Mis on magnetahel ja kus seda kasutatakse

Kaks liitjuurt "magnet" ja "dirigent", mis on ühendatud tähega "o", määravad selle elektriseadme eesmärgi, mis on loodud magnetvoo usaldusväärseks edastamiseks spetsiaalse juhi kaudu minimaalsete või mõnel juhul teatud kadudega.

Elektritööstus kasutab laialdaselt elektri- ja magnetenergia vastastikust sõltuvust, nende üleminekut ühest olekust teise. Paljud trafod, drosselid, kontaktorid, releed, starterid, elektrimootorid, generaatorid ja muud sarnased seadmed töötavad sellel põhimõttel.

Nende konstruktsioon sisaldab magnetahelat, mis edastab elektrivoolu läbimisest ergastavat magnetvoogu, et elektrienergiat edasi muundada. See on üks elektriseadmete magnetsüsteemi komponente.

Elektritoote (seadme) magnetsüdamik (mähisevoo juht) — elektritoote (seadme) või selle mitmest osast koosneva komplekti magnetsüsteem eraldi struktuuriüksuse kujul (GOST 18311-80).

Millest on tehtud magnetsüdamik?

Magnetilised omadused

Selle disainis sisalduvatel ainetel võivad olla erinevad magnetilised omadused. Tavaliselt jagunevad need kahte tüüpi:

1. nõrgalt magnetiline;

2. väga magnetiline.

Nende eristamiseks kasutatakse terminit "Magnetiline läbilaskvus µ", mis määrab loodud magnetinduktsiooni B (jõu) sõltuvuse rakendatava jõu H väärtusest.

Ülaltoodud graafik näitab, et ferromagnetitel on tugevad magnetilised omadused, samas kui paramagnetitel ja diamagnetitel on need nõrgad.

Kuid ferromagnetite induktsioon pinge edasise suurenemisega hakkab vähenema, millel on väljendunud punkt maksimaalse väärtusega, mis iseloomustab aine küllastumise hetke. Seda kasutatakse magnetahelate arvutamisel ja töötamisel.

Pärast pinge toime lõppemist jääb osa magnetilistest omadustest ainele ja kui sellele rakendatakse vastupidine väli, kulub osa selle energiast selle murdosa ületamiseks.

Seetõttu esineb vahelduva elektromagnetvälja ahelates rakendatavast jõust induktsiooni viivitus. Sarnast sõltuvust ferromagnetite aine magnetiseerumisest iseloomustab graafik nn hüsterees.

Sellel näitavad punktid Hk jääkmagnetismi (sundjõudu) iseloomustava kontuuri laiust. Suuruse järgi jagunevad ferromagnetid kahte kategooriasse:

1. pehme, mida iseloomustab kitsas silmus;

2. kõva, suure sunnijõuga.

Esimesse kategooriasse kuuluvad pehmed raua ja permooli sulamid. Neid kasutatakse trafode, elektrimootorite ja generaatorite südamike valmistamiseks, kuna need tekitavad magnetiseerimise ümberpööramiseks minimaalse energiakulu.

Süsinikterastest ja spetsiaalsetest sulamitest valmistatud kõvasid ferromagneteid kasutatakse erinevates püsimagnetites.

Magnetahela materjali valimisel võetakse arvesse kadusid:

• hüsterees;

• magnetvoo poolt indutseeritud EMF-i toimel tekkivad pöörisvoolud;

• magnetilise viskoossuse tõttu.

Materjalid (redigeeri)

Sulamite omadused

Vahelduvvoolu magnetahelate konstruktsioonide jaoks toodetakse spetsiaalseid leht- või rullitud õhukeseseinalisi teraseid erineva astme legeerivate lisanditega, mida toodetakse külm- või kuumvaltsimise teel. Samuti on külmvaltsitud teras kallim, kuid sellel on vähem induktsioonikadusid.

Teraslehed ja -poolid töödeldakse plaatideks või ribadeks. Kaitseks ja isolatsiooniks on need kaetud lakikihiga. Kahepoolne katvus on usaldusväärsem.

Alalisvooluahelates töötavate releede, starterite ja kontaktorite magnetsüdamikud on valatud tahketesse plokkidesse.

Vahelduvvooluahelad

Trafode magnetsüdamikud

Ühefaasilised seadmed

Nende hulgas on levinud kahte tüüpi magnetahelad:

1. kepp;

2. Soomustatud.

Esimene tüüp on valmistatud kahe vardaga, millest kummalegi asetatakse eraldi kaks kõrge- või madalpingepooliga mähist. Kui latile asetada LV ja LV mähis, siis tekivad suured energia hajumise vood ja reaktiivkomponent suureneb.

Vardaid läbiv magnetvoog suletakse ülemise ja alumise ikkega.

Soomustatud tüübil on mähiste ja ikkedega varras, millest magnetvoog jaguneb kaheks pooleks. Seetõttu on selle pindala kaks korda suurem kui ikke ristlõige.Selliseid konstruktsioone leidub sagedamini väikese võimsusega trafodes, kus konstruktsioonile ei teki suuri soojuskoormusi.

Jõutrafod nõuavad suuremate koormuste muundamise tõttu suurt mähistega jahutuspinda. Neile sobib paremini koondskeem.

Kolmefaasilised seadmed

Nende jaoks saate kasutada kolme ühefaasilist magnetahelat, mis asuvad kolmandikul ümbermõõdust, või koguda nende puuridesse tavalise raua pooli.

Kui arvestada kolme identse struktuuri ühist magnetahelat, mis asuvad 120-kraadise nurga all, nagu on näidatud pildi vasakus ülanurgas, siis keskvarda sees on kogu magnetvoog tasakaalustatud ja võrdne nulliga.

Praktikas kasutatakse aga sagedamini samas tasapinnas asuvat lihtsustatud konstruktsiooni, kui kolm erinevat mähist asetsevad eraldi vardal. Selle meetodi puhul läbib magnetvoog otsamähistest läbi suurte ja väikeste rõngaste ning keskelt läbi kahe kõrvuti asetseva rõnga. Kauguste ebaühtlase jaotuse tekkimise tõttu tekib teatud magnettakistuste tasakaalustamatus.

See seab eraldi piirangud projekteerimisarvutustele ja mõnele töörežiimile, eriti tühikäigul. Kuid üldiselt kasutatakse sellist magnetahela skeemi praktikas laialdaselt.

Ülaltoodud fotodel kujutatud magnetahelad on valmistatud plaatidest ja kokkupandud varrastele asetatakse mähised. Seda tehnoloogiat kasutatakse suure masinapargiga automatiseeritud tehastes.

Väikestes tööstusharudes saab tänu linditoorikutele kasutada käsitsi kokkupanemise tehnoloogiat, kui alguses tehakse mähis traadiga ja seejärel paigaldatakse trafo rauast lindist järjestikuste keerdudega ümber magnetahel.

Selliseid keerutatud magnetahelaid luuakse ka vastavalt vardale ja soomustatud tüübile.

Ribatehnoloogia puhul on materjali lubatud paksus 0,2 või 0,35 mm ning plaatidega paigaldamisel saab valida 0,35 või 0,5 või isegi rohkem. Selle põhjuseks on vajadus teipi tihedalt kihtide vahele kerida, mida on paksude materjalidega töötamisel raske käsitsi teha.

Kui lindi rullile kerimisel ei piisa selle pikkusest, siis on lubatud selle külge pikendus ühendada ja uue kihiga usaldusväärselt vajutada. Samamoodi on varraste ja ikkede plaadid monteeritud lamellmagnetahelatesse, kusjuures kõigil neil juhtudel tuleb liitekohad teha minimaalsete mõõtmetega, kuna need mõjutavad kogu reluktantsi ja energiakadu üldiselt.

Täpse töö jaoks püütakse selliste vuukide teket vältida ja kui neid pole võimalik välistada, siis kasutatakse servalihvimist, saavutades metalli tiheda sobivuse.

Konstruktsiooni käsitsi kokkupanemisel on üsna keeruline plaate üksteise suhtes täpselt orienteerida. Seetõttu puuriti neisse augud ja sisestati tihvtid, mis tagasid hea tsentreerimise. Kuid see meetod vähendab veidi magnetahela pindala, moonutab jõujoonte läbimist ja magnettakistust üldiselt.

Täppistrafode, releede, starterite magnetsüdamike tootmisele spetsialiseerunud suured automatiseeritud ettevõtted on loobunud plaatide sees olevatest perforeerivatest aukudest ja kasutavad muid montaažitehnoloogiaid.

Plaat- ja esikonstruktsioonid

Plaatide baasil loodud magnetsüdamike saab kokku panna, valmistades eraldi ette ikke latid ja seejärel monteerides mähistega mähised, nagu fotol näidatud.

Paremal on näidatud tagumiku lihtsustatud kokkupaneku skeem. Sellel võib olla tõsine puudus - "teraste tuli", mida iseloomustab välimus pöörisvoolud südamikus kriitilise väärtuseni, nagu on näidatud alloleval pildil vasakul lainelise punase joonega. See tekitab hädaolukorra.

See defekt kõrvaldatakse isolatsioonikihiga, mis mõjutab oluliselt magnetiseerimisvoo suurenemist. Ja need on tarbetud energiakadud.

Mõnel juhul on reaktsioonivõime suurendamiseks vaja seda lõhet suurendada. Seda tehnikat kasutatakse induktiivpoolides ja drosselites.

Eespool loetletud põhjustel kasutatakse näo kokkupaneku skeemi mittekriitilistes struktuurides. Magnetahela täpseks tööks kasutatakse lamineeritud plaati.

Selle põhimõte põhineb kihtide selgel jaotusel ning varras ja ikkes võrdsete vahede loomisel nii, et montaaži käigus täidetakse kõik tekkinud õõnsused minimaalsete ühendustega. Sel juhul on varda ja ikke plaadid omavahel läbi põimunud, moodustades tugeva ja jäiga struktuuri.

Eelmine ülaltoodud foto näitab ristkülikukujuliste plaatide ühendamise lamineeritud meetodit.Kuid kaldus struktuuridel, mis on tavaliselt loodud 45 kraadi juures, on väiksemad magnetenergia kaod. Neid kasutatakse jõutrafode võimsates magnetahelates.

Foto näitab mitme kaldplaadi kokkupanekut koos üldise konstruktsiooni osalise mahalaadimisega.

Isegi selle meetodi puhul on vaja jälgida tugipindade kvaliteeti ja nendes lubamatute tühimike puudumist.

Kaldplaatide kasutamise meetod tagab minimaalsed magnetvoo kaod magnetahela nurkades, kuid raskendab oluliselt tootmisprotsessi ja monteerimistehnoloogiat. Töö suurenenud keerukuse tõttu kasutatakse seda väga harva.

Lamineeritud montaažimeetod on usaldusväärsem. Disain on vastupidav, vajab vähem osi ja on kokku pandud eelnevalt ettevalmistatud meetodil.

Selle meetodiga luuakse plaatidest ühine struktuur. Pärast magnetahela täielikku kokkupanekut on vaja paigaldada sellele mähis.

Selleks on vaja lahti võtta juba kokkupandud ülemine ike, eemaldades järjestikku kõik selle plaadid. Sellise tarbetu toimingu välistamiseks töötati magnetahela kokkupanemise tehnoloogia välja otse ettevalmistatud mähiste sees koos mähistega.

Lamineeritud konstruktsioonide lihtsustatud mudelid

Väikese võimsusega trafod ei vaja sageli täpset magnetjuhtimist. Nende jaoks luuakse toorikud stantsimismeetodite abil vastavalt ettevalmistatud mallidele, millele järgneb katmine isoleeriva lakiga ja enamasti ühel küljel.

Vasakpoolne magnetahela koost luuakse toorikute sisestamisega ülalt ja all asuvatesse mähistesse ning parempoolne võimaldab teil keskmist varda painutada ja sisestada sisemisse mähisavasse. Nende meetodite puhul moodustatakse tugiplaatide vahele väike õhuvahe.

Pärast komplekti kokkupanemist surutakse plaadid kinnitusdetailidega tihedalt kokku. Magnetkadudega pöörisvoolude vähendamiseks kantakse neile isolatsioonikiht.

Releede, starterite magnetahelate omadused

Magnetvoo läbipääsu tee loomise põhimõtted jäid samaks. Ainult magnetahel on jagatud kaheks osaks:

1. teisaldatav;

2. püsivalt fikseeritud.

Magnetvoo tekkimisel tõmbab liikuv armatuur koos sellele kinnitatud kontaktidega elektromagneti põhimõttel ligi ja kui see kaob, naaseb see mehaaniliste vedrude toimel algsesse olekusse.

Lühis

Vahelduvvoolu suurus ja amplituudid muutuvad pidevalt. Need muutused kanduvad edasi magnetvoogu ja armatuuri liikuvasse ossa, mis võib ümiseda ja vibreerida. Selle nähtuse kõrvaldamiseks eraldatakse magnetahel lühise sisestamisega.

Selles moodustub magnetvoo hargnemine ja selle ühe osa faasinihe. Siis ühe haru nullpunkti ületamisel mõjub teises vibratsiooni vältiv jõud ja vastupidi.

Alalisvooluseadmete magnetsüdamikud

Nendes ahelates ei ole vaja tegeleda pöörisvoolude kahjulike mõjudega, mis väljenduvad harmoonilistes siinusvõnkumistes.Magnetsüdamike jaoks ei kasutata õhukesi plaate, vaid need on valmistatud ristkülikukujuliste või ümarate osadega ühes tükis valandite meetodil.

Sel juhul on südamik, millele mähis on paigaldatud, ümmargune ning korpus ja ike on ristkülikukujulised.

Algse tõmbejõu vähendamiseks on õhuvahe magnetahela eraldatud osade vahel väike.

Elektrimasinate magnetahelad

Staatoriväljas pöörleva liikuva rootori olemasolu nõuab eriomadusi elektrimootorite konstruktsioonid ja generaatorid. Nende sees on vaja paigutada mähised, mille kaudu elektrivool voolab, et tagada minimaalsed mõõtmed.

Selleks tehakse õõnsused juhtmete paigaldamiseks otse magnetahelatesse. Selleks luuakse kohe plaatide tembeldamisel neisse kanalid, mis peale kokkupanekut on valmis liinideks poolide jaoks.

Seega on magnetahel paljude elektriseadmete lahutamatu osa ja selle ülesandeks on magnetvoo edastamine.