Hvad er et magnetisk kredsløb, og hvor bruges det

To sammensatte rødder "magnet" og "leder" forbundet med bogstavet "o" bestemmer formålet med denne elektriske enhed, skabt til pålideligt at overføre den magnetiske flux gennem en speciel leder med minimale eller i nogle tilfælde visse tab.

Den elektriske industri bruger i vid udstrækning den indbyrdes afhængighed af elektrisk og magnetisk energi, deres overgang fra en tilstand til en anden. Mange transformere, drosler, kontaktorer, relæer, startere, elektriske motorer, generatorer og andre lignende enheder fungerer efter dette princip.

Deres design inkluderer et magnetisk kredsløb, der transmitterer en magnetisk flux exciteret af passagen af ​​elektrisk strøm for yderligere at konvertere elektrisk energi. Det er en af ​​komponenterne i det magnetiske system af elektriske enheder.

Magnetisk kerne af et elektrisk produkt (enhed) (spolefluxguide) - et magnetisk system af et elektrisk produkt (enhed) eller et sæt af flere af dets dele i form af en separat strukturel enhed (GOST 18311-80).

Hvad er den magnetiske kerne lavet af?

Magnetiske egenskaber

De stoffer, der indgår i dets design, kan have forskellige magnetiske egenskaber. De er normalt klassificeret i 2 typer:

1. svagt magnetisk;

2. højmagnetisk.

For at skelne dem bruges udtrykket «Magnetisk permeabilitet µ», som bestemmer afhængigheden af ​​den skabte magnetiske induktion B (kraft) af værdien af ​​den påførte kraft H.

Ovenstående graf viser, at ferromagneter har stærke magnetiske egenskaber, mens de er svage i paramagneter og diamagneter.

Imidlertid begynder induktionen af ​​ferromagneter med en yderligere stigning i spændingen at falde, med et udtalt punkt med en maksimal værdi, der karakteriserer mætningsmomentet af stoffet. Det bruges til beregning og drift af magnetiske kredsløb.

Efter afslutningen af ​​spændingens virkning forbliver en del af de magnetiske egenskaber med stoffet, og hvis et modsat felt påføres det, vil en del af dets energi blive brugt på at overvinde denne fraktion.

Derfor er der i alternerende elektromagnetiske feltkredsløb en induktionsforsinkelse fra den påførte kraft. En lignende afhængighed af magnetiseringen af ​​stoffet af ferromagneter er karakteriseret ved en graf kaldet hysterese.

På den viser punkterne Hk bredden af ​​den kontur, der kendetegner restmagnetismen (tvangskraften). I henhold til deres størrelse er ferromagneter opdelt i to kategorier:

1. blød, karakteriseret ved en smal løkke;

2. hård, med høj tvangskraft.

Den første kategori omfatter bløde legeringer af jern og permola. De bruges til at lave kerner til transformere, elektriske motorer og generatorer, fordi de skaber et minimalt energiforbrug for at vende magnetiseringen.

Hårde ferromagneter lavet af kulstofstål og specielle legeringer bruges i forskellige permanentmagnetdesigns.

Når du vælger et materiale til et magnetisk kredsløb, tages der hensyn til tab for:

• hysterese;

• hvirvelstrømme genereret af virkningen af ​​EMF induceret af den magnetiske flux;

• konsekvens på grund af magnetisk viskositet.

Materialer (rediger)

Egenskaber for legeringer

Til vekselstrømsmagnetiske kredsløbskonstruktioner fremstilles specielle kvaliteter af plader eller oprullet tyndvægget stål med varierende grader af legeringstilsætninger, som fremstilles ved kold- eller varmvalsning. Også koldvalset stål er dyrere, men har mindre induktionstab.

Stålplader og spoler bearbejdes til plader eller strimler. De er dækket af et lag lak for beskyttelse og isolering. Dobbeltsidet dækning er mere pålidelig.

For relæer, startere og kontaktorer, der arbejder i DC-kredsløb, er magnetkernerne støbt i massive blokke.

AC kredsløb

Magnetiske kerner af transformatorer

Enfasede enheder

Blandt dem er to typer magnetiske kredsløb almindelige:

1. pind;

2. Panser.

Den første type er lavet med to stænger, på hver af hvilke to spoler med høj- eller lavspændingsspoler er placeret separat. Hvis en LV- og LV-spole er placeret på stangen, opstår der store energitabsstrømme, og reaktanskomponenten øges.

Den magnetiske flux, der passerer gennem stængerne, lukkes af det øvre og nedre åg.

Den pansrede type har en stang med spoler og åg, hvorfra den magnetiske flux deler sig i to halvdele. Derfor er dens areal to gange tværsnit af åget.Sådanne strukturer findes oftere i laveffekttransformatorer, hvor der ikke skabes store termiske belastninger på strukturen.

Strømtransformatorer kræver en stor køleflade med viklinger på grund af konvertering af højere belastninger. Den konsoliderede ordning er mere egnet til dem.

Trefasede enheder

For dem kan du bruge tre enfasede magnetiske kredsløb placeret på en tredjedel af omkredsen eller samle spoler af almindeligt jern i deres bure.

Hvis vi betragter et fælles magnetisk kredsløb af tre identiske strukturer placeret i en vinkel på 120 grader, som vist i det øverste venstre hjørne af billedet, så inde i den centrale stang vil den totale magnetiske flux være afbalanceret og lig med nul.

I praksis anvendes dog oftere et forenklet design placeret i samme plan, når tre forskellige viklinger er placeret på en separat stang. I denne metode passerer den magnetiske flux fra endespolerne gennem de store og små ringe og fra midten - gennem to tilstødende. På grund af dannelsen af ​​en ujævn fordeling af afstande skabes en vis ubalance af magnetiske modstande.

Det pålægger separate begrænsninger for designberegninger og nogle driftsformer, især tomgang. Men generelt er et sådant skema af det magnetiske kredsløb meget udbredt i praksis.

De magnetiske kredsløb vist på ovenstående billeder er lavet af plader, og spoler er placeret på de samlede stænger. Denne teknologi bruges i automatiserede fabrikker med en stor maskinpark.

I små industrier kan manuel monteringsteknologi bruges på grund af båndemner, når en spole i første omgang er lavet med en spiral ledning, og derefter installeres et magnetisk kredsløb omkring det fra et bånd af transformerjern med successive drejninger.

Sådanne snoede magnetiske kredsløb er også skabt i henhold til stangen og pansertypen.

Til båndteknologi er den tilladte tykkelse af materialet 0,2 eller 0,35 mm, og til montering med plader kan der vælges 0,35 eller 0,5 eller endnu mere. Dette skyldes behovet for at vikle båndet tæt mellem lagene, hvilket er svært at gøre manuelt, når man arbejder med tykke materialer.

Hvis, når båndet vikles på en rulle, er dets længde ikke nok, så er det tilladt at forbinde en forlængelse til det og pålideligt trykke det med et nyt lag. På samme måde samles plader af stænger og åg i lamelmagnetiske kredsløb I alle disse tilfælde skal samlingerne udføres med minimumsmål, da de påvirker den samlede modvilje og energitab generelt.

For nøjagtigt arbejde forsøges skabelsen af ​​sådanne samlinger at undgå, og når det er umuligt at udelukke dem, bruger de kantslibning, hvilket opnår en tæt pasform af metallet.

Når man manuelt samler en struktur, er det ret svært at orientere pladerne præcist til hinanden. Derfor blev der boret huller i dem og sat stifter i, hvilket sikrede en god centrering. Men denne metode reducerer lidt arealet af det magnetiske kredsløb, forvrænger passagen af ​​kraftlinjer og magnetisk modstand generelt.

Store automatiserede virksomheder med speciale i produktion af magnetiske kerner til præcisionstransformatorer, relæer, startere har forladt perforeringshullerne inde i pladerne og bruger andre samlingsteknologier.

Beklædte og frontkonstruktioner

Magnetiske kerner skabt på basis af plader kan samles ved separat at forberede ågstængerne og derefter montere spoler med spoler, som vist på billedet.

Til højre er vist et forenklet diagram med buttsamling. Det kan have en alvorlig ulempe — "brand i stål", som er kendetegnet ved udseendet hvirvelstrømme i kernen til den kritiske værdi som vist på billedet nedenfor til venstre med en bølget rød linje. Dette skaber en nødsituation.

Denne defekt elimineres med et isolerende lag, som signifikant påvirker stigningen af ​​magnetiseringsfluxen. Og det er unødvendige tab af energi.

I nogle tilfælde er det nødvendigt at øge dette mellemrum for at øge reaktiviteten. Denne teknik bruges i induktorer og choker.

Af de ovenfor anførte årsager bruges ansigtssamlingsskemaet i ikke-kritiske strukturer. Til nøjagtig drift af det magnetiske kredsløb anvendes en lamineret plade.

Dens princip er baseret på en klar fordeling af lagene og skabelsen af ​​lige store mellemrum i stangen og åget på en sådan måde, at alle skabte hulrum er fyldt med minimale samlinger. I dette tilfælde er stangens og ågets plader sammenflettet med hinanden og danner en stærk og stiv struktur.

Det forrige billede ovenfor viser en lamineret metode til at forbinde rektangulære plader.Skrå strukturer, normalt skabt ved 45 grader, har imidlertid lavere magnetiske energitab. De bruges i kraftfulde magnetiske kredsløb af krafttransformatorer.

Billedet viser samlingen af ​​flere skrå plader med delvis aflæsning af den samlede struktur.

Selv med denne metode er det nødvendigt at overvåge kvaliteten af ​​støtteoverfladerne og fraværet af uacceptable huller i dem.

Metoden til at bruge skrå plader sikrer minimale tab af magnetisk flux i hjørnerne af det magnetiske kredsløb, men komplicerer produktionsprocessen og monteringsteknologien betydeligt. På grund af arbejdets øgede kompleksitet bruges det meget sjældent.

Den laminerede samlingsmetode er mere pålidelig. Designet er robust, kræver færre dele og samles ved hjælp af en på forhånd forberedt metode.

Med denne metode skabes en fælles struktur ud fra pladerne. Efter den fuldstændige samling af det magnetiske kredsløb bliver det nødvendigt at installere spolen på den.

For at gøre dette er det nødvendigt at adskille det allerede monterede øvre åg og successivt fjerne alle dets plader. For at eliminere en sådan unødvendig operation blev teknologien til at samle et magnetisk kredsløb udviklet direkte inde i de forberedte viklinger med spoler.

Forenklede modeller af laminerede strukturer

Laveffekttransformatorer kræver ofte ikke præcis magnetisk styring. For dem skabes emner ved hjælp af stemplingsmetoder i henhold til forberedte skabeloner, efterfulgt af belægning med isolerende lak og oftest på den ene side.

Den venstre magnetiske kredsløbssamling skabes ved at indsætte emner i spolerne over og under, og den højre giver dig mulighed for at bøje og indsætte midterstangen i det indre spolehul. Ved disse metoder dannes der en lille luftspalte mellem støttepladerne.

Efter montering af sættet presses pladerne tæt af fastgørelseselementerne. For at reducere hvirvelstrømme med magnetiske tab påføres et lag isolering på dem.

Karakteristika for magnetiske kredsløb af relæer, startere

Principperne for at skabe en vej til passagen af ​​den magnetiske flux forblev de samme. Kun det magnetiske kredsløb er opdelt i to dele:

1. bevægelig;

2. permanent fastgjort.

Når der opstår en magnetisk flux, tiltrækkes det bevægelige anker sammen med kontakterne fastgjort på det af princippet om en elektromagnet, og når det forsvinder, vender det tilbage til sin oprindelige tilstand under påvirkning af mekaniske fjedre.

Kortslutning

Vekselstrøm ændrer sig konstant i størrelse og amplitude. Disse ændringer overføres til den magnetiske flux og den bevægelige del af armaturet, som kan summe og vibrere. For at eliminere dette fænomen adskilles det magnetiske kredsløb ved at indsætte en kortslutning.

En bifurkation af den magnetiske flux og en faseforskydning af en af ​​dens dele dannes i den. Derefter, når du krydser nulpunktet for den ene gren, virker en vibrationsforebyggende kraft i den anden, og omvendt.

Magnetiske kerner til DC-enheder

I disse kredsløb er der ingen grund til at beskæftige sig med de skadelige virkninger af hvirvelstrømme, som viser sig i harmoniske sinusformede svingninger.Til magnetiske kerner anvendes ikke tyndpladesamlinger, men de er lavet med rektangulære eller afrundede dele ved metoden med støbegods i ét stykke.

I dette tilfælde er kernen, hvorpå spolen er monteret, rund, og huset og åget er rektangulære.

For at reducere den indledende trækkraft er luftgabet mellem de adskilte dele af det magnetiske kredsløb lille.

Magnetiske kredsløb af elektriske maskiner

Tilstedeværelsen af ​​en bevægelig rotor, der roterer i statorfeltet, kræver særlige egenskaber design af elektriske motorer og generatorer. Inde i dem er det nødvendigt at arrangere spolerne, gennem hvilke den elektriske strøm strømmer, for at sikre minimumsdimensionerne.

Til dette formål er der lavet hulrum til at lægge ledninger direkte i de magnetiske kredsløb. For at gøre dette, straks ved stempling af pladerne, skabes kanaler i dem, som efter montering er klare linjer til spolerne.

Således er det magnetiske kredsløb en integreret del af mange elektriske enheder og tjener til at transmittere magnetisk flux.