Ce este un circuit magnetic și unde este utilizat

Ce este un circuit magnetic și unde este utilizatDouă rădăcini compuse „magnet” și „conductor” conectate prin litera „o” determină scopul acestui dispozitiv electric, creat pentru a transmite în mod fiabil fluxul magnetic printr-un conductor special cu pierderi minime sau în unele cazuri anumite.

Industria electrică folosește pe scară largă interdependența energiei electrice și magnetice, trecerea lor de la o stare la alta. Multe transformatoare, șocuri, contactoare, relee, demaroare, motoare electrice, generatoare și alte dispozitive similare funcționează pe acest principiu.

Designul lor include un circuit magnetic care transmite un flux magnetic excitat de trecerea curentului electric pentru a converti în continuare energia electrică. Este una dintre componentele sistemului magnetic al dispozitivelor electrice.

Miezul magnetic al unui produs electric (dispozitiv) (ghid de flux al bobinei) - un sistem magnetic al unui produs electric (dispozitiv) sau un set de mai multe părți ale acestuia sub forma unei unități structurale separate (GOST 18311-80).

Din ce este format miezul magnetic?

Caracteristici magnetice

Substanțele care sunt incluse în designul său pot avea proprietăți magnetice diferite. Ele sunt de obicei clasificate în 2 tipuri:

1. slab magnetic;

2. foarte magnetic.

Pentru a le deosebi, se folosește termenul „Permeabilitatea magnetică µ”, care determină dependența inducției magnetice create B (forță) de valoarea forței aplicate H.

Dependența inducției magnetice de intensitate

Graficul de mai sus arată că feromagneții au proprietăți magnetice puternice, în timp ce sunt slabi în paramagneți și diamagneți.

Totuși, inducerea feromagneților cu o creștere suplimentară a tensiunii începe să scadă, având un punct pronunțat cu o valoare maximă care caracterizează momentul de saturație a substanței. Este utilizat în calculul și funcționarea circuitelor magnetice.

După încetarea acțiunii tensiunii, o parte din proprietățile magnetice rămâne substanței, iar dacă i se aplică un câmp opus, atunci o parte din energia sa va fi cheltuită pentru a depăși această fracție.

Prin urmare, în circuitele de câmp electromagnetic alternant există un întârziere de inducție din forța aplicată. O dependență similară de magnetizarea substanței feromagneților este caracterizată printr-un grafic numit histerezis.

Dependența magnetizării unei substanțe cu histerezis

Pe ea, punctele Hk arată lățimea conturului care caracterizează magnetismul rezidual (forța coercitivă). În funcție de dimensiunea lor, feromagneții sunt împărțiți în două categorii:

1. moale, caracterizată printr-o buclă îngustă;

2. dur, cu forță coercitivă mare.

Prima categorie include aliajele moi de fier și permola. Sunt folosite pentru a face miezuri pentru transformatoare, motoare electrice și alternatoare, deoarece creează o cheltuială minimă de energie pentru a inversa magnetizarea.

Feromagneții duri din oțel carbon și aliaje speciale sunt utilizați în diferite modele de magneti permanenți.

Atunci când alegeți un material pentru un circuit magnetic, pierderile sunt luate în considerare pentru:

  • histerezis;

  • curenți turbionari generați de acțiunea EMF indusă de fluxul magnetic;

  • consecinta datorita vascozitatii magnetice.

Materiale (editare)

Caracteristicile aliajelor

Pentru proiectele de circuite magnetice de curent alternativ, clasele speciale de tablă sau oțel cu pereți subțiri spiralat sunt produse cu diferite grade de adiții de aliere, care sunt produse prin laminare la rece sau la cald. De asemenea, oțelul laminat la rece este mai scump, dar are mai puține pierderi prin inducție.

Tablele și bobinele de oțel sunt prelucrate în plăci sau benzi. Sunt acoperite cu un strat de lac pentru protecție și izolare. Acoperirea față-verso este mai fiabilă.

Pentru relee, demaroare și contactoare care funcționează în circuite de curent continuu, miezurile magnetice sunt turnate în blocuri solide.

circuite AC

Miezuri magnetice ale transformatoarelor

Dispozitive monofazate

Printre acestea, două tipuri de circuite magnetice sunt comune:

1. băţ;

2. Blindat.

Primul tip este realizat cu două tije, pe fiecare dintre care două bobine cu bobine de înaltă sau joasă tensiune sunt plasate separat. Dacă o bobină LV și LV este plasată pe bară, atunci au loc fluxuri mari de disipare a energiei și componenta de reactanță crește.

Fluxul magnetic care trece prin tije este închis de jugul superior și inferior.

Tipuri de circuite magnetice monofazate

Tipul blindat are o tijă cu bobine și juguri din care fluxul magnetic se împarte în două jumătăți. Prin urmare, aria sa este de două ori mai mare decât secțiunea transversală a jugului.Astfel de structuri se găsesc mai des în transformatoarele de putere redusă, unde sarcinile termice mari nu sunt create pe structură.

Transformatoarele de putere necesită o suprafață mare de răcire cu înfășurări din cauza conversiei sarcinilor mai mari. Schema consolidată este mai potrivită pentru ei.

Dispozitive trifazate

Pentru ei, puteți folosi trei circuite magnetice monofazate situate la o treime din circumferință sau puteți colecta bobine de fier comun în cuștile lor.

Tipuri de circuite magnetice trifazate

Dacă luăm în considerare un circuit magnetic comun de trei structuri identice situate la un unghi de 120 de grade, așa cum se arată în colțul din stânga sus al imaginii, atunci în interiorul tijei centrale fluxul magnetic total va fi echilibrat și egal cu zero.

În practică, totuși, este mai des utilizat un design simplificat situat în același plan, atunci când trei înfășurări diferite sunt situate pe o tijă separată. În această metodă, fluxul magnetic de la bobinele de capăt trece prin inelele mari și mici, iar din mijloc - prin două adiacente. Datorită formării unei distribuții neuniforme a distanțelor, se creează un anumit dezechilibru al rezistențelor magnetice.

Impune restricții separate asupra calculelor de proiectare și a unor moduri de funcționare, în special la ralanti. Dar, în general, o astfel de schemă a circuitului magnetic este utilizată pe scară largă în practică.

Circuitele magnetice prezentate în fotografiile de mai sus sunt făcute din plăci, iar bobinele sunt plasate pe tijele asamblate. Această tehnologie este utilizată în fabricile automatizate cu un parc de utilaje mare.

În industriile mici, tehnologia de asamblare manuală poate fi utilizată datorită semifabricatelor de bandă, atunci când o bobină este realizată inițial cu un fir bobinat, iar apoi este instalat un circuit magnetic în jurul acesteia dintr-o bandă de fier transformator cu spire succesive.

Miezuri magnetice cu bare răsucite și tipuri blindate

Astfel de circuite magnetice răsucite sunt create și în funcție de bară și tipul blindat.

Pentru tehnologia bandă grosimea admisă a materialului este de 0,2 sau 0,35 mm, iar pentru instalarea cu plăci se poate alege 0,35 sau 0,5 sau chiar mai mult. Acest lucru se datorează necesității de a înfășura strâns banda între straturi, ceea ce este dificil de făcut manual atunci când lucrați cu materiale groase.

Dacă, atunci când înfășurați banda pe o bobină, lungimea acesteia nu este suficientă, atunci este permis să se alăture acesteia o extensie și să o apăsați în mod fiabil cu un nou strat. La fel, plăci de tije și juguri sunt asamblate în circuite magnetice lamelare.În toate aceste cazuri, îmbinările trebuie realizate cu dimensiuni minime, deoarece afectează reluctanța totală și pierderea de energie în general.

Pentru o muncă precisă, se încearcă să se evite crearea unor astfel de îmbinări, iar atunci când este imposibil să le excludă, atunci folosesc șlefuirea marginilor, realizând o potrivire strânsă a metalului.

Când asamblați manual o structură, este destul de dificil să orientați cu precizie plăcile unele față de altele. Prin urmare, s-au făcut găuri în ele și s-au introdus știfturi, care au asigurat o bună centrare. Dar această metodă reduce ușor aria circuitului magnetic, distorsionează trecerea liniilor de forță și rezistența magnetică în general.

Efectul găurilor traversante asupra reticenței

Marile întreprinderi automatizate specializate în producția de miezuri magnetice pentru transformatoare de precizie, relee, demaroare au abandonat orificiile de perforare din interiorul plăcilor și folosesc alte tehnologii de asamblare.

Constructii placate si frontale

Miezurile magnetice create pe bază de plăci pot fi asamblate prin pregătirea separată a barelor jugului și apoi montarea bobinelor cu bobine, așa cum se arată în fotografie.

Tipuri de asamblare a plăcilor în circuitul magnetic

O diagramă simplificată a ansamblului cap la cap este prezentată în dreapta. Poate avea un dezavantaj serios - „foc în oțel”, care se caracterizează prin aspect curenți turbionari în miez la valoarea critică, așa cum se arată în imaginea de mai jos din stânga cu o linie roșie ondulată. Acest lucru creează o urgență.

Tipuri de conectare la capăt a jugului și tijei în circuitul magnetic

Acest defect este eliminat cu un strat izolator, care afectează semnificativ creșterea fluxului de magnetizare. Și acestea sunt pierderi inutile de energie.

În unele cazuri, este necesară creșterea acestui decalaj pentru a crește reactivitatea. Această tehnică este utilizată în inductori și șocuri.

Din motivele enumerate mai sus, schema de asamblare a feței este utilizată în structurile necritice. Pentru funcționarea precisă a circuitului magnetic, se utilizează o placă laminată.

Principiul său se bazează pe o distribuție clară a straturilor și pe crearea unor goluri egale în tijă și jug, astfel încât în ​​timpul asamblarii toate cavitățile create să fie umplute cu îmbinări minime. În acest caz, plăcile tijei și jugul sunt împletite între ele, formând o structură puternică și rigidă.

Fotografia anterioară de mai sus arată o metodă laminată de conectare a plăcilor dreptunghiulare.Cu toate acestea, structurile înclinate, create de obicei la 45 de grade, au pierderi mai mici de energie magnetică. Ele sunt utilizate în circuitele magnetice puternice ale transformatoarelor de putere.

Fotografia prezintă asamblarea mai multor plăci înclinate cu descărcare parțială a structurii generale.

Asamblarea conductorului magnetic cu plăci înclinate prin metoda laminată

Chiar și cu această metodă, este necesar să se monitorizeze calitatea suprafețelor de sprijin și absența unor goluri inacceptabile în acestea.

Metoda de utilizare a plăcilor înclinate asigură pierderi minime de flux magnetic în colțurile circuitului magnetic, dar complică semnificativ procesul de producție și tehnologia de asamblare. Datorită complexității crescute a lucrării, este folosit foarte rar.

Metoda de asamblare laminată este mai fiabilă. Designul este robust, necesită mai puține piese și este asamblat folosind o metodă pregătită în prealabil.

Cu această metodă, se creează o structură comună din plăci. După asamblarea completă a circuitului magnetic, devine necesară instalarea bobinei pe acesta.

Schema de stratificare a circuitului magnetic

Pentru a face acest lucru, este necesar să dezasamblați jugul superior deja asamblat, îndepărtând succesiv toate plăcile acestuia. Pentru a elimina o astfel de operațiune inutilă, tehnologia de asamblare a unui circuit magnetic a fost dezvoltată direct în interiorul înfășurărilor pregătite cu bobine.

Modele simplificate de structuri laminate

Transformatoarele de putere mică nu necesită adesea un control magnetic precis. Pentru ei, semifabricatele sunt create folosind metode de ștanțare conform șabloanelor pregătite, urmate de acoperirea cu lac izolant și cel mai adesea pe o singură față.

Modele simplificate de fire magnetice laminate

Ansamblul circuitului magnetic din stânga este creat prin introducerea semifabricatelor în bobinele de deasupra și dedesubt, iar cel din dreapta vă permite să îndoiți și să introduceți tija centrală în orificiul interior al bobinei. În aceste metode, între plăcile suport se formează un mic spațiu de aer.

După asamblarea setului, plăcile sunt presate strâns de elementele de fixare. Pentru a reduce curenții turbionari cu pierderi magnetice, li se aplică un strat de izolație.

Caracteristicile circuitelor magnetice ale releelor, demaroarelor

Principiile creării unei căi pentru trecerea fluxului magnetic au rămas aceleași. Numai circuitul magnetic este împărțit în două părți:

1. mobil;

2. fixat permanent.

Când apare un flux magnetic, armătura mobilă, împreună cu contactele fixate pe ea, este atrasă de principiul unui electromagnet, iar când dispare, revine la starea inițială sub acțiunea arcurilor mecanice.

Circuit magnetic compozit cu parte mobilă

Scurt circuit

Curentul alternativ se schimbă constant în mărime și amplitudine. Aceste modificări sunt transmise fluxului magnetic și părții mobile a armăturii, care pot zumzea și vibra. Pentru a elimina acest fenomen, circuitul magnetic este separat prin introducerea unui scurtcircuit.

Scurt circuit

În el se formează o bifurcare a fluxului magnetic și o defazare a uneia dintre părțile sale. Apoi, la traversarea punctului zero al unei ramuri, în a doua acționează o forță de prevenire a vibrațiilor și invers.

Miezuri magnetice pentru dispozitive DC

În aceste circuite, nu este nevoie să se ocupe de efectele nocive ale curenților turbionari, care se manifestă prin oscilații sinusoidale armonice.Pentru miezurile magnetice nu se folosesc ansambluri de plăci subțiri, dar sunt realizate cu piese dreptunghiulare sau rotunjite prin metoda turnărilor dintr-o singură bucată.

În acest caz, miezul pe care este montată bobina este rotund, iar carcasa și jugul sunt dreptunghiulare.

Relee și contactoare DC

Pentru a reduce forța inițială de tragere, spațiul de aer dintre părțile separate ale circuitului magnetic este mic.

Circuite magnetice ale mașinilor electrice

Prezența unui rotor mobil care se rotește în câmpul statorului necesită caracteristici speciale proiecte de motoare electrice și generatoare. In interiorul acestora este necesara aranjarea bobinelor prin care circula curentul electric, astfel incat sa se asigure dimensiunile minime.

În acest scop, se realizează cavități pentru pozarea firelor direct în circuitele magnetice. Pentru a face acest lucru, imediat la ștanțarea plăcilor, în ele sunt create canale, care după asamblare sunt linii gata pentru bobine.

Mașină electrică

Astfel, circuitul magnetic este o parte integrantă a multor dispozitive electrice și servește la transmiterea fluxului magnetic.

Vă sfătuim să citiți:

De ce este curentul electric periculos?