ما هي الدائرة المغناطيسية وأين يتم استخدامها

يحدد الجذور المركبتان "المغناطيس" و "الموصل" المتصلان بالحرف "o" الغرض من هذا الجهاز الكهربائي ، الذي تم إنشاؤه لنقل التدفق المغناطيسي بشكل موثوق من خلال موصل خاص مع الحد الأدنى من الخسائر أو في بعض الحالات.

تستخدم الصناعة الكهربائية على نطاق واسع الاعتماد المتبادل بين الطاقة الكهربائية والمغناطيسية ، وانتقالها من حالة إلى أخرى. تعمل العديد من المحولات ، والمختنق ، والموصلات ، والمرحلات ، والمبتدئين ، والمحركات الكهربائية ، والمولدات ، وغيرها من الأجهزة المماثلة على هذا المبدأ.

يتضمن تصميمهم دائرة مغناطيسية تنقل تدفقًا مغناطيسيًا متحمسًا بمرور التيار الكهربائي لمزيد من تحويل الطاقة الكهربائية. إنه أحد مكونات النظام المغناطيسي للأجهزة الكهربائية.

النواة المغناطيسية لمنتج كهربائي (جهاز) (دليل تدفق الملف) - نظام مغناطيسي لمنتج كهربائي (جهاز) أو مجموعة من عدة أجزائه في شكل وحدة هيكلية منفصلة (GOST 18311-80).

مما يتكون اللب المغناطيسي؟

الخصائص المغناطيسية

يمكن أن يكون للمواد المدرجة في تصميمه خصائص مغناطيسية مختلفة. عادة ما يتم تصنيفهم إلى نوعين:

1. ضعيف المغناطيسية.

2. عالية المغناطيسية.

لتمييزها ، يتم استخدام المصطلح «النفاذية المغناطيسية µ»، والذي يحدد اعتماد الحث المغناطيسي الذي تم إنشاؤه B (القوة) على قيمة القوة المطبقة H.

يوضح الرسم البياني أعلاه أن للمغناطيسات الحديدية خواص مغناطيسية قوية ، بينما تكون ضعيفة في المغناطيسات المغناطيسية والأقطار.

ومع ذلك ، فإن تحريض المغناطيسات الحديدية مع زيادة أخرى في الجهد يبدأ في الانخفاض ، مع وجود نقطة واضحة ذات قيمة قصوى تميز لحظة تشبع المادة. يتم استخدامه في حساب وتشغيل الدوائر المغناطيسية.

بعد إنهاء عمل الجهد ، يبقى جزء من الخصائص المغناطيسية مع المادة ، وإذا تم تطبيق حقل معاكس عليه ، فسيتم إنفاق جزء من طاقته للتغلب على هذا الكسر.

لذلك ، في دوائر المجال الكهرومغناطيسي المتناوبة هناك تأخر في الحث من القوة المطبقة. يتميز اعتماد مماثل على مغنطة مادة المغناطيسات الحديدية برسم بياني يسمى التخلفية.

عليها ، تُظهر النقاط Hk عرض المحيط الذي يميز المغناطيسية المتبقية (القوة القسرية). وفقًا لحجمها ، يتم تقسيم المغناطيسات الحديدية إلى فئتين:

1. لينة ، تتميز بحلقة ضيقة ؛

2. من الصعب ، مع قوة إكراه عالية.

الفئة الأولى تشمل السبائك اللينة من الحديد و بيرمولا. يتم استخدامها لصنع قلب للمحولات والمحركات الكهربائية والمولدات لأنها تخلق الحد الأدنى من إنفاق الطاقة لعكس المغنطة.

تُستخدم المغناطيسات الحديدية الصلبة المصنوعة من الفولاذ الكربوني والسبائك الخاصة في مختلف تصاميم المغناطيس الدائم.

عند اختيار مادة للدائرة المغناطيسية ، تؤخذ الخسائر في الاعتبار من أجل:

• التخلفية.

• التيارات الدوامة الناتجة عن عمل EMF الناجم عن التدفق المغناطيسي ؛

• نتيجة اللزوجة المغناطيسية.

المواد

خصائص السبائك

بالنسبة لتصميمات الدوائر المغناطيسية AC ، يتم إنتاج درجات خاصة من الألواح أو الفولاذ ذي الجدران الرقيقة الملفوفة بدرجات متفاوتة من إضافات السبائك ، والتي يتم إنتاجها عن طريق الدرفلة على البارد أو الساخن. كما أن الفولاذ المدلفن على البارد أغلى ثمناً ولكن له خسائر أقل في الحث.

يتم تشكيل الصفائح والملفات الفولاذية في ألواح أو شرائط. وهي مغطاة بطبقة من الورنيش للحماية والعزل. تغطية الوجهين أكثر موثوقية.

بالنسبة للمرحلات والمبتدئين والموصلات التي تعمل في دوائر التيار المستمر ، يتم صب النوى المغناطيسية في كتل صلبة.

دارات التيار المتردد

النوى المغناطيسية للمحولات

الأجهزة أحادية الطور

من بينها ، هناك نوعان شائعان من الدوائر المغناطيسية:

1. عصا.

2. مدرعة.

النوع الأول مصنوع من قضيبين ، يتم وضع ملفين منفصلين لكل منهما مع ملفات الجهد العالي أو المنخفض. إذا تم وضع ملف LV و LV على الشريط ، تحدث تدفقات كبيرة لتبديد الطاقة ويزداد مكون التفاعل.

يتم إغلاق التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر القضبان بواسطة نير العلوي والسفلي.

النوع المدرع له قضيب به ملفات ونير ينقسم منه التدفق المغناطيسي إلى نصفين. لذلك ، مساحتها ضعف المقطع العرضي للنير.غالبًا ما توجد مثل هذه الهياكل في محولات الطاقة المنخفضة ، حيث لا يتم إنشاء أحمال حرارية كبيرة على الهيكل.

تتطلب محولات الطاقة سطح تبريد كبير مع ملفات بسبب تحويل الأحمال العالية. المخطط الموحد أكثر ملاءمة لهم.

أجهزة ثلاثية الطور

بالنسبة لهم ، يمكنك استخدام ثلاث دوائر مغناطيسية أحادية الطور تقع في ثلث المحيط ، أو تجميع ملفات من الحديد العادي في أقفاصهم.

إذا أخذنا في الاعتبار دائرة مغناطيسية مشتركة من ثلاثة هياكل متطابقة تقع بزاوية 120 درجة ، كما هو موضح في الزاوية اليسرى العليا من الصورة ، فسيكون التدفق المغناطيسي الكلي داخل القضيب المركزي متوازنًا ويساوي الصفر.

من الناحية العملية ، غالبًا ما يتم استخدام التصميم المبسط الموجود في نفس المستوى ، عندما توجد ثلاث لفات مختلفة على قضيب منفصل. في هذه الطريقة ، يمر التدفق المغناطيسي من الملفات الطرفية عبر الحلقات الكبيرة والصغيرة ، ومن الوسط - عبر حلقتين متجاورتين. بسبب تشكيل التوزيع غير المتكافئ للمسافات ، يتم إنشاء خلل معين في المقاومة المغناطيسية.

يفرض قيودًا منفصلة على حسابات التصميم وبعض أوضاع التشغيل ، خاصةً التباطؤ. ولكن بشكل عام ، يتم استخدام مخطط الدائرة المغناطيسية هذا على نطاق واسع في الممارسة العملية.

الدوائر المغناطيسية الموضحة في الصور أعلاه مصنوعة من ألواح ، ويتم وضع الملفات على قضبان مجمعة. تُستخدم هذه التقنية في المصانع المؤتمتة التي تحتوي على حديقة آلات كبيرة.

في الصناعات الصغيرة ، يمكن استخدام تقنية التجميع اليدوي بسبب الفراغات الشريطية ، عندما يتم تصنيع الملف في البداية بسلك ملفوف ، ثم يتم تثبيت دائرة مغناطيسية حوله من شريط من حديد المحولات مع دورات متتالية.

يتم إنشاء هذه الدوائر المغناطيسية الملتوية أيضًا وفقًا للشريط ونوع المدرعة.

بالنسبة لتقنية الشريط ، فإن السماكة المسموح بها للمادة هي 0.2 أو 0.35 مم ، وللتركيب مع الألواح ، يمكن اختيار 0.35 أو 0.5 أو أكثر. ويرجع ذلك إلى الحاجة إلى لف الشريط بإحكام بين الطبقات ، وهو أمر يصعب القيام به يدويًا عند العمل باستخدام مواد سميكة.

إذا لم يكن طوله كافياً عند لف الشريط على بكرة ، فيُسمح له بالانضمام إلى امتداد له والضغط عليه بطبقة جديدة بشكل موثوق. وبنفس الطريقة يتم تجميع الصفائح من القضبان والنير في دوائر مغناطيسية رقائقية ، وفي كل هذه الحالات يجب عمل الوصلات بأبعاد دنيا ، حيث أنها تؤثر على الإحجام الكلي وفقدان الطاقة بشكل عام.

للحصول على عمل دقيق ، حاول تجنب إنشاء مثل هذه المفاصل ، وعندما يكون من المستحيل استبعادها ، فإنهم يستخدمون طحن الحواف ، مما يحقق توافقًا وثيقًا مع المعدن.

عند تجميع الهيكل يدويًا ، من الصعب جدًا توجيه اللوحات بدقة لبعضها البعض. لذلك ، تم حفر ثقوب فيها وإدخال المسامير ، مما يضمن تمركزًا جيدًا. لكن هذه الطريقة تقلل قليلاً من مساحة الدائرة المغناطيسية وتشوه مرور خطوط القوة والمقاومة المغناطيسية بشكل عام.

تخلت الشركات الآلية الكبيرة المتخصصة في إنتاج النوى المغناطيسية للمحولات الدقيقة والمرحلات والمبتدئين عن الثقوب المثقوبة داخل الألواح واستخدمت تقنيات التجميع الأخرى.

الهياكل المكسوة والأمامية

يمكن تجميع النوى المغناطيسية التي تم إنشاؤها على أساس الألواح عن طريق تحضير قضبان المقرن بشكل منفصل ثم تثبيت الملفات مع الملفات ، كما هو موضح في الصورة.

يظهر مخطط تجميع بعقب مبسط إلى اليمين. يمكن أن يكون لها عيب خطير - "حريق في الفولاذ" ، والذي يتميز بالمظهر التيارات إيدي في القلب إلى القيمة الحرجة كما هو موضح في الصورة أدناه على اليسار بخط أحمر متموج. هذا يخلق حالة طارئة.

يتم التخلص من هذا العيب بطبقة عازلة ، مما يؤثر بشكل كبير على زيادة تدفق المغنطة. وهذه خسائر غير ضرورية في الطاقة.

في بعض الحالات ، من الضروري زيادة هذه الفجوة لزيادة التفاعل. تستخدم هذه التقنية في المحاثات والمختنق.

للأسباب المذكورة أعلاه ، يتم استخدام مخطط تجميع الوجه في الهياكل غير الحرجة. للتشغيل الدقيق للدائرة المغناطيسية ، يتم استخدام لوحة مغلفة.

يعتمد مبدأه على التوزيع الواضح للطبقات وإنشاء فجوات متساوية في القضيب والنير بطريقة يتم فيها ملء جميع التجاويف التي تم إنشاؤها أثناء التجميع بأدنى قدر من المفاصل. في هذه الحالة ، تتشابك ألواح القضيب والنير مع بعضهما البعض ، مما يشكل بنية قوية وصلبة.

تُظهر الصورة السابقة أعلاه طريقة مغلفة لتوصيل الألواح المستطيلة.ومع ذلك ، فإن الهياكل المائلة ، التي يتم إنشاؤها عادةً عند 45 درجة ، لها خسائر طاقة مغناطيسية أقل. يتم استخدامها في الدوائر المغناطيسية القوية لمحولات الطاقة.

تُظهر الصورة تجميع عدة ألواح مائلة مع تفريغ جزئي للهيكل العام.

حتى مع هذه الطريقة ، من الضروري مراقبة جودة أسطح الدعم وعدم وجود فجوات غير مقبولة فيها.

تضمن طريقة استخدام الألواح المائلة الحد الأدنى من الخسائر في التدفق المغناطيسي في زوايا الدائرة المغناطيسية ، ولكنها تعقد بشكل كبير عملية الإنتاج وتكنولوجيا التجميع. بسبب التعقيد المتزايد للعمل ، نادرًا ما يتم استخدامه.

طريقة التجميع الرقائقي أكثر موثوقية. التصميم قوي ويتطلب أجزاء أقل ويتم تجميعه باستخدام طريقة معدة مسبقًا.

بهذه الطريقة ، يتم إنشاء هيكل مشترك من اللوحات. بعد التجميع الكامل للدائرة المغناطيسية ، يصبح من الضروري تثبيت الملف عليها.

للقيام بذلك ، من الضروري تفكيك النير العلوي المجمع بالفعل ، وإزالة جميع لوحاته على التوالي. من أجل القضاء على مثل هذه العملية غير الضرورية ، تم تطوير تقنية تجميع الدائرة المغناطيسية مباشرة داخل اللفات المعدة مع الملفات.

نماذج مبسطة من الهياكل المصفحة

غالبًا لا تتطلب محولات الطاقة المنخفضة تحكمًا مغناطيسيًا دقيقًا. بالنسبة لهم ، يتم إنشاء الفراغات باستخدام طرق الختم وفقًا للقوالب المعدة ، متبوعًا بالطلاء بالورنيش العازل وغالبًا من جانب واحد.

يتم إنشاء مجموعة الدائرة المغناطيسية اليسرى عن طريق إدخال الفراغات في الملفات أعلى وأسفل ، ويسمح لك الخيار الأيمن بثني وإدخال قضيب المركز في فتحة الملف الداخلي. في هذه الطرق ، يتم تشكيل فجوة هوائية صغيرة بين لوحات الدعم.

بعد تجميع المجموعة ، يتم ضغط الألواح بإحكام بواسطة السحابات. لتقليل التيارات الدوامة بفقدان مغناطيسي ، يتم تطبيق طبقة من العزل عليها.

خصائص الدوائر المغناطيسية للمرحلات والمبتدئين

ظلت مبادئ إنشاء مسار لمرور التدفق المغناطيسي كما هي. فقط الدائرة المغناطيسية مقسمة إلى قسمين:

1. متحرك.

2. ثابتة بشكل دائم.

عندما يحدث تدفق مغناطيسي ، ينجذب المحرك المتحرك ، مع جهات الاتصال المثبتة عليه ، إلى مبدأ المغناطيس الكهربائي ، وعندما يختفي ، فإنه يعود إلى حالته الأصلية تحت تأثير الينابيع الميكانيكية.

دائرة مقصورة

يتغير التيار المتردد باستمرار من حيث الحجم والسعة. تنتقل هذه التغييرات إلى التدفق المغناطيسي والجزء المتحرك من المحرك ، والذي يمكنه أن يهتز ويهتز. للقضاء على هذه الظاهرة ، يتم فصل الدائرة المغناطيسية عن طريق إدخال دائرة كهربائية قصيرة.

يتشكل فيه تشعب من التدفق المغناطيسي وانزياح طوري لأحد أجزائه. ثم ، عند عبور نقطة الصفر لفرع واحد ، تعمل قوة منع الاهتزاز في الفرع الثاني ، والعكس صحيح.

النوى المغناطيسية لأجهزة التيار المستمر

في هذه الدوائر ، ليست هناك حاجة للتعامل مع الآثار الضارة للتيارات الدوامة ، والتي تظهر في التذبذبات الجيبية التوافقية.بالنسبة للنوى المغناطيسية ، لا يتم استخدام مجموعات الألواح الرقيقة ، ولكنها مصنوعة من أجزاء مستطيلة أو مستديرة بطريقة المسبوكات من قطعة واحدة.

في هذه الحالة ، يكون اللب الذي تم تثبيت الملف عليه مستديرًا ، ويكون الغلاف والنير مستطيلًا.

لتقليل قوة السحب الأولية ، تكون فجوة الهواء بين الأجزاء المنفصلة للدائرة المغناطيسية صغيرة.

الدوائر المغناطيسية للآلات الكهربائية

يتطلب وجود دوار متحرك يدور في مجال الجزء الثابت خصائص خاصة تصاميم المحركات الكهربائية والمولدات. بداخلها ، من الضروري ترتيب الملفات التي يتدفق من خلالها التيار الكهربائي ، وذلك لضمان الحد الأدنى من الأبعاد.

لهذا الغرض ، يتم عمل تجاويف لوضع الأسلاك مباشرة في الدوائر المغناطيسية. للقيام بذلك ، فورًا عند ختم اللوحات ، يتم إنشاء قنوات فيها ، والتي تكون بعد التجميع خطوطًا جاهزة للملفات.

وبالتالي ، فإن الدائرة المغناطيسية هي جزء لا يتجزأ من العديد من الأجهزة الكهربائية وتعمل على نقل التدفق المغناطيسي.