מהו מעגל מגנטי והיכן משתמשים בו

שני שורשים מורכבים "מגנט" ו"מוליך" המחוברים באות "o" קובעים את מטרת המכשיר החשמלי הזה, שנוצר כדי להעביר בצורה מהימנה את השטף המגנטי דרך מוליך מיוחד עם הפסדים מינימליים או בחלק מהמקרים מסוימים.

תעשיית החשמל משתמשת באופן נרחב בתלות ההדדית של אנרגיה חשמלית ומגנטית, המעבר שלהם ממצב אחד למשנהו. שנאים רבים, משנקים, מגע, ממסרים, סטרטרים, מנועים חשמליים, גנרטורים והתקנים דומים אחרים עובדים על עיקרון זה.

העיצוב שלהם כולל מעגל מגנטי המעביר שטף מגנטי הנרגש ממעבר זרם חשמלי כדי להמיר עוד יותר אנרגיה חשמלית. זהו אחד המרכיבים של המערכת המגנטית של מכשירים חשמליים.

ליבה מגנטית של מוצר חשמלי (מכשיר) (מדריך שטף סליל) - מערכת מגנטית של מוצר חשמלי (מכשיר) או קבוצה של כמה מחלקיו בצורה של יחידה מבנית נפרדת (GOST 18311-80).

ממה עשויה הליבה המגנטית?

מאפיינים מגנטיים

החומרים הכלולים בעיצובו יכולים להיות בעלי תכונות מגנטיות שונות. הם בדרך כלל מסווגים ל-2 סוגים:

1. מגנטי חלש;

2. מגנטי מאוד.

כדי להבדיל ביניהם, משתמשים במונח «חדירות מגנטית µ», הקובע את התלות של האינדוקציה המגנטית שנוצרה B (כוח) בערך הכוח המופעל H.

הגרף לעיל מראה שלפרומגנטים יש תכונות מגנטיות חזקות, בעוד שהם חלשים בפראמגנטים ודיאמגנטים.

עם זאת, אינדוקציה של פרומגנטים עם עלייה נוספת במתח מתחילה לרדת, עם נקודה בולטת עם ערך מרבי המאפיין את רגע הרוויה של החומר. הוא משמש בחישוב ותפעול של מעגלים מגנטיים.

לאחר סיום פעולת המתח, חלק מהתכונות המגנטיות נשאר עם החומר, ואם מופעל עליו שדה הפוך, אז חלק מהאנרגיה שלו יושקע בהתגברות על השבר הזה.

לכן, במעגלי שדה אלקטרומגנטי מתחלפים יש פיגור אינדוקציה מהכוח המופעל. תלות דומה במגנטיזציה של החומר של פרומגנטים מאופיינת בגרף הנקרא היסטרזיס.

עליו, הנקודות Hk מציגות את רוחב קו המתאר המאפיין את המגנטיות השיורית (כוח הכפייה). לפי גודלם, פרומגנטים מחולקים לשתי קטגוריות:

1. רך, מאופיין בלולאה צרה;

2. קשה, בעל כוח כפייה גבוה.

הקטגוריה הראשונה כוללת סגסוגות רכות של ברזל ופרמולה. הם משמשים לייצור ליבות עבור שנאים, מנועים חשמליים ואלטרנטורים מכיוון שהם יוצרים הוצאת אנרגיה מינימלית כדי להפוך את המגנטיזציה.

פרומגנטים קשיחים העשויים מפלדות פחמן וסגסוגות מיוחדות משמשים בעיצובים שונים של מגנט קבוע.

בעת בחירת חומר למעגל מגנטי, הפסדים נלקחים בחשבון עבור:

• היסטרזיס;

• זרמי מערבולת הנוצרים על ידי פעולת ה-EMF המושרה על ידי השטף המגנטי;

• תוצאה עקב צמיגות מגנטית.

חומרים (עריכה)

מאפיינים של סגסוגות

עבור עיצובים של מעגלים מגנטיים AC, דרגות מיוחדות של גיליון או פלדה דקת דופן מפותלת מיוצרות עם דרגות שונות של תוספות סגסוגת, המיוצרות על ידי גלגול קר או חם. כמו כן, פלדה מגולגלת קרה יקרה יותר אך יש לה פחות הפסדי אינדוקציה.

יריעות פלדה וסלילים מעובדים לצלחות או רצועות. הם מכוסים בשכבת לכה להגנה ובידוד. כיסוי דו צדדי אמין יותר.

עבור ממסרים, סטרטרים ומגעים הפועלים במעגלי DC, הליבות המגנטיות יצוקות בלוקים מוצקים.

מעגלי AC

ליבות מגנטיות של שנאים

מכשירים חד פאזיים

ביניהם, נפוצים שני סוגים של מעגלים מגנטיים:

1. מקל;

2. משוריין.

הסוג הראשון עשוי עם שני מוטות, שעל כל אחד מהם מונחים בנפרד שני סלילים עם סלילי מתח גבוה או נמוך. אם מונחים סליל LV ו-LV על המוט, אזי מתרחשות זרימות פיזור אנרגיה גדולות ומרכיב התגובה עולה.

השטף המגנטי העובר דרך המוטות נסגר על ידי העול העליון והתחתון.

לסוג המשוריין יש מוט עם סלילים ועול שמהם מתפצל השטף המגנטי לשני חצאים. לכן, שטחו הוא פי שניים מהחתך של העול.מבנים כאלה נמצאים לעתים קרובות יותר בשנאים בעלי הספק נמוך, שבהם לא נוצרים עומסים תרמיים גדולים על המבנה.

שנאי כוח דורשים משטח קירור גדול עם פיתולים עקב המרה של עומסים גבוהים יותר. התוכנית המאוחדת מתאימה להם יותר.

מכשירים תלת פאזיים

עבורם, אתה יכול להשתמש בשלושה מעגלים מגנטיים חד פאזיים הממוקמים בשליש מההיקף, או לאסוף סלילים של ברזל רגיל בכלובים שלהם.

אם ניקח בחשבון מעגל מגנטי משותף של שלושה מבנים זהים הממוקמים בזווית של 120 מעלות, כפי שמוצג בפינה השמאלית העליונה של התמונה, אז בתוך המוט המרכזי השטף המגנטי הכולל יהיה מאוזן ושווה לאפס.

אולם בפועל, נעשה שימוש לעתים קרובות יותר בעיצוב פשוט הממוקם באותו מישור, כאשר שלוש פיתולים שונים ממוקמים על מוט נפרד. בשיטה זו, השטף המגנטי מסלילי הקצה עובר דרך הטבעות הגדולות והקטנות, ומהאמצע - דרך שתיים סמוכות. עקב היווצרות של חלוקה לא אחידה של מרחקים, נוצר חוסר איזון מסוים של התנגדויות מגנטיות.

הוא מטיל הגבלות נפרדות על חישובי תכנון ועל כמה מצבי פעולה, במיוחד סרק. אבל באופן כללי, תכנית כזו של המעגל המגנטי נמצאת בשימוש נרחב בפועל.

המעגלים המגנטיים המוצגים בתמונות לעיל עשויים מלוחות, וסלילים מונחים על המוטות המורכבים. טכנולוגיה זו משמשת במפעלים אוטומטיים עם פארק מכונות גדול.

בתעשיות קטנות, ניתן להשתמש בטכנולוגיית הרכבה ידנית עקב ריקויות קלטת, כאשר סליל מיוצר בתחילה עם חוט מפותל, ולאחר מכן מותקן סביבו מעגל מגנטי מסרט של ברזל שנאי עם סיבובים עוקבים.

מעגלים מגנטיים מעוותים כאלה נוצרים גם בהתאם לסוג הבר והמשוריין.

עבור טכנולוגיית רצועות, העובי המותר של החומר הוא 0.2 או 0.35 מ"מ, ולהתקנה עם לוחות, ניתן לבחור 0.35 או 0.5 או אפילו יותר. זה נובע מהצורך ללפף בחוזקה את הסרט בין שכבות, דבר שקשה לעשות זאת באופן ידני כאשר עובדים עם חומרים עבים.

אם, כאשר מלופף את הקלטת על סליל, אורכו אינו מספיק, אז מותר להצטרף אליו הרחבה וללחוץ עליו באופן אמין בשכבה חדשה. באותו אופן, לוחות של מוטות ועול מורכבים במעגלים מגנטיים למלריים.בכל המקרים הללו יש לבצע את המפרקים במינימום מידות, שכן הם משפיעים על הסרבנות הכוללת ואיבוד האנרגיה באופן כללי.

לעבודה מדויקת, מנסים להימנע מיצירת מפרקים כאלה, וכאשר אי אפשר לכלול אותם, הם משתמשים בשחיקת קצה, ומשיגים התאמה הדוקה של המתכת.

בעת הרכבה ידנית של מבנה, די קשה לכוון את הלוחות זה לזה במדויק. לכן נקדח בהם חורים והוכנסו פינים שהבטיחו מרכוז טוב. אבל שיטה זו מפחיתה מעט את שטח המעגל המגנטי, מעוותת את המעבר של קווי כוח והתנגדות מגנטית באופן כללי.

ארגונים אוטומטיים גדולים המתמחים בייצור ליבות מגנטיות לשנאים מדויקים, ממסרים, סטרטרים נטשו את החורים המחוררים בתוך הלוחות ומשתמשים בטכנולוגיות הרכבה אחרות.

קונסטרוקציות חיפוי וחזית

ניתן להרכיב ליבות מגנטיות שנוצרו על בסיס לוחות על ידי הכנה נפרדת של מוטות העול ולאחר מכן הרכבת סלילים עם סלילים, כפי שמוצג בתמונה.

תרשים הרכבת תחת מפושט מוצג מימין. זה יכול להיות חסרון רציני - "אש בפלדה", אשר מאופיין על ידי המראה זרמי מערבולת בליבה לערך הקריטי כפי שמוצג בתמונה למטה משמאל עם קו אדום גלי. זה יוצר מצב חירום.

פגם זה מסולק עם שכבת בידוד, אשר משפיעה באופן משמעותי על הגדלת השטף הממגנט. ואלו הפסדי אנרגיה מיותרים.

במקרים מסוימים, יש צורך להגדיל את הפער הזה כדי להגביר את התגובה. טכניקה זו משמשת במשרנים ומשנקים.

מהסיבות המפורטות לעיל, ערכת הרכבת הפנים משמשת במבנים לא קריטיים. לפעולה מדויקת של המעגל המגנטי, צלחת למינציה משמש.

העיקרון שלו מבוסס על חלוקה ברורה של השכבות ויצירת מרווחים שווים במוט ובעול באופן שבמהלך ההרכבה מתמלאים כל החללים שנוצרו בחיבורים מינימליים. במקרה זה, הלוחות של המוט והעול שלובים זה בזה, ויוצרים מבנה חזק וקשיח.

התמונה הקודמת לעיל מציגה שיטה למינציה לחיבור צלחות מלבניות.עם זאת, למבנים מלוכסנים, שנוצרים בדרך כלל ב-45 מעלות, יש הפסדי אנרגיה מגנטיים נמוכים יותר. הם משמשים במעגלים מגנטיים רבי עוצמה של שנאי כוח.

התמונה מציגה הרכבה של מספר צלחות משופעות עם פריקה חלקית של המבנה הכולל.

גם בשיטה זו, יש צורך לפקח על איכות משטחי התמיכה והיעדר פערים בלתי מקובלים בהם.

שיטת השימוש בפלטות משופעות מבטיחה הפסדים מינימליים של שטף מגנטי בפינות המעגל המגנטי, אך מסבכת באופן משמעותי את תהליך הייצור וטכנולוגיית ההרכבה. בשל המורכבות המוגברת של העבודה, הוא משמש לעתים רחוקות מאוד.

שיטת ההרכבה למינציה אמינה יותר. העיצוב חזק, דורש פחות חלקים ומורכב בשיטה מוכנה מראש.

בשיטה זו נוצר מבנה משותף מהצלחות. לאחר ההרכבה המלאה של המעגל המגנטי, יש צורך להתקין עליו את הסליל.

כדי לעשות זאת, יש צורך לפרק את העול העליון שכבר הורכב, ולהסיר ברציפות את כל הצלחות שלו. על מנת לחסל פעולה מיותרת כזו, הטכנולוגיה של הרכבת מעגל מגנטי פותחה ישירות בתוך הפיתולים המוכנים עם סלילים.

מודלים פשוטים של מבנים למינציה

שנאים בהספק נמוך לרוב אינם דורשים בקרה מגנטית מדויקת. עבורם נוצרים ריקים בשיטות הטבעה לפי תבניות מוכנות, ולאחר מכן ציפוי בלכה מבודדת ולרוב בצד אחד.

מכלול המעגלים המגנטיים השמאלי נוצר על ידי החדרת החסר לתוך הסלילים מעל ומתחת, והימין מאפשר לך לכופף ולהכניס את המוט המרכזי לחור הסליל הפנימי. בשיטות אלו נוצר פער אוויר קטן בין לוחות התמיכה.

לאחר הרכבת הסט, הלוחות נלחצים בחוזקה על ידי המחברים. כדי להפחית זרמי מערבולת עם הפסדים מגנטיים, מוחל עליהם שכבת בידוד.

מאפיינים של מעגלים מגנטיים של ממסרים, סטרטרים

העקרונות של יצירת נתיב למעבר השטף המגנטי נשארו זהים. רק המעגל המגנטי מחולק לשני חלקים:

1. מטלטלין;

2. קבוע לצמיתות.

כאשר מתרחש שטף מגנטי, האבזור הנעים, יחד עם המגעים המקובעים עליו, נמשך על ידי העיקרון של אלקטרומגנט, וכאשר הוא נעלם, הוא חוזר למצבו המקורי בפעולת קפיצים מכניים.

קצר

זרם חילופין משתנה כל הזמן בגודל ובמשרעת. שינויים אלו מועברים לשטף המגנטי ולחלק הנע של האבזור, שיכול לזמזם ולרטוט. כדי לחסל תופעה זו, המעגל המגנטי מופרד על ידי הכנסת קצר חשמלי.

נוצרים בו התפצלות של השטף המגנטי והסטת פאזה של אחד מחלקיו. לאחר מכן, כאשר חוצים את נקודת האפס של ענף אחד, פועל כוח מונע רעידות בשני, ולהיפך.

ליבות מגנטיות למכשירי DC

במעגלים אלו אין צורך להתמודד עם ההשפעות המזיקות של זרמי מערבולת, המתבטאים בתנודות סינוסואידיות הרמוניות.עבור ליבות מגנטיות, לא נעשה שימוש במכלולי לוחות דקים, אך הם עשויים עם חלקים מלבניים או מעוגלים בשיטה של ​​יציקות מקשה אחת.

במקרה זה, הליבה שעליה מותקן הסליל היא עגולה, והדיור והעול מלבניים.

כדי להפחית את כוח המשיכה הראשוני, מרווח האוויר בין החלקים המופרדים של המעגל המגנטי קטן.

מעגלים מגנטיים של מכונות חשמליות

נוכחות של רוטור נע המסתובב בשדה הסטטור דורשת מאפיינים מיוחדים עיצובי מנועים חשמליים וגנרטורים. בתוכם, יש צורך לארגן את הסלילים שדרכם זורם הזרם החשמלי, כדי להבטיח את הממדים המינימליים.

לשם כך מיוצרים חללים להנחת חוטים ישירות במעגלים המגנטיים. לשם כך, מיד בעת הטבעת הצלחות, נוצרים בהם ערוצים, אשר לאחר ההרכבה הם קווים מוכנים לסלילים.

לפיכך, המעגל המגנטי הוא חלק בלתי נפרד ממכשירים חשמליים רבים ומשמש להעברת שטף מגנטי.