วงจรแม่เหล็กคืออะไรและใช้ที่ไหน

สองรากประกอบ "แม่เหล็ก" และ "ตัวนำ" ที่เชื่อมต่อกันด้วยตัวอักษร "o" กำหนดวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์ไฟฟ้านี้ ซึ่งสร้างขึ้นเพื่อส่งผ่านฟลักซ์แม่เหล็กที่เชื่อถือได้ผ่านตัวนำพิเศษโดยมีความสูญเสียน้อยที่สุดหรือในบางกรณี

อุตสาหกรรมไฟฟ้าใช้กันอย่างแพร่หลายในการพึ่งพาซึ่งกันและกันของพลังงานไฟฟ้าและแม่เหล็ก การเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปสู่อีกสถานะหนึ่ง หม้อแปลงไฟฟ้า โช้ก คอนแทคเตอร์ รีเลย์ สตาร์ตเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และอุปกรณ์อื่นที่คล้ายคลึงกันจำนวนมากใช้หลักการนี้

การออกแบบของพวกเขารวมถึงวงจรแม่เหล็กที่ส่งฟลักซ์แม่เหล็กที่กระตุ้นโดยกระแสไฟฟ้าเพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้าต่อไป เป็นหนึ่งในส่วนประกอบของระบบแม่เหล็กของอุปกรณ์ไฟฟ้า

แกนแม่เหล็กของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) (ตัวนำฟลักซ์ของขดลวด) - ระบบแม่เหล็กของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) หรือชุดของชิ้นส่วนหลายชิ้นในรูปแบบของหน่วยโครงสร้างแยกต่างหาก (GOST 18311-80)

แกนแม่เหล็กทำมาจากอะไร?

ลักษณะแม่เหล็ก

สารที่รวมอยู่ในการออกแบบสามารถมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่แตกต่างกัน มักแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. แม่เหล็กอ่อน

2. แม่เหล็กสูง

เพื่อแยกความแตกต่างจะใช้คำนี้ «การซึมผ่านของแม่เหล็ก µ»ซึ่งกำหนดการพึ่งพาของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B (แรง) ที่สร้างขึ้นกับค่าของแรงที่ใช้ H.

กราฟด้านบนแสดงให้เห็นว่าแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกมีสมบัติเป็นแม่เหล็กแรงสูง ในขณะที่พาราแมกเนติกและไดอะแมกเนตอ่อน

อย่างไรก็ตามการเหนี่ยวนำของ ferromagnet ที่มีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอีกเริ่มลดลงโดยมีจุดเด่นชัดที่มีค่าสูงสุดซึ่งเป็นลักษณะช่วงเวลาแห่งความอิ่มตัวของสาร ใช้ในการคำนวณและการทำงานของวงจรแม่เหล็ก

หลังจากการสิ้นสุดของการกระทำของแรงดันไฟฟ้า ส่วนหนึ่งของคุณสมบัติทางแม่เหล็กยังคงอยู่กับสารและหากมีการใช้สนามตรงกันข้ามกับมัน พลังงานส่วนหนึ่งของมันจะถูกใช้เพื่อเอาชนะเศษส่วนนี้

ดังนั้นในวงจรสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับจึงมีความล่าช้าในการเหนี่ยวนำจากแรงที่กระทำ การพึ่งพาที่คล้ายกันในการทำให้เป็นแม่เหล็กของสาร ferromagnets นั้นมีลักษณะโดยกราฟที่เรียกว่า ฮิสเทรีซิส.

บนนั้น จุด Hk แสดงความกว้างของรูปร่างที่แสดงลักษณะของแม่เหล็กตกค้าง (แรงบีบบังคับ) ตามขนาด ferromagnets แบ่งออกเป็นสองประเภท:

1. นุ่ม ลักษณะวงแคบ;

2. แข็ง มีแรงบีบบังคับสูง.

ประเภทแรกประกอบด้วยโลหะผสมอ่อนของเหล็กและเพอร์โมลา ใช้ทำแกนสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้า และอัลเทอร์เนเตอร์ เนื่องจากใช้พลังงานน้อยที่สุดในการย้อนกลับการดึงดูดแม่เหล็ก

แม่เหล็กถาวรแบบแข็งที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมพิเศษถูกนำมาใช้ในการออกแบบแม่เหล็กถาวรต่างๆ

เมื่อเลือกวัสดุสำหรับวงจรแม่เหล็ก จะคำนึงถึงการสูญเสียสำหรับ:

• ฮิสเทรีซิส;

• กระแสน้ำวนที่เกิดจากการกระทำของ EMF ที่เกิดจากฟลักซ์แม่เหล็ก

• ผลที่ตามมาเนื่องจากความหนืดของแม่เหล็ก

วัสดุ (แก้ไข)

ลักษณะของโลหะผสม

สำหรับการออกแบบวงจรแม่เหล็กกระแสสลับ เกรดพิเศษของเหล็กแผ่นหรือเหล็กผนังบางขดถูกผลิตขึ้นโดยมีระดับการเจือปนที่แตกต่างกัน ซึ่งผลิตโดยการรีดเย็นหรือรีดร้อน อีกทั้งเหล็กแผ่นรีดเย็นมีราคาแพงกว่าแต่มีการสูญเสียจากการเหนี่ยวนำน้อยกว่า

แผ่นเหล็กและขดลวดถูกกลึงเป็นแผ่นหรือแถบ พวกเขาถูกเคลือบด้วยชั้นเคลือบเงาเพื่อป้องกันและฉนวน การครอบคลุมสองด้านมีความน่าเชื่อถือมากกว่า

สำหรับรีเลย์ สตาร์ทเตอร์ และคอนแทคเตอร์ที่ทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง แกนแม่เหล็กจะถูกหล่อเป็นก้อนทึบ

วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

แกนแม่เหล็กของหม้อแปลง

อุปกรณ์เฟสเดียว

ในหมู่พวกเขามีวงจรแม่เหล็กสองประเภท:

1. ติด;

2. หุ้มเกราะ

ประเภทแรกทำด้วยแท่งสองอันซึ่งแต่ละอันมีขดลวดสองอันที่มีขดลวดไฟฟ้าแรงสูงหรือต่ำแยกจากกัน หากวางขดลวด LV และ LV ไว้บนแถบ การไหลของพลังงานจำนวนมากจะเกิดขึ้นและส่วนประกอบรีแอกแตนซ์จะเพิ่มขึ้น

ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านแท่งถูกปิดโดยแอกบนและล่าง

ประเภทเกราะมีแกนที่มีขดลวดและแอกซึ่งฟลักซ์แม่เหล็กแบ่งออกเป็นสองซีก ดังนั้นพื้นที่ของมันคือสองเท่าของหน้าตัดแอกโครงสร้างดังกล่าวมักพบในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังต่ำซึ่งไม่ได้สร้างภาระความร้อนจำนวนมากบนโครงสร้าง

หม้อแปลงไฟฟ้าต้องการพื้นผิวระบายความร้อนขนาดใหญ่พร้อมขดลวดเนื่องจากการแปลงโหลดที่สูงขึ้น รูปแบบรวมเหมาะสำหรับพวกเขามากกว่า

อุปกรณ์สามเฟส

สำหรับพวกมัน คุณสามารถใช้วงจรแม่เหล็กเฟสเดียวสามวงจรซึ่งอยู่ที่หนึ่งในสามของเส้นรอบวง หรือรวบรวมขดลวดเหล็กธรรมดาไว้ในกรงของพวกมัน

หากเราพิจารณาวงจรแม่เหล็กทั่วไปของโครงสร้างที่เหมือนกันสามแห่งซึ่งอยู่ที่มุม 120 องศาตามที่แสดงในมุมบนซ้ายของรูปภาพ จากนั้นภายในแกนกลางฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดจะสมดุลและมีค่าเท่ากับศูนย์

อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติการออกแบบที่เรียบง่ายซึ่งอยู่ในระนาบเดียวกันมักจะใช้เมื่อขดลวดที่แตกต่างกันสามเส้นอยู่บนแกนแยก ในวิธีนี้ฟลักซ์แม่เหล็กจากขดลวดสุดท้ายจะผ่านวงแหวนขนาดใหญ่และขนาดเล็กและจากตรงกลางถึงสองอันที่อยู่ติดกัน เนื่องจากการก่อตัวของระยะทางที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดความไม่สมดุลของความต้านทานแม่เหล็ก

มันกำหนดข้อ จำกัด แยกต่างหากในการคำนวณการออกแบบและโหมดการทำงานบางโหมด แต่โดยทั่วไปแล้วรูปแบบของวงจรแม่เหล็กนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติ

วงจรแม่เหล็กที่แสดงในภาพด้านบนทำจากแผ่น และขดลวดจะวางอยู่บนแท่งที่ประกอบขึ้น เทคโนโลยีนี้ใช้ในโรงงานอัตโนมัติที่มีลานจอดเครื่องจักรขนาดใหญ่

ในอุตสาหกรรมขนาดเล็ก เทคโนโลยีการประกอบแบบแมนนวลสามารถนำมาใช้ได้เนื่องจากช่องว่างของเทป เมื่อเริ่มสร้างขดลวดด้วยลวดขด แล้วจึงติดตั้งวงจรแม่เหล็กรอบๆ จากเทปเหล็กหม้อแปลงที่มีการหมุนต่อเนื่องกัน

วงจรแม่เหล็กบิดดังกล่าวถูกสร้างขึ้นตามแถบและประเภทเกราะ

สำหรับเทคโนโลยีแถบ ความหนาที่อนุญาตของวัสดุคือ 0.2 หรือ 0.35 มม. และสำหรับการติดตั้งกับเพลท สามารถเลือกได้ 0.35 หรือ 0.5 หรือมากกว่านั้น นี่เป็นเพราะความจำเป็นในการม้วนเทประหว่างชั้นให้แน่น ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะทำด้วยตนเองเมื่อทำงานกับวัสดุหนา

หากเมื่อพันเทปบนรีลแล้วความยาวไม่เพียงพอก็อนุญาตให้เข้าร่วมส่วนขยายและกดเลเยอร์ใหม่ได้อย่างน่าเชื่อถือ ในทำนองเดียวกันแผ่นแท่งและแอกจะประกอบกันในวงจรแม่เหล็กแบบลาเมลลาร์ ในทุกกรณี ข้อต่อต้องทำในขนาดที่เล็กที่สุดเนื่องจากจะส่งผลต่อการฝืนและการสูญเสียพลังงานโดยรวม

สำหรับการทำงานที่ถูกต้อง พยายามหลีกเลี่ยงการสร้างข้อต่อดังกล่าว และเมื่อไม่สามารถแยกออกได้ พวกเขาจะใช้การเจียรขอบเพื่อให้ได้โลหะที่แนบสนิท

เมื่อประกอบโครงสร้างด้วยตนเอง การวางแนวแผ่นให้ตรงกันนั้นค่อนข้างยาก ดังนั้นจึงมีการเจาะรูและใส่หมุดซึ่งทำให้ได้ศูนย์กลางที่ดี แต่วิธีนี้จะลดพื้นที่ของวงจรแม่เหล็กลงเล็กน้อย บิดเบือนเส้นทางของเส้นแรงและความต้านทานแม่เหล็กโดยทั่วไป

องค์กรอัตโนมัติขนาดใหญ่ที่เชี่ยวชาญด้านการผลิตแกนแม่เหล็กสำหรับหม้อแปลงที่มีความแม่นยำ รีเลย์ สตาร์ตเตอร์ได้ละทิ้งรูเจาะภายในแผ่นเพลตและใช้เทคโนโลยีการประกอบอื่นๆ

โครงสร้างหุ้มและด้านหน้า

แกนแม่เหล็กที่สร้างขึ้นจากแผ่นเพลทสามารถประกอบได้โดยการเตรียมแอกบาร์แยกจากกัน จากนั้นติดตั้งขดลวดด้วยขดลวดตามที่แสดงในภาพ

แผนภาพการประกอบก้นอย่างง่ายแสดงอยู่ทางด้านขวา อาจมีข้อเสียเปรียบอย่างร้ายแรง - "ไฟในเหล็ก" ซึ่งเป็นลักษณะที่ปรากฏ กระแสน้ำวน ในแกนถึงค่าวิกฤตดังภาพด้านล่างทางซ้ายด้วยเส้นหยักสีแดง สิ่งนี้ทำให้เกิดเหตุฉุกเฉิน

ข้อบกพร่องนี้ถูกกำจัดด้วยชั้นฉนวน ซึ่งมีผลอย่างมากต่อการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์แม่เหล็ก และนี่คือการสูญเสียพลังงานโดยไม่จำเป็น

ในบางกรณีจำเป็นต้องเพิ่มช่องว่างนี้เพื่อเพิ่มปฏิกิริยา เทคนิคนี้ใช้ในตัวเหนี่ยวนำและโช้ค

ด้วยเหตุผลที่ระบุไว้ข้างต้น โครงร่างการประกอบใบหน้าจึงถูกนำมาใช้ในโครงสร้างที่ไม่สำคัญ สำหรับการทำงานที่ถูกต้องของวงจรแม่เหล็กจะใช้แผ่นเคลือบ

หลักการของมันขึ้นอยู่กับการกระจายชั้นที่ชัดเจนและการสร้างช่องว่างที่เท่ากันในแกนและแอกในลักษณะที่ระหว่างการประกอบโพรงที่สร้างขึ้นทั้งหมดจะเต็มไปด้วยข้อต่อที่น้อยที่สุด ในกรณีนี้ แผ่นเหล็กและแอกจะพันกันเป็นโครงสร้างที่แข็งแรงและแข็ง

ภาพก่อนหน้าด้านบนแสดงวิธีการเชื่อมต่อแผ่นสี่เหลี่ยมแบบเคลือบอย่างไรก็ตาม โครงสร้างที่เอียง มักสร้างที่ 45 องศา มีการสูญเสียพลังงานแม่เหล็กน้อยกว่า ใช้ในวงจรแม่เหล็กอันทรงพลังของหม้อแปลงไฟฟ้า

ภาพถ่ายแสดงการประกอบแผ่นเอียงหลายแผ่นพร้อมการขนถ่ายโครงสร้างโดยรวมบางส่วน

แม้จะใช้วิธีการนี้ แต่ก็จำเป็นต้องตรวจสอบคุณภาพของพื้นผิวรองรับและไม่มีช่องว่างที่ยอมรับไม่ได้

วิธีการใช้แผ่นเอียงทำให้สูญเสียฟลักซ์แม่เหล็กน้อยที่สุดในมุมของวงจรแม่เหล็ก แต่ทำให้กระบวนการผลิตและเทคโนโลยีการประกอบซับซ้อนขึ้นอย่างมาก เนื่องจากความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของงานจึงใช้น้อยมาก

วิธีการประกอบแบบเคลือบมีความน่าเชื่อถือมากกว่า การออกแบบมีความแข็งแกร่ง ใช้ชิ้นส่วนน้อยลง และประกอบโดยใช้วิธีเตรียมการล่วงหน้า

ด้วยวิธีนี้ โครงสร้างทั่วไปจะถูกสร้างขึ้นจากจาน หลังจากประกอบวงจรแม่เหล็กเสร็จแล้วจำเป็นต้องติดตั้งขดลวดไว้

ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องถอดแอกด้านบนที่ประกอบไว้แล้วออกโดยถอดแผ่นทั้งหมดออกอย่างต่อเนื่อง เพื่อขจัดการทำงานที่ไม่จำเป็น เทคโนโลยีการประกอบวงจรแม่เหล็กได้รับการพัฒนาโดยตรงภายในขดลวดที่เตรียมไว้พร้อมขดลวด

แบบจำลองโครงสร้างลามิเนตแบบง่าย

หม้อแปลงกำลังต่ำมักไม่ต้องการการควบคุมด้วยแม่เหล็กที่แม่นยำ สำหรับพวกเขา ช่องว่างถูกสร้างขึ้นโดยใช้วิธีการปั๊มตามแม่แบบที่เตรียมไว้ ตามด้วยการเคลือบด้วยสารเคลือบเงาที่เป็นฉนวนและส่วนใหญ่มักจะอยู่ด้านหนึ่ง

การประกอบวงจรแม่เหล็กด้านซ้ายสร้างขึ้นโดยการใส่ช่องว่างเข้าไปในขดลวดด้านบนและด้านล่าง และชิ้นส่วนด้านขวาช่วยให้คุณสามารถงอและสอดแกนกลางเข้าไปในรูขดลวดด้านในได้ ในวิธีการเหล่านี้ จะเกิดช่องว่างอากาศขนาดเล็กระหว่างแผ่นรองรับ

หลังจากประกอบชุดแล้วตัวยึดจะถูกกดให้แน่น เพื่อลดกระแสน้ำวนที่มีการสูญเสียสนามแม่เหล็ก จะมีการใช้ชั้นของฉนวนกับพวกมัน

ลักษณะของวงจรแม่เหล็กของรีเลย์ สตาร์ทเตอร์

หลักการของการสร้างเส้นทางสำหรับการไหลของสนามแม่เหล็กยังคงเหมือนเดิม เฉพาะวงจรแม่เหล็กแบ่งออกเป็นสองส่วน:

1. เคลื่อนย้ายได้;

2. ได้รับการแก้ไขอย่างถาวร

เมื่อเกิดฟลักซ์แม่เหล็ก กระดองที่เคลื่อนที่ได้พร้อมกับหน้าสัมผัสที่ติดอยู่กับมันจะถูกดึงดูดโดยหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า และเมื่อมันหายไป มันจะกลับสู่สภาพเดิมภายใต้การทำงานของสปริงเชิงกล

ไฟฟ้าลัดวงจร

กระแสสลับมีการเปลี่ยนแปลงขนาดและแอมพลิจูดอย่างต่อเนื่อง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะถูกส่งไปยังฟลักซ์แม่เหล็กและส่วนที่เคลื่อนไหวของกระดอง ซึ่งสามารถส่งเสียงและสั่นสะเทือนได้ เพื่อขจัดปรากฏการณ์นี้ วงจรแม่เหล็กจะถูกแยกออกโดยการใส่ไฟฟ้าลัดวงจร

การแยกส่วนของฟลักซ์แม่เหล็กและการเปลี่ยนเฟสของส่วนใดส่วนหนึ่งจะเกิดขึ้น จากนั้น เมื่อข้ามจุดศูนย์ของสาขาหนึ่ง แรงป้องกันการสั่นสะเทือนจะกระทำในสาขาที่สอง และในทางกลับกัน

แกนแม่เหล็กสำหรับอุปกรณ์ DC

ในวงจรเหล่านี้ ไม่จำเป็นต้องจัดการกับผลกระทบที่เป็นอันตรายของกระแสไหลวน ซึ่งแสดงออกมาในลักษณะการสั่นแบบไซน์ซอยด์แบบฮาร์มอนิกสำหรับแกนแม่เหล็กจะไม่ใช้การประกอบแผ่นบาง แต่ทำด้วยชิ้นส่วนสี่เหลี่ยมหรือกลมโดยวิธีการหล่อแบบชิ้นเดียว

ในกรณีนี้แกนที่ติดตั้งคอยล์เป็นแบบกลมและตัวเรือนและแอกเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า

เพื่อลดแรงดึงเริ่มต้น ช่องว่างอากาศระหว่างส่วนที่แยกจากกันของวงจรแม่เหล็กมีขนาดเล็ก

วงจรแม่เหล็กของเครื่องใช้ไฟฟ้า

การมีโรเตอร์แบบเคลื่อนที่ได้ซึ่งหมุนในสนามสเตเตอร์นั้นต้องการคุณสมบัติพิเศษ การออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ข้างในนั้นจำเป็นต้องจัดเรียงขดลวดที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเพื่อให้แน่ใจว่ามีขนาดขั้นต่ำ

เพื่อจุดประสงค์นี้โพรงถูกสร้างขึ้นเพื่อวางสายไฟโดยตรงในวงจรแม่เหล็ก ในการทำเช่นนี้ทันทีที่ปั๊มแผ่นจะมีการสร้างช่องขึ้นมาซึ่งหลังจากประกอบเสร็จจะมีเส้นสำหรับขดลวด

ดังนั้น วงจรแม่เหล็กจึงเป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายชนิด และทำหน้าที่ส่งฟลักซ์แม่เหล็ก