Kaj je magnetno vezje in kje se uporablja

Dva sestavljena korena "magnet" in "prevodnik", povezana s črko "o", določata namen te električne naprave, ustvarjene za zanesljiv prenos magnetnega toka skozi poseben prevodnik z minimalnimi ali v nekaterih primerih določenimi izgubami.

Elektroindustrija široko uporablja soodvisnost električne in magnetne energije, njihov prehod iz enega stanja v drugega. Na tem principu delujejo številni transformatorji, dušilke, kontaktorji, releji, zaganjalniki, elektromotorji, generatorji in druge podobne naprave.

Njihova zasnova vključuje magnetno vezje, ki prenaša magnetni tok, vzburjen s prehodom električnega toka, za nadaljnjo pretvorbo električne energije. Je eden od sestavnih delov magnetnega sistema električnih naprav.

Magnetno jedro električnega izdelka (naprave) (vodnik toka tuljave) - magnetni sistem električnega izdelka (naprave) ali niza več njegovih delov v obliki ločene strukturne enote (GOST 18311-80).

Iz česa je sestavljeno magnetno jedro?

Magnetne lastnosti

Snovi, ki so vključene v njegovo zasnovo, imajo lahko različne magnetne lastnosti. Običajno so razvrščeni v 2 vrsti:

1. šibko magneten;

2. zelo magneten.

Za njihovo razlikovanje se uporablja izraz «Magnetna prepustnost µ», ki določa odvisnost ustvarjene magnetne indukcije B (sile) od vrednosti uporabljene sile H.

Zgornji graf kaže, da imajo feromagneti močne magnetne lastnosti, medtem ko so pri paramagnetih in diamagnetih šibke.

Vendar pa se indukcija feromagnetov z nadaljnjim povečanjem napetosti začne zmanjševati in ima izrazito točko z največjo vrednostjo, ki označuje trenutek nasičenosti snovi. Uporablja se pri izračunu in delovanju magnetnih vezij.

Po prenehanju delovanja napetosti del magnetnih lastnosti ostane v snovi, in če nanjo nanesemo nasprotno polje, bo del njene energije porabljen za premagovanje tega deleža.

Zato v tokokrogih izmeničnega elektromagnetnega polja obstaja indukcijski zamik od uporabljene sile. Podobna odvisnost od magnetizacije snovi feromagnetov je označena z grafom, imenovanim histereza.

Na njem točke Hk prikazujejo širino konture, ki označuje preostali magnetizem (prisilna sila). Glede na velikost delimo feromagnete v dve kategoriji:

1. mehka, za katero je značilna ozka zanka;

2. trd, z veliko prisilno silo.

Prva kategorija vključuje mehke zlitine železa in permola. Uporabljajo se za izdelavo jeder za transformatorje, elektromotorje in alternatorje, ker ustvarjajo minimalno porabo energije za obračanje magnetizacije.

Trdi feromagneti iz ogljikovih jekel in posebnih zlitin se uporabljajo v različnih konstrukcijah trajnih magnetov.

Pri izbiri materiala za magnetno vezje se upoštevajo izgube za:

• histereza;

• vrtinčni tokovi, ki nastanejo zaradi delovanja EMF, ki ga povzroča magnetni tok;

• posledica magnetne viskoznosti.

Materiali (uredi)

Značilnosti zlitin

Za zasnove magnetnega vezja AC se proizvajajo posebne vrste tankostenskih pločevin ali zvitih jekel z različnimi stopnjami legirnih dodatkov, ki se proizvajajo s hladnim ali vročim valjanjem. Poleg tega je hladno valjano jeklo dražje, vendar ima manj indukcijskih izgub.

Jeklene pločevine in zvitki so strojno obdelani v plošče ali trakove. Prekriti so s plastjo laka za zaščito in izolacijo. Dvostranska pokritost je bolj zanesljiva.

Za releje, zaganjalnike in kontaktorje, ki delujejo v tokokrogih z enosmernim tokom, so magnetna jedra ulita v trdne bloke.

AC tokokrogi

Magnetna jedra transformatorjev

Enofazne naprave

Med njimi sta pogosti dve vrsti magnetnih vezij:

1. palica;

2. Oklepna.

Prvi tip je izdelan z dvema palicama, na katerih sta ločeno nameščeni dve tuljavi z visoko ali nizko napetostjo. Če na palico namestite NN in NN tuljavo, pride do velikih tokov disipacije energije in poveča se reaktančna komponenta.

Magnetni tok, ki poteka skozi palice, je zaprt z zgornjim in spodnjim jarmom.

Oklepni tip ima palico s tuljavami in jaremi, iz katerih se magnetni tok razdeli na dve polovici. Zato je njegova površina dvakrat večja od preseka jarma.Takšne strukture pogosteje najdemo v transformatorjih z nizko močjo, kjer se na konstrukciji ne ustvarjajo velike toplotne obremenitve.

Energetski transformatorji zahtevajo veliko hladilno površino z navitji zaradi pretvorbe večjih bremen. Zanje je primernejša konsolidirana shema.

Trifazne naprave

Zanje lahko uporabite tri enofazna magnetna vezja, ki se nahajajo na tretjini oboda, ali pa v njihove kletke zberete tuljave navadnega železa.

Če upoštevamo skupno magnetno vezje treh enakih struktur, ki se nahajajo pod kotom 120 stopinj, kot je prikazano v zgornjem levem kotu slike, potem bo znotraj osrednje palice skupni magnetni tok uravnotežen in enak nič.

V praksi pa se pogosteje uporablja poenostavljena zasnova, ki se nahaja v isti ravnini, ko so trije različni navitji nameščeni na ločeni palici. Pri tej metodi magnetni tok iz končnih tuljav prehaja skozi velike in majhne obroče, od sredine pa skozi dva sosednja. Zaradi oblikovanja neenakomerne porazdelitve razdalj se ustvari določeno neravnovesje magnetnih uporov.

Nalaga ločene omejitve za konstrukcijske izračune in nekatere načine delovanja, zlasti v prostem teku. Toda na splošno se takšna shema magnetnega vezja v praksi pogosto uporablja.

Magnetna vezja, prikazana na zgornjih fotografijah, so izdelana iz plošč, tuljave pa so nameščene na sestavljene palice. Ta tehnologija se uporablja v avtomatiziranih tovarnah z velikim strojnim parkom.

V majhnih industrijah je mogoče uporabiti ročno montažno tehnologijo zaradi praznih trakov, ko je tuljava najprej izdelana z navito žico, nato pa je okoli nje nameščeno magnetno vezje iz traku transformatorskega železa z zaporednimi obrati.

Takšna zvita magnetna vezja so ustvarjena tudi glede na vrsto palice in oklepa.

Pri tračni tehniki je dovoljena debelina materiala 0,2 ali 0,35 mm, pri vgradnji s ploščami pa lahko izberemo 0,35 ali 0,5 ali celo več. To je posledica potrebe po tesnem navijanju traku med plastmi, kar je pri delu z debelimi materiali težko narediti ročno.

Če pri navijanju traku na kolut njegova dolžina ni dovolj, je dovoljeno, da se nanj priključi podaljšek in ga zanesljivo stisne z novo plastjo. Na enak način so plošče palic in jarmov sestavljene v lamelnih magnetnih krogih.V vseh teh primerih morajo biti spoji izdelani z minimalnimi merami, saj vplivajo na skupno reluktance in izgubo energije nasploh.

Za natančno delo se poskušajo izogniti ustvarjanju takšnih spojev, in ko jih ni mogoče izključiti, potem uporabijo brušenje robov, s čimer dosežejo tesno prileganje kovine.

Pri ročnem sestavljanju konstrukcije je precej težko natančno usmeriti plošče drug proti drugemu. Zato so vanje izvrtali luknje in vstavili zatiče, kar je zagotovilo dobro centriranje. Toda ta metoda nekoliko zmanjša površino magnetnega kroga, izkrivlja prehod silnic in magnetni upor na splošno.

Velika avtomatizirana podjetja, specializirana za proizvodnjo magnetnih jeder za precizne transformatorje, releje, zaganjalnike, so opustila perforirane luknje znotraj plošč in uporabila druge montažne tehnologije.

Obložene in sprednje konstrukcije

Magnetna jedra, ustvarjena na podlagi plošč, je mogoče sestaviti tako, da ločeno pripravite palice jarma in nato namestite tuljave s tuljavami, kot je prikazano na fotografiji.

Na desni je prikazan poenostavljen diagram sestavljanja zadnjice. Lahko ima resno pomanjkljivost - "jekleni ogenj", za katerega je značilen videz vrtinčni tokovi v jedru na kritično vrednost, kot je prikazano na spodnji sliki na levi z valovito rdečo črto. To ustvarja izredne razmere.

To napako odpravimo z izolacijsko plastjo, ki pomembno vpliva na povečanje magnetizirajočega toka. In to so nepotrebne izgube energije.

V nekaterih primerih je treba to vrzel povečati, da se poveča reaktivnost. Ta tehnika se uporablja v induktorjih in dušilkah.

Zaradi zgoraj navedenih razlogov se v nekritičnih strukturah uporablja shema montaže obraza. Za natančno delovanje magnetnega vezja se uporablja laminirana plošča.

Njeno načelo temelji na jasni porazdelitvi plasti in ustvarjanju enakih rež v palici in jarmu tako, da so med montažo vse nastale votline zapolnjene z minimalnimi spoji. V tem primeru so plošče palice in jarma medsebojno prepletene in tvorijo močno in togo strukturo.

Na prejšnji fotografiji zgoraj je prikazana laminirana metoda povezovanja pravokotnih plošč.Vendar pa imajo poševne strukture, ki so običajno ustvarjene pri 45 stopinjah, manjše izgube magnetne energije. Uporabljajo se v močnih magnetnih tokokrogih močnostnih transformatorjev.

Na fotografiji je prikazana montaža več nagnjenih plošč z delno razbremenitvijo celotne konstrukcije.

Tudi pri tej metodi je treba spremljati kakovost podpornih površin in odsotnost nesprejemljivih vrzeli v njih.

Metoda uporabe nagnjenih plošč zagotavlja minimalne izgube magnetnega pretoka v vogalih magnetnega vezja, vendar bistveno oteži proizvodni proces in tehnologijo montaže. Zaradi povečane kompleksnosti dela se uporablja zelo redko.

Laminirana metoda montaže je bolj zanesljiva. Zasnova je robustna, zahteva manj delov in je sestavljena po vnaprej pripravljeni metodi.

S to metodo se iz plošč ustvari skupna struktura. Po popolni montaži magnetnega vezja je potrebno nanj namestiti tuljavo.

Če želite to narediti, je potrebno razstaviti že sestavljen zgornji jarem in zaporedoma odstraniti vse njegove plošče. Da bi odpravili takšno nepotrebno operacijo, je bila razvita tehnologija sestavljanja magnetnega vezja neposredno znotraj pripravljenih navitij s tuljavami.

Poenostavljeni modeli laminiranih struktur

Transformatorji z majhno močjo pogosto ne potrebujejo natančnega magnetnega krmiljenja. Zanje se izdelajo surovci z metodami žigosanja po pripravljenih predlogah, ki jim sledi premazovanje z izolacijskim lakom in največkrat enostransko.

Levi sklop magnetnega vezja je ustvarjen z vstavljanjem praznih delov v tuljave zgoraj in spodaj, desni pa vam omogoča, da upognete in vstavite sredinsko palico v notranjo luknjo tuljave. Pri teh metodah se med nosilnimi ploščami oblikuje majhna zračna reža.

Po sestavljanju kompleta so plošče tesno stisnjene s pritrdilnimi elementi. Za zmanjšanje vrtinčnih tokov z magnetnimi izgubami se na njih nanese plast izolacije.

Značilnosti magnetnih vezij relejev, zaganjalnikov

Načela ustvarjanja poti za prehod magnetnega toka so ostala enaka. Samo magnetno vezje je razdeljeno na dva dela:

1. premičnina;

2. trajno pritrjen.

Ko se pojavi magnetni tok, se premična armatura skupaj z na njej pritrjenimi kontakti po principu elektromagneta privlači in ko izgine, se pod delovanjem mehanskih vzmeti vrne v prvotno stanje.

Kratek stik

Izmenični tok se nenehno spreminja v velikosti in amplitudi. Te spremembe se prenašajo na magnetni tok in gibljivi del armature, ki lahko brni in vibrira. Za odpravo tega pojava se magnetni krog loči z vstavitvijo kratkega stika.

V njem se oblikuje bifurkacija magnetnega pretoka in fazni premik enega od njegovih delov. Nato pri prečkanju ničelne točke ene veje v drugi deluje sila, ki preprečuje tresenje, in obratno.

Magnetna jedra za enosmerne naprave

V teh vezjih se ni treba ukvarjati s škodljivimi učinki vrtinčnih tokov, ki se kažejo v harmoničnih sinusnih nihanjih.Za magnetna jedra se ne uporabljajo sklopi tankih plošč, ampak so izdelani s pravokotnimi ali zaobljenimi deli po metodi enodelnih ulitkov.

V tem primeru je jedro, na katerem je nameščena tuljava, okroglo, ohišje in jarem pa sta pravokotna.

Za zmanjšanje začetne vlečne sile je zračna reža med ločenimi deli magnetnega vezja majhna.

Magnetna vezja električnih strojev

Prisotnost gibljivega rotorja, ki se vrti v polju statorja, zahteva posebne značilnosti zasnove elektromotorjev in generatorji. Znotraj njih je treba razporediti tuljave, skozi katere teče električni tok, tako da zagotovimo minimalne dimenzije.

V ta namen so izdelane votline za polaganje žic neposredno v magnetna vezja. Da bi to naredili, se takoj pri žigosanju plošč v njih ustvarijo kanali, ki so po montaži pripravljene linije za tuljave.

Tako je magnetno vezje sestavni del številnih električnih naprav in služi za prenos magnetnega toka.