνητική διαπερατότητα μ», που καθορίζει την εξάρτηση της δημιουργούμενης μαγνητικής επαγωγής Β (δύναμη) από την τιμή της ασκούμενης δύναμης H.

Το παραπάνω γράφημα δείχνει ότι οι σιδηρομαγνήτες έχουν ισχυρές μαγνητικές ιδιότητες, ενώ είναι ασθενείς σε παραμαγνήτες και διαμαγνήτες.

Ωστόσο, η επαγωγή σιδηρομαγνητών με περαιτέρω αύξηση της τάσης αρχίζει να μειώνεται, έχοντας ένα έντονο σημείο με μέγιστη τιμή που χαρακτηρίζει τη στιγμή κορεσμού της ουσίας. Χρησιμοποιείται στον υπολογισμό και τη λειτουργία μαγνητικών κυκλωμάτων.

Μετά τον τερματισμό της δράσης της τάσης, ένα μέρος των μαγνητικών ιδιοτήτων παραμένει στην ουσία και εάν εφαρμοστεί αντίθετο πεδίο σε αυτήν, τότε ένα μέρος της ενέργειάς της θα δαπανηθεί για την υπέρβαση αυτού του κλάσματος.

Επομένως, σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου υπάρχει μια επαγωγική υστέρηση από την εφαρμοζόμενη δύναμη. Μια παρόμοια εξάρτηση από τη μαγνήτιση της ουσίας των σιδηρομαγνητών χαρακτηρίζεται από ένα γράφημα που ονομάζεται υστέρηση.

Πάνω του, τα σημεία Hk δείχνουν το πλάτος του περιγράμματος που χαρακτηρίζει τον υπολειπόμενο μαγνητισμό (δύναμη εξαναγκασμού). Σύμφωνα με το μέγεθός τους, οι σιδηρομαγνήτες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες:

1. μαλακό, που χαρακτηρίζεται από στενό βρόχο.

2. σκληρός, με υψηλή καταναγκαστική δύναμη.

Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει μαλακά κράματα σιδήρου και πέριμου. Χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πυρήνων για μετασχηματιστές, ηλεκτρικούς κινητήρες και εναλλάκτες επειδή δημιουργούν ελάχιστη ενεργειακή δαπάνη για να αντιστρέψουν τη μαγνήτιση.

Σκληροί σιδηρομαγνήτες από ανθρακούχο χάλυβα και ειδικά κράματα χρησιμοποιούνται σε διάφορα σχέδια μόνιμου μαγνήτη.

Κατά την επιλογή ενός υλικού για ένα μαγνητικό κύκλωμα, οι απώλειες λαμβάνονται υπόψη για:

• υστέρηση?

• δινορευμάτων που δημιουργούνται από τη δράση του EMF που προκαλείται από τη μαγνητική ροή.

• συνέπεια λόγω μαγνητικού ιξώδους.

Υλικά (επεξεργασία)

Χαρακτηριστικά των κραμάτων

Για σχέδια μαγνητικών κυκλωμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος, παράγονται ειδικές ποιότητες φύλλου ή τυλιγμένου χάλυβα με λεπτά τοιχώματα με ποικίλους βαθμούς πρόσθετων κραμάτων, οι οποίες παράγονται με ψυχρή ή θερμή έλαση. Επίσης, ο χάλυβας ψυχρής έλασης είναι πιο ακριβός αλλά έχει λιγότερες απώλειες επαγωγής.

Τα φύλλα και τα πηνία χάλυβα κατεργάζονται σε πλάκες ή λωρίδες. Καλύπτονται με μια στρώση βερνικιού για προστασία και μόνωση. Η κάλυψη διπλής όψης είναι πιο αξιόπιστη.

Για ρελέ, εκκινητές και επαφέες που λειτουργούν σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, οι μαγνητικοί πυρήνες χυτεύονται σε συμπαγή μπλοκ.

Κυκλώματα AC

Μαγνητικοί πυρήνες μετασχηματιστών

Μονοφασικές συσκευές

Μεταξύ αυτών, δύο τύποι μαγνητικών κυκλωμάτων είναι κοινά:

1. ραβδί?

2. Θωρακισμένο.

Ο πρώτος τύπος κατασκευάζεται με δύο ράβδους, σε καθεμία από τις οποίες τοποθετούνται χωριστά δύο πηνία με πηνία υψηλής ή χαμηλής τάσης. Εάν ένα πηνίο LV και LV τοποθετηθεί στη ράβδο, τότε εμφανίζονται μεγάλες ροές διασποράς ενέργειας και η συνιστώσα της αντίδρασης αυξάνεται.

Η μαγνητική ροή που διέρχεται από τις ράβδους κλείνει από τον άνω και κάτω ζυγό.

Ο θωρακισμένος τύπος έχει μια ράβδο με πηνία και ζυγούς από την οποία η μαγνητική ροή χωρίζεται σε δύο μισά. Επομένως, το εμβαδόν του είναι διπλάσιο της διατομής του ζυγού.Τέτοιες κατασκευές συναντώνται συχνότερα σε μετασχηματιστές χαμηλής ισχύος, όπου δεν δημιουργούνται μεγάλα θερμικά φορτία στη δομή.

Οι μετασχηματιστές ισχύος απαιτούν μια μεγάλη επιφάνεια ψύξης με περιελίξεις λόγω της μετατροπής υψηλότερων φορτίων. Το ενοποιημένο σύστημα είναι πιο κατάλληλο για αυτούς.

Τριφασικές συσκευές

Για αυτούς, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τρία μονοφασικά μαγνητικά κυκλώματα που βρίσκονται στο ένα τρίτο της περιφέρειας ή να συλλέξετε πηνία από κοινό σίδερο στα κλουβιά τους.

Αν θεωρήσουμε ένα κοινό μαγνητικό κύκλωμα τριών πανομοιότυπων δομών που βρίσκονται σε γωνία 120 μοιρών, όπως φαίνεται στην επάνω αριστερή γωνία της εικόνας, τότε μέσα στην κεντρική ράβδο η συνολική μαγνητική ροή θα είναι ισορροπημένη και ίση με το μηδέν.

Στην πράξη, ωστόσο, χρησιμοποιείται πιο συχνά ένας απλοποιημένος σχεδιασμός που βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο, όταν τρεις διαφορετικές περιελίξεις βρίσκονται σε ξεχωριστή ράβδο. Σε αυτή τη μέθοδο, η μαγνητική ροή από τα ακραία πηνία διέρχεται μέσω των μεγάλων και μικρών δακτυλίων και από τη μέση - μέσω δύο γειτονικών. Λόγω του σχηματισμού μιας ανομοιόμορφης κατανομής των αποστάσεων, δημιουργείται μια ορισμένη ανισορροπία των μαγνητικών αντιστάσεων.

Επιβάλλει ξεχωριστούς περιορισμούς στους υπολογισμούς σχεδιασμού και σε ορισμένους τρόπους λειτουργίας, ιδιαίτερα στο ρελαντί. Αλλά γενικά, ένα τέτοιο σχήμα του μαγνητικού κυκλώματος χρησιμοποιείται ευρέως στην πράξη.

Τα μαγνητικά κυκλώματα που φαίνονται στις παραπάνω φωτογραφίες είναι κατασκευασμένα από πλάκες, και πηνία τοποθετούνται στις συναρμολογημένες ράβδους. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται σε αυτοματοποιημένα εργοστάσια με μεγάλο πάρκο μηχανημάτων.

Σε μικρές βιομηχανίες, η τεχνολογία χειροκίνητης συναρμολόγησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί λόγω ακατέργαστων ταινιών, όταν ένα πηνίο κατασκευάζεται αρχικά με ένα τυλιγμένο σύρμα και στη συνέχεια ένα μαγνητικό κύκλωμα εγκαθίσταται γύρω του από μια ταινία σιδήρου μετασχηματιστή με διαδοχικές στροφές.

Τέτοια συνεστραμμένα μαγνητικά κυκλώματα δημιουργούνται επίσης σύμφωνα με τον τύπο της ράβδου και της θωράκισης.

Για την τεχνολογία λωρίδων, το επιτρεπόμενο πάχος του υλικού είναι 0,2 ή 0,35 mm και για τοποθέτηση με πλάκες, μπορεί να επιλεγεί 0,35 ή 0,5 ή και περισσότερο. Αυτό οφείλεται στην ανάγκη να τυλίγεται σφιχτά η ταινία μεταξύ των στρωμάτων, κάτι που είναι δύσκολο να γίνει με το χέρι όταν εργάζεστε με χοντρά υλικά.

Εάν, κατά την περιέλιξη της ταινίας σε ένα καρούλι, το μήκος της δεν είναι αρκετό, τότε επιτρέπεται να ενώσει μια προέκταση σε αυτήν και να την πιέσει αξιόπιστα με ένα νέο στρώμα. Με τον ίδιο τρόπο συναρμολογούνται πλάκες ράβδων και ζυγών σε ελασματοειδή μαγνητικά κυκλώματα.Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις οι ενώσεις πρέπει να γίνονται με ελάχιστες διαστάσεις, αφού επηρεάζουν την ολική απροθυμία και γενικά την απώλεια ενέργειας.

Για ακριβή εργασία, προσπαθεί να αποφευχθεί η δημιουργία τέτοιων αρμών και όταν είναι αδύνατο να αποκλειστούν, τότε χρησιμοποιούν λείανση ακμών, επιτυγχάνοντας στενή εφαρμογή του μετάλλου.

Όταν συναρμολογείτε με το χέρι μια δομή, είναι αρκετά δύσκολο να προσανατολίσετε με ακρίβεια τις πλάκες μεταξύ τους. Γι' αυτό ανοίχτηκαν τρύπες σε αυτά και μπήκαν καρφίτσες που εξασφάλιζαν καλό κεντράρισμα. Αλλά αυτή η μέθοδος μειώνει ελαφρώς την περιοχή του μαγνητικού κυκλώματος, παραμορφώνει τη διέλευση των γραμμών δύναμης και τη μαγνητική αντίσταση γενικά.

Μεγάλες αυτοματοποιημένες επιχειρήσεις που ειδικεύονται στην παραγωγή μαγνητικών πυρήνων για μετασχηματιστές ακριβείας, ρελέ, εκκινητές έχουν εγκαταλείψει τις διατρητικές οπές στο εσωτερικό των πλακών και χρησιμοποιούν άλλες τεχνολογίες συναρμολόγησης.

Επενδυμένες και μπροστινές κατασκευές

Οι μαγνητικοί πυρήνες που δημιουργούνται με βάση τις πλάκες μπορούν να συναρμολογηθούν προετοιμάζοντας ξεχωριστά τις ράβδους ζυγού και στη συνέχεια τοποθετώντας πηνία με πηνία, όπως φαίνεται στη φωτογραφία.

Ένα απλοποιημένο διάγραμμα συναρμολόγησης πισινών εμφανίζεται στα δεξιά. Μπορεί να έχει ένα σοβαρό μειονέκτημα - "φωτιά σε χάλυβα", το οποίο χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση δινορεύματα στον πυρήνα μέχρι την κρίσιμη τιμή όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα στα αριστερά με κυματιστή κόκκινη γραμμή. Αυτό δημιουργεί κατάσταση έκτακτης ανάγκης.

Αυτό το ελάττωμα εξαλείφεται με ένα μονωτικό στρώμα, το οποίο επηρεάζει σημαντικά την αύξηση της ροής μαγνήτισης. Και αυτές είναι περιττές απώλειες ενέργειας.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι απαραίτητο να αυξηθεί αυτό το χάσμα για να αυξηθεί η αντιδραστικότητα. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται σε επαγωγείς και τσοκ.

Για τους λόγους που αναφέρονται παραπάνω, το σχήμα συναρμολόγησης όψεων χρησιμοποιείται σε μη κρίσιμες κατασκευές. Για την ακριβή λειτουργία του μαγνητικού κυκλώματος, χρησιμοποιείται μια πολυστρωματική πλάκα.

Η αρχή του βασίζεται στη σαφή κατανομή των στρωμάτων και στη δημιουργία ίσων κενών στη ράβδο και τον ζυγό με τέτοιο τρόπο ώστε κατά τη συναρμολόγηση όλες οι δημιουργούμενες κοιλότητες να γεμίζουν με ελάχιστους αρμούς. Σε αυτή την περίπτωση, οι πλάκες της ράβδου και του ζυγού συμπλέκονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια ισχυρή και άκαμπτη δομή.

Η προηγούμενη φωτογραφία παραπάνω δείχνει μια πλαστικοποιημένη μέθοδο σύνδεσης ορθογώνιων πλακών.Ωστόσο, οι κεκλιμένες κατασκευές, που δημιουργούνται συνήθως στις 45 μοίρες, έχουν μικρότερες απώλειες μαγνητικής ενέργειας. Χρησιμοποιούνται σε ισχυρά μαγνητικά κυκλώματα μετασχηματιστών ισχύος.

Η φωτογραφία δείχνει τη συναρμολόγηση πολλών κεκλιμένων πλακών με μερική εκφόρτωση της συνολικής δομής.

Ακόμη και με αυτή τη μέθοδο, είναι απαραίτητο να παρακολουθείται η ποιότητα των επιφανειών στήριξης και η απουσία απαράδεκτων κενών σε αυτές.

Η μέθοδος χρήσης κεκλιμένων πλακών εξασφαλίζει ελάχιστες απώλειες μαγνητικής ροής στις γωνίες του μαγνητικού κυκλώματος, αλλά περιπλέκει σημαντικά τη διαδικασία παραγωγής και την τεχνολογία συναρμολόγησης. Λόγω της αυξημένης πολυπλοκότητας της εργασίας, χρησιμοποιείται πολύ σπάνια.

Η πολυστρωματική μέθοδος συναρμολόγησης είναι πιο αξιόπιστη. Ο σχεδιασμός είναι στιβαρός, απαιτεί λιγότερα εξαρτήματα και συναρμολογείται χρησιμοποιώντας μια προπαρασκευασμένη μέθοδο.

Με αυτή τη μέθοδο δημιουργείται μια κοινή δομή από τις πλάκες. Μετά την πλήρη συναρμολόγηση του μαγνητικού κυκλώματος, καθίσταται απαραίτητη η εγκατάσταση του πηνίου σε αυτό.

Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να αποσυναρμολογήσετε τον ήδη συναρμολογημένο άνω ζυγό, αφαιρώντας διαδοχικά όλες τις πλάκες του. Προκειμένου να εξαλειφθεί μια τέτοια περιττή λειτουργία, η τεχνολογία συναρμολόγησης ενός μαγνητικού κυκλώματος αναπτύχθηκε απευθείας μέσα στις προετοιμασμένες περιελίξεις με πηνία.

Απλοποιημένα μοντέλα πολυστρωματικών κατασκευών

Οι μετασχηματιστές χαμηλής ισχύος συχνά δεν απαιτούν ακριβή μαγνητικό έλεγχο. Για αυτούς, δημιουργούνται κενά χρησιμοποιώντας μεθόδους σφράγισης σύμφωνα με προετοιμασμένα πρότυπα, ακολουθούμενη από επίστρωση με μονωτικό βερνίκι και πιο συχνά στη μία πλευρά.

Το αριστερό συγκρότημα μαγνητικού κυκλώματος δημιουργείται εισάγοντας κενά στα πηνία πάνω και κάτω και το δεξί σάς επιτρέπει να λυγίζετε και να εισάγετε την κεντρική ράβδο στην εσωτερική οπή του πηνίου. Σε αυτές τις μεθόδους, σχηματίζεται ένα μικρό διάκενο αέρα μεταξύ των πλακών στήριξης.

Μετά τη συναρμολόγηση του σετ, οι πλάκες πιέζονται σφιχτά από τους συνδετήρες. Για τη μείωση των δινορευμάτων με μαγνητικές απώλειες, εφαρμόζεται ένα στρώμα μόνωσης σε αυτά.

Χαρακτηριστικά μαγνητικών κυκλωμάτων ρελέ, μίζες

Οι αρχές δημιουργίας μιας διαδρομής για τη διέλευση της μαγνητικής ροής παρέμειναν οι ίδιες. Μόνο το μαγνητικό κύκλωμα χωρίζεται σε δύο μέρη:

1. κινητό?

2. μόνιμα σταθερό.

Όταν εμφανίζεται μια μαγνητική ροή, ο κινητός οπλισμός, μαζί με τις επαφές που είναι στερεωμένες σε αυτόν, έλκεται από την αρχή ενός ηλεκτρομαγνήτη και όταν εξαφανιστεί, επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση υπό τη δράση μηχανικών ελατηρίων.

Βραχυκύκλωμα

Το εναλλασσόμενο ρεύμα αλλάζει συνεχώς σε μέγεθος και πλάτος. Αυτές οι αλλαγές μεταδίδονται στη μαγνητική ροή και στο κινούμενο τμήμα του οπλισμού, το οποίο μπορεί να βουίζει και να δονείται. Για την εξάλειψη αυτού του φαινομένου, το μαγνητικό κύκλωμα διαχωρίζεται με την εισαγωγή ενός βραχυκυκλώματος.

Σε αυτήν σχηματίζεται μια διακλάδωση της μαγνητικής ροής και μια μετατόπιση φάσης ενός από τα μέρη της. Στη συνέχεια, κατά τη διέλευση του σημείου μηδέν ενός κλάδου, μια δύναμη αποτροπής κραδασμών δρα στον δεύτερο και αντίστροφα.

Μαγνητικοί πυρήνες για συσκευές DC

Σε αυτά τα κυκλώματα, δεν χρειάζεται να ασχοληθούμε με τις βλαβερές επιπτώσεις των δινορευμάτων, που εκδηλώνονται με αρμονικές ημιτονοειδείς ταλαντώσεις.Για τους μαγνητικούς πυρήνες δεν χρησιμοποιούνται συγκροτήματα λεπτών πλακών, αλλά κατασκευάζονται με ορθογώνια ή στρογγυλεμένα μέρη με τη μέθοδο των μονοκόμματων χυτών.

Σε αυτή την περίπτωση, ο πυρήνας στον οποίο είναι τοποθετημένος το πηνίο είναι στρογγυλός και το περίβλημα και ο ζυγός είναι ορθογώνια.

Για να μειωθεί η αρχική δύναμη έλξης, το διάκενο αέρα μεταξύ των διαχωρισμένων τμημάτων του μαγνητικού κυκλώματος είναι μικρό.

Μαγνητικά κυκλώματα ηλεκτρικών μηχανών

Η παρουσία ενός κινητού ρότορα που περιστρέφεται στο πεδίο του στάτορα απαιτεί ειδικά χαρακτηριστικά σχέδια ηλεκτροκινητήρων και γεννήτριες. Στο εσωτερικό τους, είναι απαραίτητο να τακτοποιηθούν τα πηνία μέσα από τα οποία ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα, έτσι ώστε να εξασφαλίζονται οι ελάχιστες διαστάσεις.

Για το σκοπό αυτό κατασκευάζονται κοιλότητες για την τοποθέτηση καλωδίων απευθείας στα μαγνητικά κυκλώματα. Για να γίνει αυτό, αμέσως κατά τη σφράγιση των πλακών, δημιουργούνται κανάλια σε αυτά, τα οποία μετά τη συναρμολόγηση είναι έτοιμες γραμμές για τα πηνία.

Έτσι, το μαγνητικό κύκλωμα είναι αναπόσπαστο μέρος πολλών ηλεκτρικών συσκευών και χρησιμεύει για τη μετάδοση μαγνητικής ροής.