Kas ir magnētiskā ķēde un kur to izmanto

Divas saliktās saknes "magnēts" un "vadītājs", kas savienotas ar burtu "o", nosaka šīs elektriskās ierīces mērķi, kas izveidota, lai droši pārraidītu magnētisko plūsmu caur īpašu vadītāju ar minimāliem vai dažos gadījumos noteiktiem zudumiem.

Elektroindustrija plaši izmanto elektriskās un magnētiskās enerģijas savstarpējo atkarību, to pāreju no viena stāvokļa uz otru. Daudzi transformatori, droseles, kontaktori, releji, starteri, elektromotori, ģeneratori un citas līdzīgas ierīces darbojas pēc šī principa.

To dizains ietver magnētisko ķēdi, kas pārraida magnētisko plūsmu, ko ierosina elektriskās strāvas pāreja, lai tālāk pārveidotu elektrisko enerģiju. Tā ir viena no elektrisko ierīču magnētiskās sistēmas sastāvdaļām.

Elektropreces (ierīces) magnētiskais serdenis (spoles plūsmas vadotne) — elektropreces (ierīces) magnētiskā sistēma vai vairāku tā daļu komplekts atsevišķas struktūrvienības formā (GOST 18311-80).

No kā sastāv magnētiskais kodols?

Magnētiskās īpašības

Vielām, kas ir iekļautas tā dizainā, var būt dažādas magnētiskās īpašības. Parasti tos iedala 2 veidos:

1. vāji magnētisks;

2. ļoti magnētisks.

Lai tos atšķirtu, tiek izmantots termins "Magnētiskā caurlaidība µ", kas nosaka radītās magnētiskās indukcijas B (spēka) atkarību no pieliktā spēka H vērtības.

Iepriekš redzamajā diagrammā redzams, ka feromagnētiem ir spēcīgas magnētiskās īpašības, savukārt paramagnētiem un diamagnētiem tie ir vāji.

Tomēr feromagnētu indukcija ar turpmāku sprieguma pieaugumu sāk samazināties, un tam ir izteikts punkts ar maksimālo vērtību, kas raksturo vielas piesātinājuma brīdi. To izmanto magnētisko ķēžu aprēķināšanā un darbībā.

Pēc sprieguma darbības izbeigšanās vielai paliek daļa magnētisko īpašību, un, ja tai tiek pielietots pretējs lauks, tad daļa tās enerģijas tiks iztērēta šīs daļas pārvarēšanai.

Tāpēc mainīga elektromagnētiskā lauka ķēdēs ir indukcijas nobīde no pieliktā spēka. Līdzīgu atkarību no feromagnētu vielas magnetizācijas raksturo grafiks, ko sauc histerēze.

Uz tā punkti Hk parāda kontūras platumu, kas raksturo atlikušo magnētismu (piespiedu spēku). Pēc izmēra feromagnēti tiek iedalīti divās kategorijās:

1. mīksts, kam raksturīga šaura cilpa;

2. ciets, ar lielu piespiedu spēku.

Pirmajā kategorijā ietilpst mīkstie dzelzs un permola sakausējumi. Tos izmanto transformatoru, elektromotoru un ģeneratoru serdeņu izgatavošanai, jo tie rada minimālu enerģijas patēriņu, lai mainītu magnetizāciju.

Cietie feromagnēti, kas izgatavoti no oglekļa tēraudiem un īpašiem sakausējumiem, tiek izmantoti dažādās pastāvīgo magnētu konstrukcijās.

Izvēloties materiālu magnētiskajai ķēdei, tiek ņemti vērā zaudējumi:

• histerēze;

• virpuļstrāvas, ko rada magnētiskās plūsmas izraisītā EML darbība;

• sekas magnētiskās viskozitātes dēļ.

Materiāli (labot)

Sakausējumu raksturojums

Maiņstrāvas magnētisko ķēžu konstrukcijām tiek ražotas īpašas lokšņu vai ruļļveida plānsienu tērauda ar dažādas pakāpes leģējošām piedevām, ko ražo aukstā vai karstā velmēšanā. Turklāt auksti velmētais tērauds ir dārgāks, taču tam ir mazāki indukcijas zudumi.

Tērauda loksnes un spoles tiek apstrādātas plāksnēs vai sloksnēs. Tie ir pārklāti ar lakas slāni aizsardzībai un izolācijai. Divpusējs pārklājums ir uzticamāks.

Relejiem, starteriem un kontaktoriem, kas darbojas līdzstrāvas ķēdēs, magnētiskie serdeņi ir izlieti cietos blokos.

Maiņstrāvas ķēdes

Transformatoru magnētiskie serdeņi

Vienfāzes ierīces

Starp tiem ir izplatīti divu veidu magnētiskās ķēdes:

1. nūja;

2. Bruņots.

Pirmais veids ir izgatavots ar diviem stieņiem, uz kuriem katram atsevišķi ir novietotas divas spoles ar augsta vai zemsprieguma spolēm. Ja uz stieņa tiek novietota LV un LV spole, tad rodas lielas enerģijas izkliedes plūsmas un palielinās pretestības komponents.

Magnētiskā plūsma, kas iet caur stieņiem, tiek aizvērta ar augšējo un apakšējo jūgu.

Bruņotajam tipam ir stienis ar spolēm un jūgiem, no kuriem magnētiskā plūsma sadalās divās daļās. Tāpēc tā laukums ir divreiz lielāks par jūga šķērsgriezumu.Šādas konstrukcijas biežāk sastopamas mazjaudas transformatoros, kur uz konstrukcijas netiek radītas lielas termiskās slodzes.

Strāvas transformatoriem ir nepieciešama liela dzesēšanas virsma ar tinumiem, jo ​​tiek pārveidotas lielākas slodzes. Viņiem piemērotāka ir konsolidētā shēma.

Trīsfāzu ierīces

Viņiem varat izmantot trīs vienfāzes magnētiskās ķēdes, kas atrodas trešdaļā no apkārtmēra, vai savākt parastā dzelzs spoles to būros.

Ja ņemam vērā trīs identisku konstrukciju kopīgu magnētisko ķēdi, kas atrodas 120 grādu leņķī, kā parādīts attēla augšējā kreisajā stūrī, tad centrālā stieņa iekšpusē kopējā magnētiskā plūsma būs līdzsvarota un vienāda ar nulli.

Tomēr praksē biežāk tiek izmantots vienkāršots dizains, kas atrodas vienā plaknē, kad uz atsevišķa stieņa atrodas trīs dažādi tinumi. Šajā metodē magnētiskā plūsma no gala spolēm iet cauri lielajiem un mazajiem gredzeniem, bet no vidus - caur diviem blakus esošajiem. Sakarā ar nevienmērīga attālumu sadalījuma veidošanos, tiek radīta zināma magnētisko pretestību nelīdzsvarotība.

Tas nosaka atsevišķus ierobežojumus konstrukcijas aprēķiniem un dažiem darbības režīmiem, īpaši tukšgaitā. Bet kopumā šāda magnētiskās ķēdes shēma tiek plaši izmantota praksē.

Iepriekš redzamajos fotoattēlos redzamās magnētiskās ķēdes ir izgatavotas no plāksnēm, un uz saliktajiem stieņiem ir novietotas spoles. Šo tehnoloģiju izmanto automatizētās rūpnīcās ar lielu tehnikas parku.

Mazajās nozarēs var izmantot manuālās montāžas tehnoloģiju, pateicoties lentes sagatavēm, kad sākotnēji tiek izgatavota spole ar uztītu vadu, bet pēc tam no transformatora dzelzs lentes ar secīgiem pagriezieniem tiek uzstādīta magnētiskā ķēde.

Šādas savītas magnētiskās shēmas tiek veidotas arī atbilstoši stieņa un bruņu tipam.

Lentes tehnoloģijai pieļaujamais materiāla biezums ir 0,2 vai 0,35 mm, un uzstādīšanai ar plāksnēm var izvēlēties 0,35 vai 0,5 vai pat vairāk. Tas ir saistīts ar nepieciešamību cieši uztīt lenti starp slāņiem, ko ir grūti izdarīt manuāli, strādājot ar bieziem materiāliem.

Ja, uztinot lenti uz ruļļa, tās garums nav pietiekams, tad ir atļauts tai pievienot pagarinājumu un droši nospiest ar jaunu slāni. Tādā pašā veidā stieņu un jūgu plāksnes tiek montētas lamelārās magnētiskās ķēdēs, visos šajos gadījumos savienojumiem jābūt izgatavotiem ar minimāliem izmēriem, jo ​​tie ietekmē kopējo pretestību un enerģijas zudumus kopumā.

Precīzam darbam mēģina izvairīties no šādu šuvju izveidošanas, un, ja tos nav iespējams izslēgt, tad izmanto malu slīpēšanu, panākot metāla ciešu piegulšanu.

Manuāli montējot konstrukciju, ir diezgan grūti precīzi orientēt plāksnes vienu pret otru. Tāpēc tajos tika izurbti caurumi un ievietotas tapas, kas nodrošināja labu centrēšanu. Bet šī metode nedaudz samazina magnētiskās ķēdes laukumu, izkropļo spēka līniju pāreju un magnētisko pretestību kopumā.

Lielie automatizētie uzņēmumi, kas specializējas precīzijas transformatoru, releju, starteru magnētisko serdeņu ražošanā, ir atteikušies no perforējošām atverēm plākšņu iekšpusē un izmanto citas montāžas tehnoloģijas.

Apšuvuma un priekšējās konstrukcijas

Magnētiskās serdes, kas izveidotas uz plākšņu bāzes, var montēt, atsevišķi sagatavojot jūga stieņus un pēc tam montējot spoles ar spolēm, kā parādīts fotoattēlā.

Labajā pusē ir parādīta vienkāršota sadursmes montāžas shēma. Tam var būt nopietns trūkums - "uguns tēraudā", ko raksturo izskats virpuļstrāvas kodolā līdz kritiskajai vērtībai, kā parādīts attēlā zemāk kreisajā pusē ar viļņotu sarkanu līniju. Tas rada ārkārtas situāciju.

Šis defekts tiek novērsts ar izolācijas slāni, kas būtiski ietekmē magnetizējošās plūsmas palielināšanos. Un tie ir nevajadzīgi enerģijas zudumi.

Dažos gadījumos ir nepieciešams palielināt šo plaisu, lai palielinātu reaktivitāti. Šo paņēmienu izmanto induktoros un droseļos.

Iepriekš minēto iemeslu dēļ sejas montāžas shēma tiek izmantota nekritiskās konstrukcijās. Precīzai magnētiskās ķēdes darbībai tiek izmantota laminēta plāksne.

Tās princips ir balstīts uz skaidru slāņu sadalījumu un vienādu atstarpju izveidošanu stienī un jūgā tā, lai montāžas laikā visi izveidotie dobumi tiktu aizpildīti ar minimāliem savienojumiem. Šajā gadījumā stieņa un jūga plāksnes ir savstarpēji saistītas, veidojot spēcīgu un stingru struktūru.

Iepriekšējā fotoattēlā redzama taisnstūrveida plākšņu savienošanas laminēta metode.Tomēr slīpām konstrukcijām, kuras parasti tiek veidotas 45 grādos, ir mazāki magnētiskās enerģijas zudumi. Tos izmanto jaudas transformatoru jaudīgās magnētiskajās ķēdēs.

Fotoattēlā redzama vairāku slīpu plākšņu montāža ar daļēju kopējās konstrukcijas izkraušanu.

Pat ar šo metodi ir jāuzrauga atbalsta virsmu kvalitāte un nepieņemamu spraugu trūkums tajās.

Slīpu plākšņu izmantošanas metode nodrošina minimālus magnētiskās plūsmas zudumus magnētiskās ķēdes stūros, bet būtiski apgrūtina ražošanas procesu un montāžas tehnoloģiju. Paaugstinātās darba sarežģītības dēļ to izmanto ļoti reti.

Laminētā montāžas metode ir uzticamāka. Dizains ir izturīgs, prasa mazāk detaļu un tiek montēts, izmantojot iepriekš sagatavotu metodi.

Ar šo metodi no plāksnēm tiek izveidota kopēja struktūra. Pēc pilnīgas magnētiskās ķēdes montāžas kļūst nepieciešams uz tā uzstādīt spoli.

Lai to izdarītu, ir nepieciešams izjaukt jau samontēto augšējo jūgu, secīgi noņemot visas tā plāksnes. Lai novērstu šādu nevajadzīgu darbību, tika izstrādāta magnētiskās ķēdes montāžas tehnoloģija tieši sagatavotajos tinumos ar spolēm.

Vienkāršoti laminēto konstrukciju modeļi

Mazjaudas transformatoriem bieži vien nav nepieciešama precīza magnētiskā vadība. Tiem sagataves tiek veidotas ar štancēšanas metodēm pēc sagatavotām veidnēm, kam seko pārklāšana ar izolācijas laku un visbiežāk no vienas puses.

Kreisās magnētiskās ķēdes komplekts tiek izveidots, ievietojot sagataves spoles augšpusē un apakšā, bet labais ļauj saliekt un ievietot centrālo stieni iekšējā spoles atverē. Šajās metodēs starp atbalsta plāksnēm veidojas neliela gaisa sprauga.

Pēc komplekta salikšanas plāksnes cieši piespiež ar stiprinājumiem. Lai samazinātu virpuļstrāvas ar magnētiskiem zudumiem, tām tiek uzklāts izolācijas slānis.

Releju, starteru magnētisko ķēžu raksturojums

Magnētiskās plūsmas caurbraukšanas ceļa izveides principi palika nemainīgi. Tikai magnētiskā ķēde ir sadalīta divās daļās:

1. kustams;

2. pastāvīgi fiksēts.

Kad rodas magnētiskā plūsma, kustīgo enkuru kopā ar uz tā piestiprinātajiem kontaktiem pievelk elektromagnēta princips, un, kad tas pazūd, mehānisko atsperu ietekmē tas atgriežas sākotnējā stāvoklī.

Īssavienojums

Maiņstrāvas lielums un amplitūda pastāvīgi mainās. Šīs izmaiņas tiek pārnestas uz magnētisko plūsmu un armatūras kustīgo daļu, kas var dungot un vibrēt. Lai novērstu šo parādību, magnētiskā ķēde tiek atdalīta, ievietojot īssavienojumu.

Tajā veidojas magnētiskās plūsmas bifurkācija un vienas tās daļas fāzes nobīde. Tad, šķērsojot viena zara nulles punktu, otrajā iedarbojas vibrācijas novēršošs spēks un otrādi.

Līdzstrāvas ierīču magnētiskie serdeņi

Šajās shēmās nav jācīnās ar virpuļstrāvu kaitīgo ietekmi, kas izpaužas harmoniskās sinusoidālās svārstības.Magnētiskajiem serdeņiem netiek izmantoti plāni plākšņu mezgli, bet tie ir izgatavoti ar taisnstūrveida vai noapaļotām daļām ar viengabala lējumu metodi.

Šajā gadījumā serde, uz kuras ir uzstādīta spole, ir apaļa, un korpuss un jūgs ir taisnstūrveida.

Lai samazinātu sākotnējo vilkšanas spēku, gaisa sprauga starp magnētiskās ķēdes atdalītajām daļām ir maza.

Elektrisko mašīnu magnētiskās ķēdes

Kustīga rotora klātbūtnei, kas rotē statora laukā, ir nepieciešamas īpašas īpašības elektromotoru konstrukcijas un ģeneratori. To iekšpusē ir nepieciešams sakārtot spoles, caur kurām plūst elektriskā strāva, lai nodrošinātu minimālos izmērus.

Šim nolūkam tiek izveidoti dobumi vadu ievilkšanai tieši magnētiskajās ķēdēs. Lai to izdarītu, uzreiz, apzīmogojot plāksnes, tajās tiek izveidoti kanāli, kas pēc montāžas ir gatavas līnijas spolēm.

Tādējādi magnētiskā ķēde ir daudzu elektrisko ierīču neatņemama sastāvdaļa un kalpo magnētiskās plūsmas pārraidīšanai.