Što je magnetski krug i gdje se koristi

Dva složena korijena "magnet" i "vodič" povezana slovom "o" određuju namjenu ovog električnog uređaja, stvorenog da pouzdano prenosi magnetski tok kroz poseban vodič uz minimalne ili u nekim slučajevima određene gubitke.

Elektroindustrija široko koristi međuovisnost električne i magnetske energije, njihov prijelaz iz jednog stanja u drugo. Mnogi transformatori, prigušnice, kontaktori, releji, starteri, elektromotori, generatori i drugi slični uređaji rade na ovom principu.

Njihov dizajn uključuje magnetski krug koji prenosi magnetski tok pobuđen prolaskom električne struje za daljnju pretvorbu električne energije. Jedna je od komponenti magnetskog sustava električnih uređaja.

Magnetska jezgra električnog proizvoda (uređaja) (vodič toka zavojnice) — magnetski sustav električnog proizvoda (uređaja) ili skup nekoliko njegovih dijelova u obliku zasebne konstrukcijske jedinice (GOST 18311-80).

Od čega je napravljena magnetska jezgra?

Magnetske karakteristike

Tvari koje su uključene u njegov dizajn mogu imati različita magnetska svojstva. Obično se dijele u 2 vrste:

1. slabo magnetski;

2. jako magnetski.

Da bi ih se razlikovalo, koristi se izraz «Magnetska propusnost µ», koji određuje ovisnost stvorene magnetske indukcije B (sile) o vrijednosti primijenjene sile H.

Gornji grafikon pokazuje da feromagneti imaju jaka magnetska svojstva, dok su slaba kod paramagneta i dijamagneta.

Međutim, indukcija feromagneta s daljnjim povećanjem napona počinje se smanjivati, imajući izraženu točku s maksimalnom vrijednošću koja karakterizira trenutak zasićenja tvari. Koristi se u proračunu i radu magnetskih krugova.

Nakon prestanka djelovanja napona, dio magnetskih svojstava ostaje tvari, a ako se na nju nanese suprotno polje, tada će dio svoje energije potrošiti na svladavanje tog dijela.

Stoga u krugovima izmjeničnog elektromagnetskog polja postoji indukcijsko kašnjenje od primijenjene sile. Sličnu ovisnost o magnetizaciji tvari feromagnetika karakterizira graf tzv histereza.

Na njemu točke Hk pokazuju širinu konture koja karakterizira rezidualni magnetizam (prisilnu silu). Prema veličini, feromagneti se dijele u dvije kategorije:

1. mekan, karakteriziran uskom petljom;

2. tvrd, s velikom silom prisile.

Prva kategorija uključuje meke legure željeza i permola. Koriste se za izradu jezgri za transformatore, elektromotore i alternatore jer stvaraju minimalan utrošak energije za preokret magnetizacije.

Tvrdi feromagneti izrađeni od ugljičnih čelika i specijalnih legura koriste se u različitim izvedbama permanentnih magneta.

Pri odabiru materijala za magnetski krug uzimaju se u obzir gubici za:

• histereza;

• vrtložne struje nastale djelovanjem EMF-a induciranog magnetskim tokom;

• posljedica zbog magnetske viskoznosti.

Materijali (uredi)

Karakteristike legura

Za konstrukcije magnetskog kruga izmjenične struje proizvode se posebne vrste lima ili čelika tankih stijenki u koturima s različitim stupnjevima dodataka legure, koji se proizvode hladnim ili vrućim valjanjem. Također, hladno valjani čelik je skuplji, ali ima manje indukcijskih gubitaka.

Čelični limovi i svici strojno se obrađuju u ploče ili trake. Prekriveni su slojem laka za zaštitu i izolaciju. Dvostrana pokrivenost je pouzdanija.

Za releje, startere i sklopnike koji rade u istosmjernim krugovima, magnetske jezgre izlivene su u čvrste blokove.

AC krugovi

Magnetske jezgre transformatora

Jednofazni uređaji

Među njima su uobičajene dvije vrste magnetskih krugova:

1. štap;

2. Oklopljeni.

Prvi tip je izrađen s dvije šipke, na svakoj od kojih su posebno postavljene dvije zavojnice sa zavojnicama visokog ili niskog napona. Ako se na šipku postavi NN i NN svitak, dolazi do velikih tokova rasipanja energije i povećava se komponenta reaktancije.

Magnetski tok koji prolazi kroz šipke zatvoren je gornjim i donjim jarmom.

Oklopni tip ima šipku sa zavojnicama i jarmovima od kojih se magnetski tok dijeli na dvije polovice. Stoga je njegova površina dvostruko veća od presjeka jarma.Takve strukture češće se nalaze u transformatorima male snage, gdje se na konstrukciji ne stvaraju velika toplinska opterećenja.

Energetski transformatori zahtijevaju veliku rashladnu površinu s namotima zbog pretvorbe većih opterećenja. Za njih je prikladnija konsolidirana shema.

Trofazni uređaji

Za njih možete koristiti tri jednofazna magnetska kruga smještena na trećini opsega ili skupljati zavojnice običnog željeza u njihove kaveze.

Ako uzmemo u obzir zajednički magnetski krug od tri identične strukture smještene pod kutom od 120 stupnjeva, kao što je prikazano u gornjem lijevom kutu slike, tada će unutar središnje šipke ukupni magnetski tok biti uravnotežen i jednak nuli.

Međutim, u praksi se češće koristi pojednostavljeni dizajn smješten u istoj ravnini, kada su tri različita namota smještena na zasebnoj šipki. U ovoj metodi, magnetski tok iz krajnjih zavojnica prolazi kroz veliki i mali prsten, a od sredine - kroz dva susjedna. Zbog formiranja neravnomjerne raspodjele udaljenosti stvara se određena neravnoteža magnetskih otpora.

Nameće zasebna ograničenja na projektne izračune i neke načine rada, posebno u praznom hodu. Ali općenito, takva shema magnetskog kruga naširoko se koristi u praksi.

Magnetski krugovi prikazani na gornjim fotografijama napravljeni su od ploča, a zavojnice su postavljene na sastavljene šipke. Ova se tehnologija koristi u automatiziranim tvornicama s velikim parkom strojeva.

U malim industrijama može se koristiti tehnologija ručne montaže zbog praznih traka, kada se zavojnica prvo napravi s namotanom žicom, a zatim se oko nje ugrađuje magnetski krug od trake transformatorskog željeza s uzastopnim zavojima.

Takvi upleteni magnetski krugovi također se izrađuju prema tipu šipke i oklopa.

Za trakastu tehniku ​​dopuštena debljina materijala je 0,2 ili 0,35 mm, a za ugradnju s pločama može se izabrati 0,35 ili 0,5 ili čak i više. To je zbog potrebe čvrstog namotavanja trake između slojeva, što je teško učiniti ručno pri radu s debelim materijalima.

Ako pri namotavanju vrpce na kolut njezina duljina nije dovoljna, dopušteno je na nju spojiti nastavak i pouzdano ga pritisnuti novim slojem. Na isti se način sklapaju ploče šipki i jarmova u lamelnim magnetskim krugovima.U svim tim slučajevima spojevi moraju biti izvedeni minimalnih dimenzija, jer one utječu na ukupni otpor i gubitak energije općenito.

Za točan rad pokušava se izbjeći stvaranje takvih spojeva, a kada ih je nemoguće isključiti, tada se koristi rubno brušenje, postižući blisko prianjanje metala.

Prilikom ručnog sastavljanja strukture prilično je teško precizno usmjeriti ploče jedna prema drugoj. Stoga su u njima izbušene rupe i umetnute igle koje su osiguravale dobro centriranje. Ali ova metoda malo smanjuje područje magnetskog kruga, iskrivljuje prolaz linija sile i magnetski otpor općenito.

Velika automatizirana poduzeća specijalizirana za proizvodnju magnetskih jezgri za precizne transformatore, releje, startere napustila su perforirane rupe unutar ploča i koristila druge tehnologije montaže.

Obložene i prednje konstrukcije

Magnetske jezgre stvorene na temelju ploča mogu se sastaviti odvojenom pripremom šipki jarma i zatim montiranjem zavojnica sa zavojnicama, kao što je prikazano na fotografiji.

Pojednostavljeni dijagram sklopa kundaka prikazan je desno. Može imati ozbiljan nedostatak - "vatra u čeliku", koja se odlikuje izgledom vrtložne struje u jezgri na kritičnu vrijednost kao što je prikazano na slici dolje lijevo s valovitom crvenom linijom. Ovo stvara hitan slučaj.

Ovaj nedostatak se otklanja izolacijskim slojem, koji značajno utječe na povećanje toka magnetiziranja. A to su nepotrebni gubici energije.

U nekim slučajevima potrebno je povećati ovaj razmak kako bi se povećala reaktivnost. Ova tehnika se koristi u induktorima i prigušnicama.

Iz gore navedenih razloga, shema montaže lica koristi se u nekritičnim strukturama. Za točan rad magnetskog kruga koristi se laminirana ploča.

Njegov princip se temelji na jasnoj raspodjeli slojeva i stvaranju jednakih razmaka u šipki i jarmu na način da se tijekom montaže sve stvorene šupljine popune minimalnim spojevima. U ovom slučaju, ploče šipke i jarma su međusobno isprepletene, tvoreći snažnu i krutu strukturu.

Prethodna gornja fotografija prikazuje laminiranu metodu spajanja pravokutnih ploča.Međutim, nagnute strukture, obično stvorene pod 45 stupnjeva, imaju manje gubitke magnetske energije. Koriste se u snažnim magnetskim krugovima energetskih transformatora.

Fotografija prikazuje sklop nekoliko nagnutih ploča s djelomičnim rasterećenjem cjelokupne konstrukcije.

Čak i uz ovu metodu, potrebno je pratiti kvalitetu potpornih površina i odsutnost neprihvatljivih praznina u njima.

Metoda korištenja nagnutih ploča osigurava minimalne gubitke magnetskog toka u kutovima magnetskog kruga, ali značajno komplicira proizvodni proces i tehnologiju montaže. Zbog povećane složenosti rada, koristi se vrlo rijetko.

Metoda laminirane montaže je pouzdanija. Dizajn je robustan, zahtijeva manje dijelova i sastavlja se unaprijed pripremljenom metodom.

Ovom metodom iz ploča se stvara zajednička struktura. Nakon potpune montaže magnetskog kruga, potrebno je ugraditi zavojnicu na njega.

Da biste to učinili, potrebno je rastaviti već sastavljeni gornji jaram, uzastopno uklanjajući sve njegove ploče. Kako bi se uklonila takva nepotrebna operacija, razvijena je tehnologija sastavljanja magnetskog kruga izravno unutar pripremljenih namota sa zavojnicama.

Pojednostavljeni modeli lameliranih konstrukcija

Transformatori male snage često ne zahtijevaju preciznu magnetsku kontrolu. Za njih se izrađuju praznine metodom štancanja prema pripremljenim šablonama, nakon čega slijedi premazivanje izolacijskim lakom i to najčešće jednostrano.

Sklop lijevog magnetskog kruga stvara se umetanjem praznina u zavojnice iznad i ispod, a desni omogućuje savijanje i umetanje središnje šipke u unutarnji otvor zavojnice. U ovim se metodama između potpornih ploča stvara mali zračni raspor.

Nakon sastavljanja kompleta, ploče su čvrsto pritisnute pričvrsnim elementima. Kako bi se smanjile vrtložne struje s magnetskim gubicima, na njih se nanosi sloj izolacije.

Karakteristike magnetskih krugova releja, startera

Principi stvaranja staze za prolaz magnetskog toka ostali su isti. Samo je magnetski krug podijeljen na dva dijela:

1. pokretna;

2. trajno fiksiran.

Kada se pojavi magnetski tok, pomična armatura, zajedno s kontaktima koji su na njoj učvršćeni, biva privučena principom elektromagneta, a kada nestane, vraća se u prvobitno stanje pod djelovanjem mehaničkih opruga.

Kratki spoj

Izmjenična struja stalno se mijenja u veličini i amplitudi. Te se promjene prenose na magnetski tok i pokretni dio armature, koji može zujati i vibrirati. Kako bi se eliminirao ovaj fenomen, magnetski krug se razdvaja umetanjem kratkog spoja.

U njemu se formiraju bifurkacija magnetskog toka i fazni pomak jednog od njegovih dijelova. Zatim, pri prelasku nulte točke jedne grane, u drugoj djeluje sila koja sprječava vibracije i obrnuto.

Magnetske jezgre za istosmjerne uređaje

U tim krugovima nema potrebe baviti se štetnim učincima vrtložnih struja, koje se očituju u harmoničnim sinusoidnim oscilacijama.Za magnetske jezgre ne koriste se sklopovi tankih ploča, već se izrađuju s pravokutnim ili zaobljenim dijelovima metodom jednodijelnih odljevaka.

U ovom slučaju, jezgra na kojoj je zavojnica postavljena je okrugla, a kućište i jaram su pravokutni.

Da bi se smanjila početna vučna sila, zračni raspor između odvojenih dijelova magnetskog kruga je mali.

Magnetski krugovi električnih strojeva

Prisutnost pomičnog rotora koji se okreće u polju statora zahtijeva posebne karakteristike dizajn elektromotora i generatori. Unutar njih potrebno je rasporediti zavojnice kroz koje teče električna struja kako bi se osigurale minimalne dimenzije.

U tu svrhu izrađuju se šupljine za polaganje žica izravno u magnetske krugove. Da biste to učinili, odmah pri utiskivanju ploča u njima se stvaraju kanali, koji su nakon montaže spremni za zavojnice.

Dakle, magnetski krug je sastavni dio mnogih električnih uređaja i služi za prijenos magnetskog toka.