Какво е магнитна верига и къде се използва

Два съставни корена „магнит“ и „проводник“, свързани с буквата „о“, определят предназначението на това електрическо устройство, създадено за надеждно предаване на магнитния поток през специален проводник с минимални или в някои случаи определени загуби.

Електрическата промишленост широко използва взаимната зависимост на електрическата и магнитната енергия, прехода им от едно състояние в друго. На този принцип работят множество трансформатори, дросели, контактори, релета, стартери, електродвигатели, генератори и други подобни устройства.

Техният дизайн включва магнитна верига, която предава магнитен поток, възбуден от преминаването на електрически ток, за по -нататъшно преобразуване на електрическата енергия. Той е един от компонентите на магнитната система на електрическите устройства.

Магнитно ядро ​​на електрически продукт (устройство) (водач на потока на бобината) — магнитна система на електрически продукт (устройство) или набор от няколко негови части под формата на отделна структурна единица (ГОСТ 18311-80).

От какво е направено магнитното ядро

Магнитни характеристики

Веществата, които са включени в неговия дизайн, могат да имат различни магнитни свойства. Обикновено те се класифицират в 2 вида:

1. слабо магнитни;

2. силно магнетичен.

За да ги разграничим, се използва терминът «Магнитна пропускливост µ», която определя зависимостта на създадената магнитна индукция B (сила) от стойността на приложената сила H.

Горната графика показва, че феромагнетиците имат силно изразени магнитни свойства, докато те са слаби при парамагнетиците и диамагнетиците.

Индукцията на феромагнетици с по -нататъшно увеличаване на напрежението обаче започва да намалява, като има една изразена точка с максимална стойност, която характеризира момента на насищане на веществото. Използва се при изчисляване и работа на магнитни вериги.

След прекратяване на действието на напрежение, част от магнитните свойства остават с веществото и ако към него се приложи противоположно поле, тогава част от енергията му ще бъде изразходвана за преодоляване на тази фракция.

Следователно, във вериги на променливо електромагнитно поле има изоставане на индукция от приложената сила. Подобна зависимост от намагнитването на веществото на феромагнетиците се характеризира с графика, наречена хистерезис.

На него точките Нк показват ширината на контура, която характеризира остатъчния магнетизъм (принудителна сила). По своите размери феромагнетиците се разделят на две категории:

1. мека, с характеристика на тясна бримка;

2. твърди, с висока принудителна сила.

Първата категория включва меки сплави от желязо и пермола. Те се използват за производство на ядра за трансформатори, електродвигатели и алтернатори, тъй като създават минимален разход на енергия за обръщане на намагнитването.

Твърдите феромагнити, изработени от въглеродни стомани и специални сплави, се използват в различни конструкции на постоянни магнити.

При избора на материал за магнитна верига се вземат предвид загубите за:

• хистерезис;

• вихрови токове, генерирани от действието на ЕМП, индуцирано от магнитния поток;

• последствие поради магнитен вискозитет.

Материали (редактиране)

Характеристики на сплавите

За конструкциите на магнитни вериги, работещи на променлив ток, се произвеждат специални марки от листова или навита тънкостенна стомана с различна степен на легиращи добавки, които се произвеждат чрез студено или горещо валцуване. Освен това студено валцуваната стомана е по-скъпа, но има по-малко индукционни загуби.

Стоманените листове и намотки се обработват механично в плочи или ленти. Те са покрити със слой лак за защита и изолация. Двустранното покритие е по-надеждно.

За релета, стартери и контактори, работещи в DC вериги, магнитните жили се отливат в плътни блокове.

Променливотокови вериги

Магнитни жила на трансформатори

Еднофазни устройства

Сред тях са често срещани два типа магнитни вериги:

1. пръчка;

2. брониран.

Първият тип е направен с два пръта, на всеки от които отделно се поставят две намотки с намотки с високо или ниско напрежение. Ако една намотка на НН и НН е поставена върху пръта, тогава възникват големи потоци разсейване на енергия и компонентът на реактивното съпротивление се увеличава.

Магнитният поток, преминаващ по прътите, се затваря от горния и долния хомот.

Бронираният тип има прът с намотки и хомоти, от които магнитният поток се раздвоява на две половини. Следователно неговата площ е два пъти по -напречно сечение на игото. Такива конструкции се срещат по-често в трансформатори с ниска мощност, където върху конструкцията не се създават големи топлинни натоварвания.

Силовите трансформатори изискват голяма охлаждаща повърхност с намотки поради преобразуването на по -високи натоварвания. Сводната схема е по -подходяща за тях.

Трифазни устройства

За тях можете да използвате три еднофазни магнитни вериги, разположени на една трета от обиколката, или да съберете намотки на общо желязо в техните клетки.

Ако разгледаме обща магнитна верига от три еднакви структури, разположени под ъгъл от 120 градуса, както е показано в горния ляв ъгъл на картината, тогава вътре в централната пръчка общият магнитен поток ще бъде балансиран и равен на нула.

На практика обаче по -често се използва опростен дизайн, разположен в една и съща равнина, когато три различни намотки са разположени на отделен прът. При този метод магнитният поток от крайните бобини преминава по големия и малкия пръстен, а от средния — по два съседни. Поради образуването на неравномерно разпределение на разстоянията се създава известен дисбаланс на магнитните съпротивления.

Той налага отделни ограничения за проектни изчисления и някои режими на работа, особено на празен ход. Но като цяло такава схема на магнитната верига се използва широко в практиката.

Магнитните вериги, показани на горните снимки, са направени от плочи, а на сглобените пръти са поставени бобини. Тази технология се използва в автоматизирани заводи с голям машинен парк.

В малките индустрии технологията за ръчно сглобяване може да се използва поради заготовки на лента, когато първоначално се прави намотка с навита жица, а след това около нея се монтира магнитна верига от лента от трансформаторно желязо с последователни завъртания.

Такива усукани магнитни вериги се създават и според щангата и бронирания тип.

За лентовата технология допустимата дебелина на материала е 0,2 или 0,35 мм, а за монтаж с плочи може да се избере 0,35 или 0,5 или дори повече. Това се дължи на необходимостта плътно да се навива лентата между слоевете, което е трудно да се направи ръчно при работа с дебели материали.

Ако при навиване на лентата върху макара дължината й не е достатъчна, тогава е позволено да се присъедини към нея продължение и надеждно да се притисне с нов слой. По същия начин плочите от пръти и игове се сглобяват в ламелни магнитни вериги.Във всички тези случаи фугите трябва да бъдат направени с минимални размери, тъй като те влияят върху общото нежелание и загубата на енергия като цяло.

За точна работа създаването на такива фуги се опитва да бъде избегнато и когато е невъзможно да се изключат, тогава те използват шлайфане на ръбовете, постигайки плътно прилягане на метала.

При ръчно сглобяване на конструкция е доста трудно точно да се ориентират плочите една към друга. Поради това в тях бяха направени дупки и бяха поставени щифтове, които осигуриха добро центриране. Но този метод леко намалява площта на магнитната верига, изкривява преминаването на силовите линии и магнитното съпротивление като цяло.

Големи автоматизирани предприятия, специализирани в производството на магнитни жила за прецизни трансформатори, релета, стартери, са изоставили перфориращите отвори вътре в плочите и използват други технологии за сглобяване.

Облицовани и челни конструкции

Магнитните ядра, създадени на базата на плочи, могат да бъдат сглобени чрез отделно приготвяне на яремните пръти и след това монтиране на бобини с намотки, както е показано на снимката.

Опростена диаграма за сглобяване на дупе е показана вдясно. Тя може да има сериозен недостатък — «пожар в стомана», който се характеризира с появата вихрови токове в сърцевината до критичната стойност, както е показано на снимката по -долу вляво с вълнообразна червена линия. Това създава извънредна ситуация.

Този дефект се елиминира с изолационен слой, който влияе значително върху увеличаването на намагнитващия поток. А това са излишни загуби на енергия.

В някои случаи е необходимо да се увеличи тази празнина, за да се увеличи реактивността. Тази техника се използва в индуктори и дросели.

По изброените по-горе причини схемата за сглобяване на челно се използва в некритични структури. За точна работа на магнитната верига се използва ламинирана плоча.

Принципът му се основава на ясно разпределение на слоевете и създаване на равни празнини в пръта и хомота по такъв начин, че по време на монтажа всички създадени кухини да се запълнят с минимални фуги. В този случай плочите на пръта и игото се преплитат помежду си, образувайки здрава и твърда структура.

Предишната горна снимка показва ламиниран метод за свързване на правоъгълни плочи. Въпреки това, косите структури, обикновено създадени на 45 градуса, имат по -малки загуби на магнитна енергия. Те се използват в мощни магнитни вериги на силови трансформатори.

Снимката показва сглобяването на няколко коси плочи с частично разтоварване на цялостната конструкция.

Дори при този метод е необходимо да се следи качеството на опорните повърхности и липсата на неприемливи празнини в тях.

Методът на използване на наклонени плочи осигурява минимални загуби на магнитен поток в ъглите на магнитната верига, но значително усложнява производствения процес и технологията на сглобяване. Поради повишената сложност на работата, тя се използва много рядко.

Методът на ламинирано сглобяване е по -надежден. Дизайнът е здрав, изисква по-малко части и се сглобява по предварително подготвен метод.

С този метод се създава обща структура от плочите. След пълното сглобяване на магнитната верига става необходимо да се монтира намотката върху нея.

За да направите това, е необходимо да разглобите вече сглобения горен хомот, като последователно премахвате всичките му плочи. За да се премахне такава ненужна операция, технологията за сглобяване на магнитна верига е разработена директно вътре в подготвените намотки с намотки.

Опростени модели на ламинирани конструкции

Трансформаторите с ниска мощност често не изискват точно магнитно управление. За тях се създават заготовки с помощта на методи за щамповане според подготвени шаблони, последвано от покритие с изолационен лак и най -често от едната страна.

Лявият монтаж на магнитната верига е създаден чрез поставяне на заготовки в бобините отгоре и отдолу, а десният ви позволява да огънете и вмъкнете централния прът във вътрешния отвор на намотката. При тези методи се образува малка въздушна междина между опорните плочи.

След сглобяването на комплекта плочите се притискат плътно от крепежните елементи. За да се намалят вихровите токове с магнитни загуби, върху тях се нанася слой изолация.

Характеристики на магнитни вериги на релета, стартери

Принципите на създаване на път за преминаване на магнитния поток останаха същите. Само магнитната верига е разделена на две части:

1. подвижен;

2. трайно фиксиран.

Когато възникне магнитен поток, подвижната арматура, заедно с фиксираните върху нея контакти, се привлича от принципа на електромагнит, а когато изчезне, се връща в първоначалното си състояние под действието на механични пружини.

Късо съединение

Променливият ток постоянно се променя по величина и амплитуда. Тези промени се предават на магнитния поток и движещата се част на котвата, която може да бръмчи и да вибрира. За да се премахне това явление, магнитната верига се разделя чрез вмъкване на късо съединение.

В него се образуват бифуркация на магнитния поток и фазово изместване на една от неговите части. След това, при пресичане на нулевата точка на един клон, във втория действа сила, предотвратяваща вибрациите, и обратно.

Магнитни ядра за DC устройства

В тези вериги няма нужда да се справяте с вредните ефекти на вихровите токове, които се проявяват в хармонични синусоидални трептения. За магнитни жила не се използват комплекти от тънки плочи, но те са направени с правоъгълни или заоблени части по метода на отливките от една част.

В този случай сърцевината, върху която е монтирана намотката, е кръгла, а корпусът и хомотът са правоъгълни.

За да се намали първоначалното усилие на теглене, въздушната междина между разведените части на магнитната верига е малка.

Магнитни вериги на електрически машини

Наличието на подвижен ротор, който се върти в полето на статора, налага специални характеристики конструкции на електродвигатели и генератори. Вътре в тях е необходимо да се подредят намотките, през които протича електрическият ток, така че да се осигурят минималните размери.

За тази цел се правят кухини за полагане на проводници директно в магнитните вериги. За да направите това, веднага при щамповането на плочите в тях се създават канали, които след сглобяване представляват готови линии за намотките.

По този начин магнитната верига е неразделна част от много електрически устройства и служи за предаване на магнитен поток.