Kas yra magnetinė grandinė ir kur ji naudojama

Dvi sudėtinės šaknys „magnetas“ ir „laidininkas“, sujungtos raide „o“, lemia šio elektros prietaiso paskirtį, sukurtą patikimai perduoti magnetinį srautą specialiu laidininku su minimaliais arba kai kuriais atvejais tam tikrais nuostoliais.

Elektros pramonėje plačiai naudojama elektros ir magnetinės energijos tarpusavio priklausomybė, jų perėjimas iš vienos būsenos į kitą. Šiuo principu veikia daugelis transformatorių, droselių, kontaktorių, relių, starterių, elektros variklių, generatorių ir kitų panašių įrenginių.

Jų konstrukcija apima magnetinę grandinę, kuri perduoda elektros srovės sužadintą magnetinį srautą, kad toliau konvertuotų elektros energiją. Tai vienas iš elektros prietaisų magnetinės sistemos komponentų.

Elektros gaminio (įrenginio) magnetinė šerdis (ritės srauto kreiptuvas) - elektros gaminio (įrenginio) magnetinė sistema arba kelių jo dalių rinkinys atskiro struktūrinio mazgo pavidalu (GOST 18311-80).

Iš ko pagaminta magnetinė šerdis?

Magnetinės charakteristikos

Medžiagos, įtrauktos į jo dizainą, gali turėti skirtingas magnetines savybes. Paprastai jie skirstomi į 2 tipus:

1. silpnai magnetinis;

2. labai magnetinis.

Norint juos atskirti, vartojamas terminas „Magnetinis pralaidumas µ“, kuri lemia sukurtos magnetinės indukcijos B (jėgos) priklausomybę nuo veikiančios jėgos H vertės.

Aukščiau pateikta diagrama rodo, kad feromagnetai turi stiprias magnetines savybes, o paramagnetai ir diamagnetai yra silpni.

Tačiau feromagnetų indukcija toliau didėjant įtampai pradeda mažėti, turėdama ryškų tašką su didžiausia verte, apibūdinančia medžiagos prisotinimo momentą. Jis naudojamas skaičiuojant ir eksploatuojant magnetines grandines.

Pasibaigus įtampos veikimui, dalis magnetinių savybių lieka su medžiaga, o jei jai taikomas priešingas laukas, tai dalis jos energijos bus išleista šiai daliai įveikti.

Todėl kintamo elektromagnetinio lauko grandinėse yra indukcijos atsilikimas nuo veikiančios jėgos. Panaši priklausomybė nuo feromagnetų medžiagos įmagnetinimo apibūdinama grafiku, vadinamu isterezė.

Ant jo taškai Hk rodo kontūro plotį, apibūdinantį liekamąjį magnetizmą (koercinę jėgą). Pagal dydį feromagnetai skirstomi į dvi kategorijas:

1. minkštas, pasižymintis siaura kilpa;

2. kietas, su didele prievartos jėga.

Pirmajai kategorijai priskiriami minkštieji geležies ir permolės lydiniai. Jie naudojami transformatorių, elektros variklių ir generatorių šerdims gaminti, nes sukuria minimalias energijos sąnaudas įmagnetinimui pakeisti.

Kietieji feromagnetai, pagaminti iš anglinio plieno ir specialių lydinių, naudojami įvairiose nuolatinių magnetų konstrukcijose.

Renkantis medžiagą magnetinei grandinei, atsižvelgiama į nuostolius:

• histerezė;

• sūkurinės srovės, susidarančios veikiant EML, sukeltos magnetinio srauto;

• pasekmė dėl magnetinio klampumo.

Medžiaga (redaguoti)

Lydinių charakteristikos

Kintamosios srovės magnetinių grandinių konstrukcijoms gaminamos specialios lakštinio arba ritinio plonasienio plieno rūšys su įvairaus laipsnio legiravimo priedais, kurie gaminami šalto arba karšto valcavimo būdu. Be to, šaltai valcuotas plienas yra brangesnis, tačiau turi mažiau indukcijos nuostolių.

Plieno lakštai ir ritės apdirbami į plokštes arba juosteles. Jie yra padengti lako sluoksniu apsaugai ir izoliacijai. Dvipusis padengimas yra patikimesnis.

Relių, starterių ir kontaktorių, veikiančių nuolatinės srovės grandinėse, magnetinės šerdys yra išlietos į vientisus blokus.

AC grandinės

Transformatorių magnetinės šerdys

Vienfaziai įrenginiai

Tarp jų yra dviejų tipų magnetinės grandinės:

1. lazda;

2. Šarvuoti.

Pirmasis tipas yra pagamintas iš dviejų strypų, ant kurių kiekvieno atskirai yra dvi ritės su aukštos arba žemos įtampos ritėmis. Jei ant strypo dedama LV ir LV ritė, atsiranda dideli energijos išsklaidymo srautai ir padidėja reaktyvumo komponentas.

Magnetinis srautas, einantis per strypus, uždaromas viršutiniu ir apatiniu jungu.

Šarvuotasis tipas turi strypą su ritėmis ir jungomis, iš kurių magnetinis srautas skyla į dvi dalis. Todėl jo plotas yra du kartus didesnis už jungo skerspjūvį.Tokios konstrukcijos dažniau aptinkamos mažos galios transformatoriuose, kur ant konstrukcijos nesukuriamos didelės šiluminės apkrovos.

Galios transformatoriams reikalingas didelis aušinimo paviršius su apvijomis dėl didesnių apkrovų konvertavimo. Jiems labiau tinka konsoliduota schema.

Trifaziai įrenginiai

Jiems galite naudoti tris vienfazes magnetines grandines, esančias trečdalyje perimetro, arba surinkti įprastos geležies ritinius savo narveliuose.

Jei apsvarstysime bendrą trijų identiškų struktūrų, esančių 120 laipsnių kampu, magnetinę grandinę, kaip parodyta viršutiniame kairiajame paveikslėlio kampe, tada centrinio strypo viduje bendras magnetinis srautas bus subalansuotas ir lygus nuliui.

Tačiau praktikoje dažniau naudojamas supaprastintas dizainas, esantis toje pačioje plokštumoje, kai ant atskiro strypo yra trys skirtingos apvijos. Taikant šį metodą, magnetinis srautas iš galinių ritinių praeina per didelius ir mažus žiedus, o iš vidurio - per du gretimus. Dėl netolygaus atstumų pasiskirstymo susidarymo susidaro tam tikras magnetinių varžų disbalansas.

Tai nustato atskirus apribojimus projektiniams skaičiavimams ir kai kuriems darbo režimams, ypač tuščiąja eiga. Tačiau apskritai tokia magnetinės grandinės schema yra plačiai naudojama praktikoje.

Aukščiau pateiktose nuotraukose parodytos magnetinės grandinės yra pagamintos iš plokščių, o ant surinktų strypų dedamos ritės. Ši technologija naudojama automatizuotose gamyklose su dideliu technikos parku.

Mažose pramonės šakose dėl juostos ruošinių galima naudoti rankinio surinkimo technologiją, kai iš pradžių ritė daroma suvyniota viela, o po to aplink ją iš transformatorinės geležies juostos su nuosekliais posūkiais įrengiama magnetinė grandinė.

Tokios susuktos magnetinės grandinės taip pat kuriamos pagal strypą ir šarvuotą tipą.

Juostų technologijai leistinas medžiagos storis yra 0,2 arba 0,35 mm, o montavimui su plokštėmis galima pasirinkti 0,35 arba 0,5 ar net daugiau. Taip yra dėl to, kad reikia sandariai suvynioti juostą tarp sluoksnių, o tai sunku padaryti rankiniu būdu dirbant su storomis medžiagomis.

Jei vyniojant juostą ant ritės jos ilgio nepakanka, tada prie jos leidžiama prijungti pratęsimą ir patikimai prispausti nauju sluoksniu. Lygiai taip pat strypų ir jungų plokštės surenkamos į lamelines magnetines grandines.Visais šiais atvejais jungtys turi būti padarytos minimaliais matmenimis, nes jos turi įtakos bendram pasipriešinimui ir energijos nuostoliams apskritai.

Tiksliam darbui stengiamasi vengti tokių jungčių sudarymo, o kai jų neįmanoma atmesti, tada naudojamas briaunų šlifavimas, siekiant glaudaus metalo prigludimo.

Rankiniu būdu surenkant konstrukciją, gana sunku tiksliai orientuoti plokštes viena į kitą. Todėl juose buvo išgręžtos skylės ir įkišti kaiščiai, kurie užtikrino gerą centravimą. Tačiau šis metodas šiek tiek sumažina magnetinės grandinės plotą, iškraipo jėgos linijų praėjimą ir magnetinį pasipriešinimą apskritai.

Didelės automatizuotos įmonės, besispecializuojančios tiksliųjų transformatorių, relių, starterių magnetinių šerdžių gamyboje, atsisakė perforuojamų skylių plokščių viduje ir naudoja kitas surinkimo technologijas.

Apkaltos ir priekinės konstrukcijos

Magnetines šerdis, sukurtas plokščių pagrindu, galima surinkti atskirai paruošus jungo strypus, o po to sumontuojant ritinius su ritėmis, kaip parodyta nuotraukoje.

Supaprastinta užpakalio surinkimo schema parodyta dešinėje. Jis gali turėti rimtą trūkumą - „plieno ugnis“, kuriai būdinga išvaizda sūkurinės srovės šerdyje iki kritinės vertės, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, kairėje su banguota raudona linija. Tai sukuria avarinę situaciją.

Šis defektas pašalinamas izoliaciniu sluoksniu, kuris reikšmingai įtakoja įmagnetinimo srauto padidėjimą. Ir tai yra bereikalingas energijos praradimas.

Kai kuriais atvejais būtina padidinti šį tarpą, kad padidėtų reaktyvumas. Ši technika naudojama induktoriuose ir droseliuose.

Dėl aukščiau išvardytų priežasčių veido surinkimo schema naudojama nekritinėse konstrukcijose. Tiksliam magnetinės grandinės veikimui naudojama laminuota plokštė.

Jo principas pagrįstas aiškiu sluoksnių paskirstymu ir vienodų tarpų sukūrimu strype ir junge taip, kad surinkimo metu visos sukurtos ertmės būtų užpildytos minimaliomis jungtimis. Šiuo atveju strypo ir jungo plokštės yra susipynusios viena su kita, sudarydamos tvirtą ir standžią struktūrą.

Ankstesnėje nuotraukoje parodytas laminuotas stačiakampių plokščių sujungimo būdas.Tačiau nuožulnios konstrukcijos, paprastai sukurtos 45 laipsnių kampu, turi mažesnius magnetinės energijos nuostolius. Jie naudojami galingose ​​galios transformatorių magnetinėse grandinėse.

Nuotraukoje parodytas kelių pasvirusių plokščių surinkimas su daliniu bendros konstrukcijos iškrovimu.

Net ir naudojant šį metodą, būtina stebėti atraminių paviršių kokybę ir ar juose nėra nepriimtinų spragų.

Pasvirusių plokščių panaudojimo būdas užtikrina minimalius magnetinio srauto nuostolius magnetinės grandinės kampuose, tačiau gerokai apsunkina gamybos procesą ir surinkimo technologiją. Dėl padidėjusio darbo sudėtingumo jis naudojamas labai retai.

Laminuoto surinkimo būdas yra patikimesnis. Konstrukcija yra tvirta, jai reikia mažiau dalių ir surenkama naudojant iš anksto paruoštą metodą.

Šiuo metodu iš plokščių sukuriama bendra struktūra. Visiškai sumontavus magnetinę grandinę, ant jos reikia sumontuoti ritę.

Norėdami tai padaryti, būtina išardyti jau surinktą viršutinį jungą, paeiliui nuimant visas jo plokštes. Siekiant pašalinti tokią nereikalingą operaciją, magnetinės grandinės surinkimo technologija buvo sukurta tiesiai paruoštų apvijų su ritėmis viduje.

Supaprastinti laminuotų konstrukcijų modeliai

Mažos galios transformatoriams dažnai nereikia tikslaus magnetinio valdymo. Jiems ruošiniai kuriami štampavimo metodais pagal paruoštus šablonus, po to dengiamas izoliaciniu laku ir dažniausiai iš vienos pusės.

Kairysis magnetinės grandinės mazgas sukuriamas įdedant ruošinius į ritinius viršuje ir apačioje, o dešinysis leidžia sulenkti ir įkišti centrinį strypą į vidinę ritės angą. Taikant šiuos metodus, tarp atraminių plokščių susidaro nedidelis oro tarpas.

Surinkus rinkinį, plokštės tvirtai prispaudžiamos tvirtinimo detalėmis. Siekiant sumažinti sūkurines sroves su magnetiniais nuostoliais, ant jų uždedamas izoliacijos sluoksnis.

Relių, starterių magnetinių grandinių charakteristikos

Magnetinio srauto praėjimo kelio sukūrimo principai išliko tie patys. Tik magnetinė grandinė yra padalinta į dvi dalis:

1. kilnojamasis;

2. nuolat fiksuotas.

Kilus magnetiniam srautui, kilnojamoji armatūra kartu su ant jos pritvirtintais kontaktais pritraukiama elektromagneto principu, o jam išnykus, veikiama mechaninių spyruoklių, grįžta į pradinę būseną.

Trumpas sujungimas

Kintamosios srovės dydis ir amplitudė nuolat kinta. Šie pokyčiai persiduoda į magnetinį srautą ir judančią armatūros dalį, kuri gali dūzgti ir vibruoti. Norint pašalinti šį reiškinį, magnetinė grandinė atskiriama įvedant trumpąjį jungimą.

Jame susidaro magnetinio srauto bifurkacija ir vienos iš jo dalių fazinis poslinkis. Tada, kertant vienos šakos nulinį tašką, antroje veikia vibracijas stabdanti jėga, ir atvirkščiai.

Nuolatinės srovės įrenginių magnetinės šerdys

Šiose grandinėse nereikia kovoti su žalingu sūkurinių srovių poveikiu, kuris pasireiškia harmoniniais sinusoidiniais virpesiais.Magnetinėms šerdims nenaudojami plonų plokščių mazgai, tačiau jie gaminami iš stačiakampių arba suapvalintų dalių vientiso liejimo būdu.

Šiuo atveju šerdis, ant kurios sumontuota ritė, yra apvali, o korpusas ir jungas yra stačiakampiai.

Norint sumažinti pradinę traukos jėgą, oro tarpas tarp atskirtų magnetinės grandinės dalių yra mažas.

Elektros mašinų magnetinės grandinės

Judančio rotoriaus, kuris sukasi statoriaus lauke, buvimas reikalauja specialių savybių elektros variklių konstrukcijos ir generatoriai. Jų viduje būtina išdėstyti rites, kuriomis teka elektros srovė, kad būtų užtikrinti minimalūs matmenys.

Tam yra padarytos ertmės laidams tiesti tiesiai į magnetines grandines. Norėdami tai padaryti, iš karto štampuojant plokštes, jose sukuriami kanalai, kurie po surinkimo yra paruoštos ritėms.

Taigi, magnetinė grandinė yra neatskiriama daugelio elektrinių prietaisų dalis ir naudojama magnetiniam srautui perduoti.