Manyetik devre nedir ve nerede kullanılır?

"O" harfiyle bağlanan iki bileşik kök "mıknatıs" ve "iletken", manyetik akıyı özel bir iletken aracılığıyla minimum veya bazı durumlarda belirli kayıplarla güvenilir bir şekilde iletmek için oluşturulan bu elektrikli cihazın amacını belirler.

Elektrik endüstrisi, elektrik ve manyetik enerjinin karşılıklı bağımlılığını, bunların bir durumdan diğerine geçişini yaygın olarak kullanır. Birçok trafo, bobin, kontaktör, röle, yolverici, elektrik motoru, jeneratör ve benzeri cihazlar bu prensiple çalışır.

Tasarımları, elektrik enerjisini daha fazla dönüştürmek için elektrik akımının geçişiyle uyarılan bir manyetik akıyı ileten bir manyetik devre içerir. Elektrikli cihazların manyetik sisteminin bileşenlerinden biridir.

Bir elektrikli ürünün (cihazın) manyetik çekirdeği (bobin akı kılavuzu) - bir elektrikli ürünün (cihazın) manyetik sistemi veya ayrı bir yapısal birim (GOST 18311-80) biçimindeki birkaç parçasından oluşan bir set.

Manyetik çekirdek neyden yapılmıştır?

Manyetik özellikler

Tasarımında yer alan maddeler farklı manyetik özelliklere sahip olabilir. Genellikle 2 türe ayrılırlar:

1. zayıf manyetik;

2. son derece manyetik.

Bunları ayırt etmek için terim kullanılır. «Manyetik geçirgenlik µ», oluşturulan manyetik indüksiyon B'nin (kuvvet) uygulanan H kuvvetinin değerine bağımlılığını belirleyen.

Yukarıdaki grafik, ferromanyetlerin güçlü manyetik özelliklere sahipken, paramanyetiklerde ve diamanyetiklerde zayıf olduklarını göstermektedir.

Bununla birlikte, gerilimde daha fazla bir artışla ferromanyetlerin indüksiyonu, maddenin doygunluk anını karakterize eden maksimum bir değere sahip belirgin bir noktaya sahip olarak azalmaya başlar. Manyetik devrelerin hesaplanmasında ve işletilmesinde kullanılır.

Gerilim eyleminin sona ermesinden sonra, manyetik özelliklerin bir kısmı maddede kalır ve ona zıt bir alan uygulanırsa, enerjisinin bir kısmı bu fraksiyonun üstesinden gelmek için harcanacaktır.

Bu nedenle, alternatif elektromanyetik alan devrelerinde uygulanan kuvvetten bir endüksiyon gecikmesi vardır. Ferromanyet maddelerinin manyetizasyonuna benzer bir bağımlılık, adı verilen bir grafik ile karakterize edilir. gecikme.

Üzerinde Hk noktaları artık manyetizmayı (zorlayıcı kuvvet) karakterize eden konturun genişliğini gösterir. Boyutlarına göre ferromanyetler iki kategoriye ayrılır:

1. yumuşak, dar bir ilmek ile karakterize edilir;

2. zorlayıcı gücü yüksek, sert.

İlk kategori, yumuşak demir ve permola alaşımlarını içerir. Mıknatıslanmayı tersine çevirmek için minimum enerji harcaması oluşturdukları için transformatörler, elektrik motorları ve alternatörler için çekirdek yapmak için kullanılırlar.

Çeşitli kalıcı mıknatıs tasarımlarında karbon çeliklerinden ve özel alaşımlardan yapılmış sert ferromanyetler kullanılmaktadır.

Bir manyetik devre için bir malzeme seçerken, aşağıdakiler için kayıplar dikkate alınır:

• histerezis;

• manyetik akı tarafından indüklenen EMF'nin etkisiyle üretilen girdap akımları;

• manyetik viskozite nedeniyle sonuç.

malzemeler (düzenle)

alaşımların özellikleri

AC manyetik devre tasarımları için, soğuk veya sıcak haddeleme ile üretilen, değişen derecelerde alaşım ilaveleri ile özel sınıflarda sac veya kangal ince cidarlı çelik üretilir. Ayrıca, soğuk haddelenmiş çelik daha pahalıdır ancak indüksiyon kayıpları daha azdır.

Çelik saclar ve rulolar, plaka veya şerit halinde işlenir. Koruma ve yalıtım için bir vernik tabakası ile kaplanmıştır. Çift taraflı kapsama daha güvenilirdir.

DC devrelerinde çalışan röleler, yolvericiler ve kontaktörler için, manyetik damarlar yekpare bloklar halinde dökülmüştür.

alternatif akım devreleri

Transformatörlerin manyetik çekirdekleri

Tek fazlı cihazlar

Bunlar arasında iki tür manyetik devre yaygındır:

1. çubuk;

2. Zırhlı.

Birinci tip, her birinin üzerine yüksek veya alçak gerilim bobinli iki bobinin ayrı ayrı yerleştirildiği iki çubukla yapılır. Çubuğa bir LV ve LV bobini yerleştirilirse, büyük enerji dağılımı akışları meydana gelir ve reaktans bileşeni artar.

Çubuklardan geçen manyetik akı, üst ve alt boyunduruk tarafından kapatılır.

Zırhlı tip, manyetik akının ikiye ayrıldığı bobinleri ve boyundurukları olan bir çubuğa sahiptir. Bu nedenle, alanı boyunduruğun enine kesitinin iki katıdır.Bu tür yapılar, yapı üzerinde büyük termal yüklerin oluşturulmadığı düşük güçlü transformatörlerde daha sık bulunur.

Güç transformatörleri, daha yüksek yüklerin dönüştürülmesi nedeniyle sargılı geniş bir soğutma yüzeyi gerektirir. Konsolide şema onlar için daha uygundur.

Üç fazlı cihazlar

Onlar için, çevrenin üçte birine yerleştirilmiş üç adet tek fazlı manyetik devre kullanabilir veya kafeslerinde ortak demir bobinleri toplayabilirsiniz.

Resmin sol üst köşesinde gösterildiği gibi 120 derecelik bir açıyla yerleştirilmiş üç özdeş yapının ortak bir manyetik devresini düşünürsek, merkezi çubuğun içinde toplam manyetik akı dengelenecek ve sıfıra eşit olacaktır.

Bununla birlikte, pratikte, aynı düzlemde bulunan, ayrı bir çubuk üzerinde üç farklı sargı bulunduğunda, basitleştirilmiş bir tasarım daha sık kullanılır. Bu yöntemde, uç bobinlerden gelen manyetik akı, büyük ve küçük halkalardan ve ortadan - iki bitişik halkadan geçer. Eşit olmayan bir mesafe dağılımının oluşması nedeniyle, manyetik dirençlerde belirli bir dengesizlik yaratılır.

Tasarım hesaplamalarına ve özellikle rölantide olmak üzere bazı çalışma modlarına ayrı kısıtlamalar getirir. Ancak genel olarak, pratikte böyle bir manyetik devre şeması yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yukarıdaki fotoğraflarda gösterilen manyetik devreler plakalardan yapılmıştır ve birleştirilmiş çubukların üzerine bobinler yerleştirilmiştir. Bu teknoloji, büyük bir makine parkına sahip otomatik fabrikalarda kullanılmaktadır.

Küçük endüstrilerde, bant boşlukları nedeniyle manuel montaj teknolojisi kullanılabilir, bir bobin başlangıçta sarmal bir telden yapıldığında ve ardından etrafına bir transformatör demir bandından art arda dönüşlerle bir manyetik devre kurulduğunda.

Bu tür bükümlü manyetik devreler de çubuklu ve zırhlı tipe göre oluşturulur.

Şerit teknolojisi için izin verilen malzeme kalınlığı 0,2 veya 0,35 mm'dir ve levhalarla kurulum için 0,35 veya 0,5 veya daha fazlası seçilebilir. Bunun nedeni, kalın malzemelerle çalışırken elle yapılması zor olan bandı katmanlar arasında sıkıca sarma ihtiyacıdır.

Bandı bir makaraya sararken uzunluğu yeterli değilse, o zaman bir uzantıya bağlanmasına ve yeni bir katmanla güvenilir bir şekilde bastırmasına izin verilir. Aynı şekilde lamel manyetik devrelerde çubuk ve boyunduruk plakaları monte edilir.Bütün bu durumlarda, genel olarak toplam relüktansı ve enerji kaybını etkiledikleri için bağlantıların minimum boyutlarda yapılması gerekir.

Doğru çalışma için, bu tür bağlantıların oluşturulmasından kaçınılmaya çalışılır ve bunları dışlamak imkansız olduğunda, metalin sıkı bir şekilde oturmasını sağlamak için kenar taşlama kullanılır.

Bir yapıyı manuel olarak monte ederken, plakaları birbirine tam olarak yönlendirmek oldukça zordur. Bu nedenle, içlerine delikler açılmış ve iyi merkezleme sağlayan pimler yerleştirilmiştir. Ancak bu yöntem, manyetik devrenin alanını biraz azaltır, kuvvet çizgilerinin geçişini ve genel olarak manyetik direnci bozar.

Hassas transformatörler, röleler, marş motorları için manyetik çekirdek üretiminde uzmanlaşmış büyük otomatik işletmeler, plakaların içindeki delikleri delmeyi bıraktı ve diğer montaj teknolojilerini kullandı.

Kaplamalı ve ön konstrüksiyonlar

Plakalar bazında oluşturulan manyetik çekirdekler, fotoğrafta gösterildiği gibi boyunduruk çubuklarının ayrı ayrı hazırlanması ve ardından bobinlerin bobinlerle monte edilmesiyle birleştirilebilir.

Sağda basitleştirilmiş bir alın montaj şeması gösterilmektedir. Görünüm ile karakterize edilen "çelikte ateş" gibi ciddi bir dezavantajı olabilir. girdap akımları çekirdekte, soldaki resimde gösterildiği gibi dalgalı kırmızı bir çizgi ile kritik değere. Bu acil bir durum yaratır.

Bu kusur, mıknatıslanma akısının artışını önemli ölçüde etkileyen yalıtkan bir tabaka ile ortadan kaldırılır. Ve bunlar gereksiz enerji kayıplarıdır.

Bazı durumlarda, reaktiviteyi artırmak için bu boşluğu artırmak gerekir. Bu teknik indüktörlerde ve bobinlerde kullanılır.

Yukarıda sayılan sebeplerden dolayı kritik olmayan yapılarda alın montaj şeması kullanılmaktadır. Manyetik devrenin doğru çalışması için lamine bir plaka kullanılır.

İlkesi, katmanların net bir şekilde dağıtılmasına ve çubuk ile boyunduruğun içinde eşit boşlukların oluşturulmasına, öyle ki montaj sırasında oluşturulan tüm boşlukların minimum derzlerle doldurulmasına dayanır. Bu durumda, çubuğun ve boyunduruğun plakaları birbirine geçerek güçlü ve sert bir yapı oluşturur.

Yukarıdaki önceki fotoğraf, dikdörtgen plakaları bağlamak için lamine bir yöntemi göstermektedir.Bununla birlikte, genellikle 45 derecede oluşturulan eğimli yapıların manyetik enerji kayıpları daha düşüktür. Güç transformatörlerinin güçlü manyetik devrelerinde kullanılırlar.

Fotoğraf, genel yapının kısmen boşaltılmasıyla birkaç eğimli plakanın montajını göstermektedir.

Bu yöntemle bile destek yüzeylerinin kalitesini ve içlerinde kabul edilemez boşlukların bulunmadığını izlemek gerekir.

Eğimli plakaları kullanma yöntemi, manyetik devrenin köşelerinde minimum manyetik akı kaybı sağlar, ancak üretim sürecini ve montaj teknolojisini önemli ölçüde karmaşıklaştırır. İşin artan karmaşıklığı nedeniyle çok nadiren kullanılır.

Lamine montaj yöntemi daha güvenilirdir. Tasarım sağlamdır, daha az parça gerektirir ve önceden hazırlanmış bir yöntemle birleştirilir.

Bu yöntemle levhalardan ortak bir yapı oluşturulur. Manyetik devrenin montajı tamamlandıktan sonra bobinin üzerine takılması gerekli hale gelir.

Bunu yapmak için, zaten monte edilmiş olan üst boyunduruğu sökmek ve tüm plakalarını sırayla çıkarmak gerekir. Böyle gereksiz bir işlemi ortadan kaldırmak için, bobinlerle hazırlanan sargıların doğrudan içine bir manyetik devre monte etme teknolojisi geliştirildi.

Lamine yapıların basitleştirilmiş modelleri

Düşük güçlü transformatörler genellikle hassas manyetik kontrol gerektirmez. Onlar için, hazırlanan şablonlara göre damgalama yöntemleri kullanılarak boşluklar oluşturulur, ardından yalıtım verniği ile ve çoğu zaman bir tarafta kaplanır.

Soldaki manyetik devre düzeneği, üstteki ve alttaki bobinlere boşluklar yerleştirilerek oluşturulur ve sağdaki, merkez çubuğu büküp iç bobin deliğine yerleştirmenize olanak tanır. Bu yöntemlerde destek plakaları arasında küçük bir hava boşluğu oluşturulur.

Set monte edildikten sonra, plakalar bağlantı elemanları tarafından sıkıca bastırılır. Girdap akımlarını manyetik kayıplarla azaltmak için üzerlerine bir yalıtım tabakası uygulanır.

Rölelerin, yol vericilerin manyetik devrelerinin özellikleri

Manyetik akının geçişi için bir yol oluşturma ilkeleri aynı kaldı. Sadece manyetik devre iki kısma ayrılır:

1. hareketli;

2. kalıcı olarak sabitlendi.

Bir manyetik akı meydana geldiğinde, hareketli armatür, üzerine sabitlenmiş kontaklarla birlikte bir elektromıknatıs prensibi ile çekilir ve kaybolduğunda mekanik yayların etkisi altında orijinal durumuna geri döner.

Kısa devre

Alternatif akımın büyüklüğü ve genliği sürekli değişir. Bu değişiklikler manyetik akıya ve armatürün uğultu ve titreşim yapabilen hareketli kısmına iletilir. Bu olayı ortadan kaldırmak için manyetik devre bir kısa devre sokularak ayrılır.

İçinde manyetik akının bir çatallanması ve parçalarından birinin faz kayması oluşur. Ardından, bir kolun sıfır noktasını geçerken, ikinci kola titreşim önleyici bir kuvvet etki eder ve bunun tersi de geçerlidir.

DC cihazları için manyetik çekirdekler

Bu devrelerde harmonik sinüzoidal salınımlarda kendini gösteren girdap akımlarının zararlı etkileri ile uğraşmaya gerek yoktur.Manyetik çekirdekler için ince plaka düzenekleri kullanılmaz, tek parça döküm yöntemiyle dikdörtgen veya yuvarlak parçalardan yapılır.

Bu durumda bobinin üzerine monte edildiği çekirdek yuvarlak, yuva ve boyunduruk ise dikdörtgen şeklindedir.

İlk çekme kuvvetini azaltmak için, manyetik devrenin ayrılmış parçaları arasındaki hava boşluğu küçüktür.

Elektrik makinelerinin manyetik devreleri

Stator alanında dönen hareketli bir rotorun varlığı, özel özellikler gerektirir. elektrikli motor tasarımları ve jeneratörler. İçlerinde, minimum boyutları sağlayacak şekilde elektrik akımının aktığı bobinleri düzenlemek gerekir.

Bu amaçla, tellerin doğrudan manyetik devrelere döşenmesi için boşluklar yapılır. Bunu yapmak için, plakaları damgalarken hemen içlerinde, montajdan sonra bobinler için hazır hatlar olan kanallar oluşturulur.

Bu nedenle manyetik devre, birçok elektrikli cihazın ayrılmaz bir parçasıdır ve manyetik akı iletmeye hizmet eder.