Mi a mágneses áramkör és hol használják

Két "o" betűvel összekapcsolt "mágnes" és "vezető" összetett gyök határozza meg ennek az elektromos eszköznek a célját, amely arra szolgál, hogy a mágneses fluxust egy speciális vezetőn keresztül megbízhatóan továbbítsa minimális vagy bizonyos esetekben bizonyos veszteségekkel.

Az elektromos ipar széles körben alkalmazza az elektromos és a mágneses energia kölcsönös függőségét, egyik állapotból a másikba való átmenetét. Számos transzformátor, fojtótekercs, mágneskapcsoló, relé, önindító, villanymotor, generátor és más hasonló berendezés működik ezen az elven.

Kialakításuk tartalmaz egy mágneses áramkört, amely az elektromos áram áthaladása által gerjesztett mágneses fluxust továbbítja az elektromos energia további átalakítására. Az elektromos készülékek mágneses rendszerének egyik alkotóeleme.

Elektromos termék (eszköz) mágneses magja (tekercses fluxusvezető) - egy elektromos termék (eszköz) mágneses rendszere vagy annak több részéből álló készlet különálló szerkezeti egység formájában (GOST 18311-80).

Miből van a mágneses mag?

Mágneses jellemzők

A kialakításában szereplő anyagok különböző mágneses tulajdonságokkal rendelkezhetnek. Általában 2 típusra osztják őket:

1. gyengén mágneses;

2. erősen mágneses.

Megkülönböztetésükre a kifejezést használják "Mágneses permeabilitás µ", amely meghatározza a létrejövő B mágneses indukció (erő) függését az alkalmazott H erő értékétől.

A fenti grafikon azt mutatja, hogy a ferromágnesek erős mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek, míg a paramágnesek és a diamágnesek gyengék.

A ferromágnesek indukciója azonban a feszültség további növekedésével csökkenni kezd, és kifejezett pontja van, amelynek maximális értéke az anyag telítési pillanatát jellemzi. Mágneses áramkörök számításánál és üzemeltetésénél használják.

A feszültség hatásának megszűnése után a mágneses tulajdonságok egy része az anyagnál marad, és ha ellentétes mezőt alkalmazunk, akkor energiájának egy része ennek a hányadának leküzdésére fog fordítani.

Ezért a váltakozó elektromágneses terű áramkörökben az alkalmazott erő indukciós késleltetése van. A ferromágnesek anyagának mágnesezettségétől való hasonló függőséget az ún hiszterézis.

Rajta a Hk pontok a maradék mágnesességet (kényszererőt) jellemző kontúr szélességét mutatják. A ferromágneseket méretük szerint két kategóriába sorolják:

1. puha, keskeny hurok jellemzi;

2. kemény, nagy kényszerítő erővel.

Az első kategóriába tartoznak a vas és a permola lágyötvözetei. Transzformátorok, villanymotorok és generátorok magjainak készítésére használják, mivel minimális energiaráfordítást eredményeznek a mágnesezés megfordításához.

A szénacélokból és speciális ötvözetekből készült kemény ferromágneseket különféle állandó mágneses kivitelekben alkalmazzák.

A mágneses áramkör anyagának kiválasztásakor figyelembe veszik a veszteségeket:

• hiszterézis;

• a mágneses fluxus által kiváltott EMF hatása által generált örvényáramok;

• következménye a mágneses viszkozitás miatt.

Anyagok (szerkesztés)

Az ötvözetek jellemzői

A váltakozó áramú mágneses áramkörök kialakításához speciális minőségű lemezből vagy tekercselt vékonyfalú acélból készülnek különböző fokú ötvözőadagokkal, amelyeket hideg- vagy meleghengerléssel állítanak elő. Ezenkívül a hidegen hengerelt acél drágább, de kisebb az indukciós vesztesége.

Az acéllemezeket és tekercseket lemezekké vagy szalagokká alakítják. A védelem és a szigetelés érdekében lakkréteggel vannak bevonva. A kétoldalas lefedettség megbízhatóbb.

Az egyenáramú áramkörökben működő relék, indítók és mágneskapcsolók mágneses magjai tömör blokkokba vannak öntve.

AC áramkörök

Transzformátorok mágneses magjai

Egyfázisú készülékek

Közülük kétféle mágneses áramkör gyakori:

1. bot;

2. Páncélozott.

Az első típus két rúddal készül, amelyeken külön-külön két-két nagy- vagy kisfeszültségű tekercs van elhelyezve. Ha egy LV és LV tekercset helyeznek a rúdra, akkor nagy energiadisszipáció áramlások lépnek fel, és a reaktancia komponens növekszik.

A rudakon áthaladó mágneses fluxust a felső és az alsó járom zárja le.

A páncélozott típus egy tekercsekkel és jármákkal ellátott rúddal rendelkezik, amelyből a mágneses fluxus két felére szakad. Ezért területe kétszerese a járom keresztmetszetének.Ilyen szerkezetek gyakrabban találhatók kis teljesítményű transzformátorokban, ahol nem keletkeznek nagy hőterhelések a szerkezeten.

A teljesítménytranszformátorok nagy hűtőfelületet igényelnek tekercseléssel a nagyobb terhelések átalakítása miatt. Az összevont rendszer alkalmasabb számukra.

Háromfázisú készülékek

Számukra használhat három egyfázisú mágneses áramkört, amelyek a kerület egyharmadán helyezkednek el, vagy közös vas tekercseket gyűjthetnek a ketrecükben.

Ha figyelembe vesszük a három azonos szerkezetből álló, 120 fokos szögben elhelyezkedő közös mágneses áramkört, amint az a kép bal felső sarkában látható, akkor a központi rúd belsejében a teljes mágneses fluxus kiegyensúlyozott és nullával egyenlő.

A gyakorlatban azonban gyakrabban alkalmaznak egy síkban elhelyezkedő egyszerűsített kialakítást, amikor három különböző tekercs van egy külön rúdon. Ebben a módszerben a mágneses fluxus a végtekercsekről áthalad a nagy és a kis gyűrűkön, a középső részből pedig két szomszédos gyűrűn. A távolságok egyenetlen eloszlásának kialakulása miatt a mágneses ellenállások bizonyos kiegyensúlyozatlansága jön létre.

Külön korlátozásokat ír elő a tervezési számításokra és egyes működési módokra, különösen az alapjáratra. De általában a mágneses áramkör ilyen sémáját széles körben használják a gyakorlatban.

A fenti fotókon látható mágneses áramkörök lemezekből készülnek, az összeszerelt rudakra tekercseket helyeznek el. Ezt a technológiát nagy gépparkkal rendelkező automatizált gyárakban használják.

A kisiparban a szalagdarabok miatt a kézi összeszerelés technológiája alkalmazható, amikor kezdetben tekercses huzallal készítenek egy tekercset, majd a transzformátorvas szalagból egymás utáni fordulatokkal mágneses áramkört szerelnek köré.

Az ilyen csavart mágneses áramköröket a rúd és a páncélozott típus szerint is létrehozzák.

A szalagtechnológiánál a megengedett anyagvastagság 0,2 vagy 0,35 mm, lemezes beépítésnél pedig 0,35 vagy 0,5 vagy akár több is választható. Ez annak köszönhető, hogy szorosan fel kell tekercselni a szalagot a rétegek között, amit nehéz kézzel megtenni, ha vastag anyagokkal dolgozik.

Ha a szalag tekercsre tekercselésekor a hossza nem elegendő, akkor hozzá lehet illeszteni egy hosszabbítót, és megbízhatóan megnyomni egy új réteggel. Ugyanígy a rudak és a járomlapok is lamelláris mágneses áramkörökben kerülnek összeállításra, ezekben az esetekben a csatlakozásokat minimális méretekkel kell elkészíteni, mivel ezek befolyásolják a teljes reluktanciát és általában az energiaveszteséget.

A pontos munkavégzés érdekében megpróbálják elkerülni az ilyen kötések létrehozását, és amikor lehetetlen kizárni őket, akkor élcsiszolást alkalmaznak, elérve a fém szoros illeszkedését.

Egy szerkezet kézi összeszerelésekor meglehetősen nehéz a lemezeket pontosan egymáshoz igazítani. Ezért lyukakat fúrtak beléjük és csapokat helyeztek be, ami jó központosítást biztosított. De ez a módszer kissé csökkenti a mágneses áramkör területét, torzítja az erővonalak áthaladását és általában a mágneses ellenállást.

A precíziós transzformátorok, relék, indítók mágneses magjainak gyártására szakosodott automatizált nagyvállalatok elhagyták a lemezek belsejében lévő perforáló lyukakat, és más összeszerelési technológiákat alkalmaznak.

Burkolt és homlokzati konstrukciók

A lemezek alapján kialakított mágneses magok a járomrudak külön előkészítésével, majd a képen látható tekercses tekercsek felszerelésével szerelhetők össze.

A jobb oldalon egy egyszerűsített tompa összeszerelési diagram látható. Ennek komoly hátránya lehet - "tűz az acélban", amelyet a megjelenés jellemez légörvény a magban a kritikus értékig, ahogy az alábbi képen látható bal oldalon hullámos piros vonallal. Ez vészhelyzetet teremt.

Ezt a hibát szigetelő réteggel szüntetik meg, ami jelentősen befolyásolja a mágnesező fluxus növekedését. És ezek szükségtelen energiaveszteségek.

Egyes esetekben ezt a rést növelni kell a reakcióképesség növelése érdekében. Ezt a technikát induktoroknál és fojtótekercseknél alkalmazzák.

A fent felsorolt ​​okok miatt az arc-összeállítási sémát nem kritikus szerkezetekben használják. A mágneses áramkör pontos működéséhez laminált lemezt használnak.

Elve a rétegek egyértelmű elosztásán, valamint a rúdban és a járomban egyenlő hézagok kialakításán alapul, oly módon, hogy az összeszerelés során minden kialakított üreg minimális hézagokkal legyen kitöltve. Ebben az esetben a rúd és a járom lemezei összefonódnak egymással, erős és merev szerkezetet alkotva.

A fenti előző kép a téglalap alakú lemezek laminált csatlakoztatási módját mutatja.Azonban a ferde szerkezetek, amelyeket általában 45 fokban hoznak létre, alacsonyabb mágneses energiaveszteséggel rendelkeznek. Erőteljes erőátviteli transzformátorok mágneses áramköreiben használják.

A képen több ferde lemez összeszerelése látható a teljes szerkezet részleges tehermentesítésével.

Még ezzel a módszerrel is ellenőrizni kell a támasztófelületek minőségét és az elfogadhatatlan rések hiányát.

A ferde lemezek használatának módja minimális mágneses fluxusveszteséget biztosít a mágneses áramkör sarkaiban, de jelentősen megnehezíti a gyártási folyamatot és az összeszerelési technológiát. A munka megnövekedett összetettsége miatt nagyon ritkán használják.

A laminált összeszerelési módszer megbízhatóbb. A kialakítás robusztus, kevesebb alkatrészt igényel, és előre elkészített módszerrel van összeszerelve.

Ezzel a módszerrel közös szerkezet jön létre a lemezekből. A mágneses áramkör teljes összeszerelése után szükségessé válik a tekercs felszerelése rá.

Ehhez szét kell szerelni a már összeszerelt felső járomot, egymás után eltávolítva az összes lemezt. Az ilyen szükségtelen műveletek kiküszöbölése érdekében a mágneses áramkör összeszerelésének technológiáját közvetlenül az előkészített tekercsek belsejében, tekercsekkel fejlesztették ki.

Laminált szerkezetek egyszerűsített modelljei

A kis teljesítményű transzformátorok gyakran nem igényelnek pontos mágneses vezérlést. Számukra a nyersdarabokat bélyegzési módszerekkel készítik az elkészített sablonok szerint, majd szigetelő lakkal bevonják és leggyakrabban az egyik oldalon.

A bal oldali mágneses áramkör-szerelvény úgy jön létre, hogy a felül és lent lévő tekercsekbe nyersdarabokat helyezünk, a jobb oldali pedig lehetővé teszi a középső rúd meghajlítását és a belső tekercsfuratba való behelyezését. Ezeknél a módszereknél a tartólemezek között kis légrés képződik.

A készlet összeszerelése után a lemezeket a rögzítőelemek szorosan összenyomják. A mágneses veszteséggel járó örvényáramok csökkentése érdekében szigetelőréteget alkalmaznak rájuk.

Relék, indítók mágneses áramköreinek jellemzői

A mágneses fluxus áthaladásának út létrehozásának elvei változatlanok maradtak. Csak a mágneses áramkör két részre oszlik:

1. mozgatható;

2. tartósan rögzített.

Amikor mágneses fluxus lép fel, a mozgatható armatúrát a rajta rögzített érintkezőkkel együtt az elektromágnes elve vonzza, majd eltűnésekor mechanikus rugók hatására visszaáll eredeti állapotába.

Rövidzárlat

A váltakozó áram nagysága és amplitúdója folyamatosan változik. Ezek a változások átkerülnek a mágneses fluxusra és az armatúra mozgó részére, amely zúghat és rezeghet. Ennek a jelenségnek a kiküszöbölésére a mágneses áramkört rövidzár beiktatásával leválasztják.

Ebben a mágneses fluxus bifurkációja és egyik részének fáziseltolódása jön létre. Ekkor az egyik ág nullapontját átlépve a másodikban rezgésgátló erő hat, és fordítva.

Mágneses magok egyenáramú eszközökhöz

Ezekben az áramkörökben nem kell foglalkozni az örvényáramok káros hatásaival, amelyek harmonikus szinuszos rezgésekben nyilvánulnak meg.A mágneses magokhoz nem használnak vékony lemezszerelvényeket, hanem téglalap alakú vagy lekerekített részekből készülnek egyrészes öntvény módszerével.

Ebben az esetben a mag, amelyre a tekercs fel van szerelve, kerek, a ház és a járom téglalap alakú.

A kezdeti húzóerő csökkentése érdekében a mágneses kör elválasztott részei között kicsi a légrés.

Villamos gépek mágneses áramkörei

Az állórész mezőjében forgó mozgatható forgórész jelenléte különleges jellemzőket igényel villanymotor-tervek és generátorok. Belülük el kell helyezni azokat a tekercseket, amelyeken keresztül az elektromos áram folyik, hogy biztosítsák a minimális méreteket.

Ebből a célból üregeket készítenek a vezetékek közvetlenül a mágneses áramkörökbe történő fektetéséhez. Ehhez a lemezek bélyegzésekor azonnal csatornákat hoznak létre bennük, amelyek összeszerelés után készen állnak a tekercsek számára.

Így a mágneses áramkör számos elektromos eszköz szerves része, és a mágneses fluxus továbbítására szolgál.