Hva er en magnetisk krets og hvor brukes den

To sammensatte røtter "magnet" og "leder" koblet med bokstaven "o" bestemmer formålet med denne elektriske enheten, opprettet for pålitelig å overføre den magnetiske fluksen gjennom en spesiell leder med minimale eller i noen tilfeller visse tap.

Den elektriske industrien bruker mye den gjensidige avhengigheten av elektrisk og magnetisk energi, deres overgang fra en tilstand til en annen. Mange transformatorer, choker, kontaktorer, releer, startere, elektriske motorer, generatorer og andre lignende enheter fungerer på dette prinsippet.

Designet deres inkluderer en magnetisk krets som overfører en magnetisk fluks opphisset av passering av elektrisk strøm for å konvertere elektrisk energi ytterligere. Det er en av komponentene i det magnetiske systemet til elektriske enheter.

Magnetisk kjerne av et elektrisk produkt (enhet) (spolefluksguide) - et magnetisk system av et elektrisk produkt (enhet) eller et sett med flere av dets deler i form av en separat strukturell enhet (GOST 18311-80).

Hva er den magnetiske kjernen laget av?

Magnetiske egenskaper

Stoffene som inngår i designen kan ha forskjellige magnetiske egenskaper. De er vanligvis klassifisert i 2 typer:

1. svakt magnetisk;

2. svært magnetisk.

For å skille dem, brukes begrepet «Magnetisk permeabilitet µ», som bestemmer avhengigheten av den opprettede magnetiske induksjonen B (kraft) på verdien av den påførte kraften H.

Grafen ovenfor viser at ferromagneter har sterke magnetiske egenskaper, mens de er svake i paramagneter og diamagneter.

Imidlertid begynner induksjonen av ferromagneter med en ytterligere økning i spenning å avta, og har et uttalt punkt med en maksimal verdi som karakteriserer metningsøyeblikket av stoffet. Den brukes i beregning og drift av magnetiske kretser.

Etter avslutningen av spenningsvirkningen forblir en del av de magnetiske egenskapene med stoffet, og hvis det påføres et motsatt felt, vil en del av energien bli brukt på å overvinne denne fraksjonen.

I alternerende elektromagnetiske feltkretser er det derfor en induksjonsforsinkelse fra den påførte kraften. En lignende avhengighet av magnetiseringen av stoffet til ferromagneter er preget av en graf kalt hysterese.

På den viser punktene Hk bredden på konturen som karakteriserer restmagnetismen (tvangskraften). I henhold til størrelsen er ferromagneter delt inn i to kategorier:

1. myk, preget av en smal løkke;

2. hard, med høy tvangskraft.

Den første kategorien inkluderer myke legeringer av jern og permola. De brukes til å lage kjerner for transformatorer, elektriske motorer og generatorer fordi de skaper et minimalt energiforbruk for å reversere magnetiseringen.

Harde ferromagneter laget av karbonstål og spesiallegeringer brukes i ulike permanentmagnetdesign.

Når du velger et materiale for en magnetisk krets, tas tap i betraktning for:

• hysterese;

• virvelstrømmer generert av virkningen av EMF indusert av den magnetiske fluksen;

• konsekvens på grunn av magnetisk viskositet.

Materialer (rediger)

Egenskaper til legeringer

For AC-magnetiske kretsdesign produseres spesielle kvaliteter av plate eller kveilte tynnvegget stål med varierende grad av legeringstilsetninger, som produseres ved kald- eller varmvalsing. Dessuten er kaldvalset stål dyrere, men har mindre induksjonstap.

Stålplater og spoler maskineres til plater eller strimler. De er dekket med et lag lakk for beskyttelse og isolasjon. Dobbeltsidig dekning er mer pålitelig.

For releer, startere og kontaktorer som opererer i DC-kretser, er magnetkjernene støpt i solide blokker.

AC-kretser

Magnetiske kjerner av transformatorer

Enfase-enheter

Blant dem er to typer magnetiske kretser vanlige:

1. pinne;

2. Panser.

Den første typen er laget med to stenger, på hver av disse er to spoler med høy- eller lavspentspoler plassert separat. Hvis en LV- og LV-spole er plassert på stangen, oppstår store energispredningsstrømmer og reaktanskomponenten øker.

Den magnetiske fluksen som går gjennom stengene lukkes av øvre og nedre åk.

Den pansrede typen har en stang med spoler og åk hvorfra den magnetiske fluksen deler seg i to halvdeler. Derfor er arealet det dobbelte av tverrsnittet av åket.Slike strukturer finnes oftere i laveffekttransformatorer, der det ikke skapes store termiske belastninger på strukturen.

Krafttransformatorer krever en stor kjøleflate med viklinger på grunn av konvertering av høyere belastninger. Den konsoliderte ordningen er mer egnet for dem.

Tre-fase enheter

For dem kan du bruke tre enfasede magnetiske kretser plassert på en tredjedel av omkretsen, eller samle spoler av vanlig jern i burene deres.

Hvis vi vurderer en vanlig magnetisk krets av tre identiske strukturer plassert i en vinkel på 120 grader, som vist i øverste venstre hjørne av bildet, så inne i den sentrale stangen vil den totale magnetiske fluksen være balansert og lik null.

I praksis brukes imidlertid oftere en forenklet design plassert i samme plan, når tre forskjellige viklinger er plassert på en separat stang. I denne metoden passerer den magnetiske fluksen fra endespolene gjennom de store og små ringene, og fra midten - gjennom to tilstøtende. På grunn av dannelsen av en ujevn fordeling av avstander, skapes en viss ubalanse av magnetiske motstander.

Det pålegger separate begrensninger for designberegninger og enkelte driftsmåter, spesielt tomgang. Men generelt er et slikt skjema for den magnetiske kretsen mye brukt i praksis.

De magnetiske kretsene vist på bildene ovenfor er laget av plater, og spoler er plassert på de sammensatte stengene. Denne teknologien brukes i automatiserte fabrikker med en stor maskinpark.

I små industrier kan manuell monteringsteknologi brukes på grunn av båndemner, når en spole først lages med en spiral ledning, og deretter installeres en magnetisk krets rundt den fra et bånd av transformatorjern med påfølgende svinger.

Slike vridde magnetiske kretser er også laget i henhold til stangen og pansret type.

For stripeteknologi er tillatt tykkelse på materialet 0,2 eller 0,35 mm, og for montering med plater kan 0,35 eller 0,5 eller enda mer velges. Dette skyldes behovet for å vikle båndet tett mellom lagene, noe som er vanskelig å gjøre manuelt når du arbeider med tykke materialer.

Hvis lengden ikke er nok når du spoler båndet på en snelle, er det tillatt å feste en forlengelse til den og trykke den pålitelig med et nytt lag. På samme måte er plater av stenger og åk satt sammen i lamellære magnetiske kretser.I alle disse tilfellene må skjøtene utføres med minimumsdimensjoner, siden de påvirker den totale motviljen og energitapet generelt.

For nøyaktig arbeid er det forsøkt å unngå opprettelsen av slike skjøter, og når det er umulig å utelukke dem, bruker de kantsliping, og oppnår en tett passform av metallet.

Når du monterer en struktur manuelt, er det ganske vanskelig å orientere platene nøyaktig til hverandre. Derfor ble det boret hull i dem og satt inn pinner som sørget for god sentrering. Men denne metoden reduserer området til den magnetiske kretsen litt, forvrenger passasjen av kraftlinjer og magnetisk motstand generelt.

Store automatiserte bedrifter som spesialiserer seg på produksjon av magnetiske kjerner for presisjonstransformatorer, reléer, startere har forlatt perforeringshullene inne i platene og bruker andre monteringsteknologier.

Kledde og frontkonstruksjoner

Magnetiske kjerner laget på grunnlag av plater kan settes sammen ved å klargjøre åkstengene separat og deretter montere spoler med spoler, som vist på bildet.

Et forenklet diagram for rumpemontering er vist til høyre. Det kan ha en alvorlig ulempe — "ild i stål", som er preget av utseendet virvelstrømmer i kjernen til den kritiske verdien som vist på bildet under til venstre med en bølget rød linje. Dette skaper en nødsituasjon.

Denne defekten elimineres med et isolerende lag, som betydelig påvirker økningen av magnetiseringsfluksen. Og dette er unødvendige tap av energi.

I noen tilfeller er det nødvendig å øke dette gapet for å øke reaktiviteten. Denne teknikken brukes i induktorer og choker.

Av grunnene som er oppført ovenfor, brukes ansiktsmonteringsskjemaet i ikke-kritiske strukturer. For nøyaktig drift av den magnetiske kretsen brukes en laminert plate.

Prinsippet er basert på en klar fordeling av lagene og opprettelsen av like hull i stangen og åket på en slik måte at alle skapte hulrom fylles med minimale skjøter under montering. I dette tilfellet er platene til stangen og åket sammenflettet med hverandre, og danner en sterk og stiv struktur.

Det forrige bildet ovenfor viser en laminert metode for å koble rektangulære plater.Imidlertid har skrå strukturer, vanligvis opprettet ved 45 grader, lavere magnetiske energitap. De brukes i kraftige magnetiske kretser av krafttransformatorer.

Bildet viser montering av flere skrå plater med delvis lossing av den totale strukturen.

Selv med denne metoden er det nødvendig å overvåke kvaliteten på støtteflatene og fraværet av uakseptable hull i dem.

Metoden for bruk av skrå plater sikrer minimalt tap av magnetisk fluks i hjørnene av den magnetiske kretsen, men kompliserer produksjonsprosessen og monteringsteknologien betydelig. På grunn av den økte kompleksiteten til arbeidet, brukes det svært sjelden.

Den laminerte monteringsmetoden er mer pålitelig. Designet er robust, krever færre deler og monteres etter en forhåndsforberedt metode.

Med denne metoden skapes en felles struktur fra platene. Etter fullstendig montering av magnetkretsen, blir det nødvendig å installere spolen på den.

For å gjøre dette er det nødvendig å demontere det allerede monterte øvre åket, og suksessivt fjerne alle platene. For å eliminere en slik unødvendig operasjon ble teknologien for å sette sammen en magnetisk krets utviklet direkte inne i de forberedte viklingene med spoler.

Forenklede modeller av laminerte strukturer

Laveffekttransformatorer krever ofte ikke nøyaktig magnetisk kontroll. For dem lages emner ved hjelp av stemplingsmetoder i henhold til forberedte maler, etterfulgt av belegg med isolerende lakk og oftest på den ene siden.

Den venstre magnetiske kretsenheten lages ved å sette inn emner i spolene over og under, og den høyre lar deg bøye og sette inn senterstangen i det indre spolhullet. Ved disse metodene dannes en liten luftspalte mellom støtteplatene.

Etter montering av settet presses platene tett av festene. For å redusere virvelstrømmer med magnetiske tap, påføres et lag med isolasjon på dem.

Kjennetegn på magnetiske kretser av reléer, startere

Prinsippene for å lage en bane for passasje av den magnetiske fluksen forble de samme. Bare den magnetiske kretsen er delt inn i to deler:

1. bevegelig;

2. permanent fikset.

Når en magnetisk fluks oppstår, tiltrekkes det bevegelige ankeret, sammen med kontaktene festet på det, av prinsippet om en elektromagnet, og når det forsvinner, går det tilbake til sin opprinnelige tilstand under påvirkning av mekaniske fjærer.

Kortslutning

Vekselstrøm endrer seg konstant i størrelse og amplitude. Disse endringene overføres til den magnetiske fluksen og den bevegelige delen av ankeret, som kan summe og vibrere. For å eliminere dette fenomenet skilles den magnetiske kretsen ved å sette inn en kortslutning.

En bifurkasjon av den magnetiske fluksen og en faseforskyvning av en av delene dannes i den. Så, når du krysser nullpunktet til en gren, virker en vibrasjonshindrende kraft i den andre, og omvendt.

Magnetiske kjerner for DC-enheter

I disse kretsene er det ikke nødvendig å håndtere de skadelige effektene av virvelstrømmer, som manifesterer seg i harmoniske sinusformede oscillasjoner.For magnetiske kjerner brukes ikke tynne platesammenstillinger, men de er laget med rektangulære eller avrundede deler ved metoden med støpegods i ett stykke.

I dette tilfellet er kjernen som spolen er montert på, rund, og huset og åket er rektangulært.

For å redusere den innledende trekkkraften er luftgapet mellom de adskilte delene av magnetkretsen liten.

Magnetiske kretser av elektriske maskiner

Tilstedeværelsen av en bevegelig rotor som roterer i statorfeltet krever spesielle egenskaper design av elektriske motorer og generatorer. Inne i dem er det nødvendig å arrangere spolene som den elektriske strømmen flyter gjennom, for å sikre minimumsdimensjonene.

For dette formålet lages hulrom for å legge ledninger direkte i magnetkretsene. For å gjøre dette, umiddelbart ved stempling av platene, opprettes kanaler i dem, som etter montering er klare linjer for spolene.

Dermed er den magnetiske kretsen en integrert del av mange elektriske enheter og tjener til å overføre magnetisk fluks.