Mikä on magneettipiiri ja missä sitä käytetään

Kaksi yhdistelmäjuurta "magneetti" ja "johdin", jotka on yhdistetty kirjaimella "o", määrittävät tämän sähkölaitteen tarkoituksen, joka on luotu välittämään magneettivuo luotettavasti erityisen johtimen läpi minimaalisilla tai joissakin tapauksissa tietyillä häviöillä.

Sähköteollisuus käyttää laajasti sähkö- ja magneettienergian keskinäistä riippuvuutta, niiden siirtymistä tilasta toiseen. Monet muuntajat, kuristimet, kontaktorit, releet, käynnistimet, sähkömoottorit, generaattorit ja muut vastaavat laitteet toimivat tällä periaatteella.

Niiden suunnittelu sisältää magneettipiirin, joka lähettää sähkövirran kulkua herättävän magneettivuon sähköenergian muuntamiseksi edelleen. Se on yksi sähkölaitteiden magneettijärjestelmän komponenteista.

Sähkötuotteen (laitteen) magneettisydän (kelavuoohjain) - sähkötuotteen (laitteen) magneettinen järjestelmä tai useiden sen osien sarja erillisen rakenneyksikön muodossa (GOST 18311-80).

Mistä magneettinen ydin on tehty?

Magneettiset ominaisuudet

Sen suunnittelussa olevilla aineilla voi olla erilaisia ​​magneettisia ominaisuuksia. Ne luokitellaan yleensä kahteen tyyppiin:

1. heikosti magneettinen;

2. erittäin magneettinen.

Niiden erottamiseksi käytetään termiä "Magneettinen läpäisevyys µ", joka määrittää luodun magneettisen induktion B (voiman) riippuvuuden kohdistetun voiman H arvosta.

Yllä oleva kaavio osoittaa, että ferromagneeteilla on vahvat magneettiset ominaisuudet, kun taas ne ovat heikkoja paramagneeteilla ja diamagneeteilla.

Ferromagneettien induktio jännitteen edelleen kasvaessa alkaa kuitenkin laskea, ja sillä on selvä piste, jonka enimmäisarvo kuvaa aineen kyllästymishetkeä. Sitä käytetään magneettipiirien laskennassa ja käytössä.

Jännitteen toiminnan päätyttyä osa magneettisista ominaisuuksista jää aineeseen, ja jos siihen kohdistetaan vastakkainen kenttä, osa sen energiasta kuluu tämän osan voittamiseen.

Siksi vaihtuvissa sähkömagneettisen kentän piireissä on induktioviive kohdistetusta voimasta. Samanlaista riippuvuutta ferromagneettien aineen magnetoitumisesta luonnehtii kuvaaja nimeltä hystereesi.

Siinä pisteet Hk osoittavat jäännösmagnetismia (pakkovoimaa) kuvaavan ääriviivan leveyden. Ferromagneetit jaetaan koon mukaan kahteen luokkaan:

1. pehmeä, jolle on ominaista kapea silmukka;

2. kova, suurella pakkovoimalla.

Ensimmäiseen luokkaan kuuluvat pehmeät raudan ja permolan seokset. Niitä käytetään muuntajien, sähkömoottoreiden ja vaihtovirtageneraattoreiden ytimien valmistukseen, koska ne aiheuttavat minimaalisen energiankulutuksen magnetoinnin kääntämiseen.

Hiiliteräksistä ja erikoisseoksista valmistettuja kovia ferromagneetteja käytetään erilaisissa kestomagneettimalleissa.

Kun valitset materiaalia magneettipiirille, häviöt otetaan huomioon:

• hystereesi;

• magneettivuon indusoiman EMF:n toiminnan synnyttämät pyörrevirrat;

• magneettisen viskositeetin seurauksena.

Materiaalit (muokkaa)

Seosten ominaisuudet

AC-magneettipiirien suunnittelussa valmistetaan ohutseinämäisen ohutseinämäisen teräksen erikoislaatuja, joissa on eriasteisia seosaineita, jotka valmistetaan kylmä- tai kuumavalssaamalla. Myös kylmävalssattu teräs on kalliimpaa, mutta siinä on vähemmän induktiohäviöitä.

Teräslevyt ja kelat työstetään levyiksi tai nauhoiksi. Ne on peitetty lakkakerroksella suojaa ja eristystä varten. Kaksipuolinen peitto on luotettavampi.

Tasavirtapiireissä toimivien releiden, käynnistimien ja kontaktoreiden magneettisydämet on valettu kiinteisiin lohkoihin.

AC piirit

Muuntajien magneettisydämet

Yksivaiheiset laitteet

Niiden joukossa on yleisiä kahden tyyppisiä magneettipiirejä:

1. keppi;

2. Panssaroitu.

Ensimmäinen tyyppi on valmistettu kahdesta tangosta, joista kummallekin on sijoitettu erikseen kaksi kelaa korkea- tai matalajännitekäämillä. Jos tangolle asetetaan LV- ja LV-käämi, tapahtuu suuria energiahäviövirtoja ja reaktanssikomponentti kasvaa.

Tankojen läpi kulkeva magneettivuo on suljettu ylemmällä ja alemmalla ikeellä.

Panssaroidussa tyypissä on sauva, jossa on käämit ja ikeet, joista magneettivuo jakautuu kahteen puolikkaaseen. Siksi sen pinta-ala on kaksi kertaa ikeen poikkileikkaus.Tällaisia ​​rakenteita löytyy useammin pienitehoisista muuntajista, joissa rakenteeseen ei synny suuria lämpökuormia.

Tehomuuntajat vaativat suuren jäähdytyspinnan käämeillä suurempien kuormien muuntamisen vuoksi. Konsolidoitu järjestelmä sopii heille paremmin.

Kolmivaiheiset laitteet

Heille voit käyttää kolmea yksivaiheista magneettipiiriä, jotka sijaitsevat kolmanneksella kehän pituudesta, tai kerätä käämit tavallista rautaa häkkiinsä.

Jos tarkastellaan kolmen identtisen rakenteen yhteistä magneettipiiriä, jotka sijaitsevat 120 asteen kulmassa, kuten kuvan vasemmassa yläkulmassa näkyy, niin keskitangon sisällä kokonaismagneettivuo on tasapainotettu ja yhtä suuri kuin nolla.

Käytännössä kuitenkin käytetään useammin samassa tasossa sijaitsevaa yksinkertaistettua mallia, jossa kolme eri käämiä on sijoitettu erilliselle tangolle. Tässä menetelmässä päätykäämien magneettivuo kulkee suurten ja pienten renkaiden läpi ja keskeltä - kahden vierekkäisen renkaan läpi. Etäisyyksien epätasaisen jakautumisen muodostumisen vuoksi syntyy tietty magneettiresistanssien epätasapaino.

Se asettaa erilliset rajoitukset suunnittelulaskelmille ja joillekin toimintatapoille, erityisesti joutokäynnille. Mutta yleensä tällaista magneettipiirin järjestelmää käytetään laajalti käytännössä.

Yllä olevissa kuvissa näkyvät magneettipiirit on valmistettu levyistä ja kelat on asetettu koottujen sauvojen päälle. Tätä tekniikkaa käytetään automatisoiduissa tehtaissa, joissa on suuri konepuisto.

Pienteollisuudessa manuaalista kokoonpanotekniikkaa voidaan käyttää nauha-aihioiden takia, kun kela tehdään aluksi kierretyllä langalla, jonka ympärille asennetaan sitten magneettipiiri muuntajarautanauhasta peräkkäisin kierroksin.

Tällaisia ​​kierrettyjä magneettipiirejä luodaan myös tangon ja panssaroidun tyypin mukaan.

Nauhatekniikassa materiaalin sallittu paksuus on 0,2 tai 0,35 mm ja levyasennuksessa 0,35 tai 0,5 tai jopa enemmän. Tämä johtuu tarpeesta rullata nauha tiukasti kerrosten välillä, mikä on vaikea tehdä manuaalisesti, kun työskentelet paksujen materiaalien kanssa.

Jos nauhaa kelattaessa kelalle sen pituus ei riitä, siihen saa liittää jatkeen ja puristaa sitä luotettavasti uudella kerroksella. Samalla tavalla tankojen ja haarojen levyt kootaan lamellisiin magneettipiireihin, joissa liitokset tulee tehdä mahdollisimman pienin mitoin, koska ne vaikuttavat kokonaisreluktanssiin ja energiahäviöön yleensä.

Tarkkaa työtä varten tällaisten liitosten luomista yritetään välttää, ja kun niitä on mahdotonta sulkea pois, he käyttävät reunan hiontaa saavuttaen metallin tiiviin sovituksen.

Rakennetta manuaalisesti koottaessa on melko vaikeaa suunnata levyt tarkasti toisiinsa. Siksi niihin porattiin reikiä ja työnnettiin tappeja, mikä varmisti hyvän keskityksen. Mutta tämä menetelmä pienentää hieman magneettipiirin pinta-alaa, vääristää voimalinjojen kulkua ja magneettista vastusta yleensä.

Suuret automatisoidut yritykset, jotka ovat erikoistuneet tarkkuusmuuntajien, releiden ja käynnistimien magneettisydämien tuotantoon, ovat luopuneet levyjen sisällä olevista rei'ittävistä rei'istä ja käyttävät muita kokoonpanotekniikoita.

Verhoiltu ja eturakenteet

Levyjen pohjalta muodostetut magneettiytimet voidaan koota valmistamalla erikseen ikeetangot ja asentamalla sitten kelat keloilla kuvan osoittamalla tavalla.

Oikealla näkyy yksinkertaistettu päittäiskokoonpanokaavio. Sillä voi olla vakava haittapuoli - "teräspalo", jolle on ominaista ulkonäkö pyörrevirrat ytimessä kriittiseen arvoon, kuten alla olevassa kuvassa näkyy vasemmalla aaltoilevalla punaisella viivalla. Tämä luo hätätilanteen.

Tämä vika poistetaan eristyskerroksella, joka vaikuttaa merkittävästi magnetointivuon kasvuun. Ja nämä ovat tarpeettomia energian menetyksiä.

Joissakin tapauksissa tätä aukkoa on lisättävä reaktiivisuuden lisäämiseksi. Tätä tekniikkaa käytetään induktoreissa ja kuristimissa.

Yllä luetelluista syistä kasvojen kokoonpanokaaviota käytetään ei-kriittisissä rakenteissa. Magneettipiirin tarkkaan toimintaan käytetään laminoitua levyä.

Sen periaate perustuu kerrosten selkeään jakautumiseen ja tasaisten rakojen luomiseen tankoon ja ikeeseen siten, että asennuksen aikana kaikki luodut ontelot täytetään minimaalisilla liitoksilla. Tässä tapauksessa tangon ja ikeen levyt kietoutuvat toisiinsa muodostaen vahvan ja jäykän rakenteen.

Edellisessä yllä olevassa kuvassa näkyy laminoitu menetelmä suorakaiteen muotoisten levyjen liittämiseksi.Kuitenkin vinoilla rakenteilla, jotka on yleensä luotu 45 asteen kulmassa, on pienemmät magneettiset energiahäviöt. Niitä käytetään tehomuuntajien tehokkaissa magneettipiireissä.

Kuvassa on useiden vinojen levyjen kokoonpano koko rakenteen osittaisella purkauksella.

Jopa tällä menetelmällä on tarpeen seurata tukipintojen laatua ja sitä, ettei niissä ole hyväksyttäviä rakoja.

Kaltevien levyjen käyttömenetelmä varmistaa minimaaliset magneettivuon häviöt magneettipiirin kulmissa, mutta vaikeuttaa merkittävästi tuotantoprosessia ja kokoonpanotekniikkaa. Työn lisääntyneen monimutkaisuuden vuoksi sitä käytetään erittäin harvoin.

Laminoitu kokoonpanomenetelmä on luotettavampi. Rakenne on vankka, vaatii vähemmän osia ja se on koottu valmiilla menetelmällä.

Tällä menetelmällä levyistä luodaan yhteinen rakenne. Magneettipiirin täydellisen asennuksen jälkeen on tarpeen asentaa kela siihen.

Tätä varten on tarpeen purkaa jo koottu ylempi ike ja poistamalla peräkkäin kaikki sen levyt. Tällaisen tarpeettoman toiminnan eliminoimiseksi kehitettiin magneettipiirin kokoamistekniikka suoraan valmistettujen käämien sisään keloilla.

Laminoitujen rakenteiden yksinkertaistetut mallit

Pienitehoiset muuntajat eivät usein vaadi tarkkaa magneettista ohjausta. Heille aihiot luodaan leimausmenetelmillä valmistettujen mallien mukaisesti, minkä jälkeen pinnoitetaan eristävällä lakalla ja useimmiten toisella puolella.

Vasemmanpuoleinen magneettipiirikokoonpano luodaan asettamalla aihiot keloihin ylä- ja alapuolella, ja oikeanpuoleinen mahdollistaa keskitangon taivutuksen ja työntämisen sisempään kelan reikään. Näissä menetelmissä tukilevyjen väliin muodostetaan pieni ilmarako.

Sarjan kokoamisen jälkeen levyt puristetaan tiukasti kiinnikkeillä. Magneettisten häviöiden aiheuttamien pyörrevirtojen vähentämiseksi niihin levitetään eristekerros.

Releiden magneettipiirien ominaisuudet, käynnistimet

Magneettivuon kulkureitin luomisen periaatteet pysyivät samoina. Vain magneettipiiri on jaettu kahteen osaan:

1. liikkuva;

2. pysyvästi kiinteä.

Kun magneettivuo esiintyy, liikkuva ankkuri yhdessä siihen kiinnitettyjen koskettimien kanssa vetää puoleensa sähkömagneetin periaatteella, ja kun se katoaa, se palaa alkuperäiseen tilaan mekaanisten jousien vaikutuksesta.

Oikosulku

Vaihtovirran suuruus ja amplitudi muuttuvat jatkuvasti. Nämä muutokset välittyvät magneettivuon ja ankkurin liikkuvaan osaan, joka voi huminaa ja täristä. Tämän ilmiön poistamiseksi magneettipiiri erotetaan lisäämällä oikosulku.

Siihen muodostuu magneettivuon haarautuminen ja yhden sen osan vaihesiirto. Sitten yhden haaran nollapisteen ylittäessä toisessa vaikuttaa tärinää estävä voima ja päinvastoin.

Magneettiset ytimet DC-laitteille

Näissä piireissä ei tarvitse käsitellä pyörrevirtojen haitallisia vaikutuksia, jotka ilmenevät harmonisissa sinivärähtelyissä.Magneettisydämissä ei käytetä ohuita levykokoonpanoja, vaan ne valmistetaan suorakaiteen muotoisista tai pyöristetyistä osista yksiosaisten valujen menetelmällä.

Tässä tapauksessa ydin, johon kela on asennettu, on pyöreä ja kotelo ja ikeet ovat suorakaiteen muotoisia.

Alkuvetovoiman pienentämiseksi ilmarako magneettipiirin irrotettujen osien välillä on pieni.

Sähkökoneiden magneettipiirit

Staattorikentässä pyörivän liikkuvan roottorin läsnäolo vaatii erityisominaisuuksia sähkömoottorien suunnittelu ja generaattorit. Niiden sisällä on tarpeen järjestää kelat, joiden läpi sähkövirta kulkee, jotta varmistetaan vähimmäismitat.

Tätä tarkoitusta varten tehdään onteloita johtojen asettamiseksi suoraan magneettipiireihin. Tätä varten heti levyjen leimaamisen yhteydessä niihin luodaan kanavat, jotka kokoonpanon jälkeen ovat valmiita linjoja keloille.

Siten magneettipiiri on olennainen osa monia sähkölaitteita ja toimii magneettivuon välittämisessä.