Mga aparatong electromagnetic: layunin, uri, kinakailangan, disenyo

Layunin ng mga electromagnetic device

Ang paggawa, pagbabago, paghahatid, pamamahagi o pagkonsumo ng elektrikal na enerhiya ay isinasagawa gamit ang mga de-koryenteng aparato. Mula sa lahat ng kanilang iba't-ibang, nag-iisa kami ng mga electromagnetic na aparato, ang gawain kung saan nakabatay tungkol sa phenomenon ng electromagnetic inductionsinamahan ng paglitaw ng mga magnetic flux.

Kasama sa mga static na electromagnetic na device ang mga choke, magnetic amplifiers, transformer, relay, starter, contactor at iba pang device. Umiikot — mga de-koryenteng motor at generator, electromagnetic clutches.

Isang hanay ng mga ferromagnetic na bahagi ng mga electromagnetic device na idinisenyo upang isagawa ang pangunahing bahagi ng magnetic flux, Pinangalanan magnetic system ng isang electromagnetic device… Ang isang espesyal na yunit ng istruktura ng naturang sistema ay magnetic circuit… Ang mga magnetic flux na dumadaan sa mga magnetic circuit ay maaaring bahagyang makulong sa isang non-magnetic na medium, na bumubuo ng stray magnetic fluxes.

Ang mga magnetic flux na dumadaan sa isang magnetic circuit ay maaaring malikha gamit ang direkta o alternating electric current na dumadaloy sa isa o higit pa inductive coils… Ang nasabing coil ay isang electrical circuit element na idinisenyo upang gamitin ang sarili nitong inductance at/o sarili nitong magnetic field.

Ang isa o higit pang mga coils ay nabuo pagpuksa… Ang bahagi ng magnetic circuit kung saan o sa paligid kung saan matatagpuan ang coil ay tinatawag core, ay tinatawag na bahagi kung saan o sa paligid kung saan ang likid ay hindi matatagpuan pamatok.

Ang pagkalkula ng pangunahing mga de-koryenteng parameter ng mga electromagnetic na aparato ay batay sa batas ng kabuuang kasalukuyang at ang batas ng electromagnetic induction. Ang kababalaghan ng mutual induction ay ginagamit upang maglipat ng enerhiya mula sa isang de-koryenteng circuit patungo sa isa pa.

Tingnan ang higit pang mga detalye dito: Magnetic circuit ng mga de-koryenteng aparato at dito: Para saan ang pagkalkula ng magnetic circuit?

Mga kinakailangan para sa mga magnetic circuit ng mga electromagnetic device

Ang mga kinakailangan para sa mga magnetic core ay nakasalalay sa functional na layunin ng mga electromagnetic device kung saan ginagamit ang mga ito.

Sa mga electromagnetic device, parehong pare-pareho at/o alternating magnetic fluxes ay maaaring gamitin. Ang permanenteng magnetic flux ay hindi nagdudulot ng pagkawala ng enerhiya sa mga magnetic circuit.

Ang mga magnetic core ay gumagana sa ilalim ng mga kondisyon ng pagkakalantad pare-pareho ang magnetic flux (hal. mga kama para sa mga DC machine) ay maaaring gawin mula sa mga cast blank na may kasunod na machining. Sa isang kumplikadong pagsasaayos ng mga magnetic circuit, mas matipid ang paggawa ng mga ito mula sa maraming elemento.

Ang pagpasa sa mga magnetic circuit ng isang alternating magnetic flux ay sinamahan ng mga pagkawala ng enerhiya, na tinatawag na magnetic pagkalugi… Nagdudulot sila ng pag-init ng mga magnetic circuit. Posibleng bawasan ang pag-init ng mga magnetic core sa pamamagitan ng mga espesyal na hakbang para sa kanilang paglamig (halimbawa, nagtatrabaho sa langis). Ang ganitong mga solusyon ay nagpapalubha sa kanilang disenyo, nagpapataas ng mga gastos sa kanilang produksyon at operasyon.

Ang mga pagkalugi ng magnetic ay binubuo ng:

• pagkawala ng hysteresis;

• eddy kasalukuyang pagkalugi;

• karagdagang pagkalugi.

Ang mga pagkawala ng hysteresis ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng paggamit ng malambot na magnet ferromagnets na may makitid hysteresis circuit.

Ang mga pagkalugi ng Eddy kasalukuyang ay karaniwang binabawasan ng:

• paggamit ng mga materyales na may mas mababang tiyak na electrical conductivity;

• ang produksyon ng mga magnetic core mula sa electrically insulated strips o plates.

Pamamahagi ng mga eddy currents sa iba't ibang magnetic circuits: a - sa paghahagis; b - sa isang hanay ng mga bahagi na gawa sa mga materyales sa sheet.

Ang gitnang bahagi ng magnetic circuit ay higit na sakop ng eddy currents kumpara sa ibabaw nito, na humahantong sa isang «displacement» ng pangunahing magnetic flux patungo sa ibabaw ng magnetic circuit, iyon ay, nangyayari ang isang epekto sa ibabaw.

Ito ay humahantong sa katotohanan na sa isang tiyak na dalas na katangian ng materyal ng magnetic circuit na ito, ang magnetic flux ay ganap na puro sa isang manipis na layer ng ibabaw ng magnetic circuit, ang kapal nito ay tinutukoy ng lalim ng pagtagos sa isang naibigay na dalas. .

Ang pagkakaroon ng eddy currents na dumadaloy sa isang magnetic core na gawa sa isang materyal na may mababang electrical resistance ay humahantong sa kaukulang pagkalugi (eddy current losses).

Ang gawain ng pagbabawas ng mga pagkalugi ng eddy current at maximum na pagpapanatili ng magnetic flux ay nalutas sa pamamagitan ng paggawa ng mga magnetic circuit mula sa mga indibidwal na bahagi (o ang kanilang mga bahagi), na kung saan ay electrically isolated mula sa bawat isa. Sa kasong ito, ang cross-sectional area ng magnetic circuit ay nananatiling hindi nagbabago.

Ang mga plato o strip na nakatatak mula sa mga sheet na materyales at sugat sa isang core ay malawakang ginagamit. Ang iba't ibang mga teknolohikal na pamamaraan ay maaaring gamitin upang i-insulate ang mga ibabaw ng mga plato (o mga piraso), kung saan ang paggamit ng mga insulating varnishes o enamel ay madalas na inilalapat.

Ang magnetic circuit na gawa sa magkakahiwalay na bahagi (o ang kanilang mga bahagi) ay nagbibigay-daan sa:

• pagbawas ng mga pagkalugi ng eddy current dahil sa perpendikular na pag-aayos ng mga plato na may kaugnayan sa direksyon ng kanilang sirkulasyon (sa kasong ito, ang haba ng mga circuit kung saan maaaring umikot ang mga eddy currents);

• upang makakuha ng isang bale-wala na hindi pare-parehong pamamahagi ng magnetic flux, dahil sa isang maliit na kapal ng sheet na materyal, na naaayon sa lalim ng pagtagos, ang shielding effect ng eddy currents ay maliit.

Ang iba pang mga kinakailangan ay maaaring ipataw sa mga materyales ng magnetic core: temperatura at vibration resistance, mababang gastos, atbp. Kapag nagdidisenyo ng isang partikular na aparato, ang malambot na magnetic material na ang mga parameter ay pinakamahusay na nakakatugon sa tinukoy na mga kinakailangan ay pinili.

Disenyo ng mga magnetic core

Depende sa teknolohiya ng produksyon, ang mga magnetic core ng mga electromagnetic device ay maaaring nahahati sa 3 pangunahing grupo:

• lamellar;

• tape;

• hinulma.

Ang mga lamellar magnetic circuit ay kinukuha mula sa hiwalay, electrically isolated na mga plato mula sa isa't isa, na ginagawang posible upang mabawasan ang mga pagkalugi ng eddy current. Ang mga tape ng magnetic core ay nakuha sa pamamagitan ng pag-ikot ng tape na may isang tiyak na kapal. Sa ganitong mga magnetic circuit, ang epekto ng eddy currents ay makabuluhang nabawasan, dahil ang mga strip plane ay natatakpan ng isang insulating varnish.

Ang nabuo na mga magnetic core ay ginawa sa pamamagitan ng paghahagis (electrical steel), ceramic technology (ferrites), paghahalo ng mga bahagi na sinusundan ng pagpindot (magneto-dielectrics) at iba pang mga pamamaraan.

Sa paggawa ng magnetic circuit ng isang electromagnetic device, kinakailangan upang matiyak ang tiyak na disenyo nito, na tinutukoy ng maraming mga kadahilanan (kapangyarihan ng device, dalas ng pagpapatakbo, atbp.), kabilang ang pagkakaroon o kawalan ng direkta o reverse conversion ng electromagnetic enerhiya sa mekanikal na enerhiya sa aparato.

Ang mga disenyo ng mga device kung saan nagaganap ang ganitong pagbabago (mga de-koryenteng motor, generator, relay, atbp.) ay kinabibilangan ng mga bahagi na gumagalaw sa ilalim ng impluwensya ng pakikipag-ugnayan ng electromagnetic.

Ang mga aparato kung saan ang electromagnetic induction ay hindi nagiging sanhi ng conversion ng electromagnetic energy sa mekanikal na enerhiya (mga transformer, chokes, magnetic amplifier, atbp.) ay tinatawag na static na electromagnetic device.

Sa mga static na electromagnetic na aparato, depende sa disenyo, ang mga nakabaluti, baras at singsing na magnetic circuit ay kadalasang ginagamit.

Ang mga molded magnetic core ay maaaring magkaroon ng mas kumplikadong disenyo kaysa sa mga sheet at strip.

Nabuo ang mga magnetic core: a - bilog; b - d - nakabaluti; d - tasa; f, g - pag-ikot; h - maraming openings

Ang mga nakabaluti na magnetic core ay nakikilala sa pamamagitan ng kanilang pagiging simple ng disenyo at, bilang isang resulta, ang paggawa. Bilang karagdagan, ang disenyo na ito ay nagbibigay ng mas mahusay (kumpara sa iba) na proteksyon ng coil mula sa mga mekanikal na impluwensya at electromagnetic interference.

Ang mga core magnetic circuit ay iba:

• magandang paglamig;

• mababang sensitivity sa mga kaguluhan (dahil ang EMF ng mga kaguluhan na dulot ng mga kalapit na coils ay kabaligtaran ng sign at bahagyang o ganap na nabayaran);

• mas mababa (kamag-anak sa armor) timbang na may parehong kapangyarihan;

• mas mababa (kamag-anak sa armor) pagwawaldas ng magnetic flux.

Ang mga disadvantages ng mga device batay sa rod magnetic circuits (kamag-anak sa mga device batay sa armored ones) ay kinabibilangan ng laboriousness ng manufacturing coils (lalo na kapag sila ay inilagay sa iba't ibang mga rod) at ang kanilang mas mahina na proteksyon mula sa mga mekanikal na impluwensya.

Dahil sa mababang daloy ng pagtagas, ang mga ring magnetic circuit ay nakikilala, sa isang banda, sa pamamagitan ng mahusay na paghihiwalay ng ingay, at sa kabilang banda, sa pamamagitan ng isang maliit na epekto sa mga kalapit na elemento ng electronic equipment (REE). Para sa kadahilanang ito, malawakang ginagamit ang mga ito sa mga produkto ng radio engineering.

Ang mga disadvantages ng circular magnetic circuits ay nauugnay sa kanilang mababang teknolohiya (mga kahirapan sa paikot-ikot na mga coils at pag-install ng mga electromagnetic device sa lugar ng paggamit) at limitadong kapangyarihan - hanggang sa daan-daang watts (ang huli ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pag-init ng magnetic circuit, na walang direktang paglamig dahil sa matatagpuan sa mga pagliko ng coil).

Ang pagpili ng uri at uri ng magnetic circuit ay ginawa na isinasaalang-alang ang posibilidad na makuha ang pinakamaliit na halaga ng masa, dami at gastos nito.

Ang mga sapat na kumplikadong istruktura ay may mga magnetic circuit ng mga aparato kung saan mayroong direktang o reverse conversion ng electromagnetic energy sa mekanikal na enerhiya (halimbawa, mga magnetic circuit ng umiikot na mga de-koryenteng makina). Ang mga naturang device ay gumagamit ng molded o plate magnetic circuits.

Mga uri ng electromagnetic device

Throttle — isang aparato na ginagamit bilang isang inductive resistance sa alternating o pulsating current circuits.

Ang mga magnetic core na may non-magnetic na gap ay ginagamit sa AC chokes na ginagamit para sa pag-imbak ng enerhiya at sa smoothing chokes na idinisenyo upang pakinisin ang rectified current ripple. Kasabay nito, may mga chokes kung saan maaaring iakma ang laki ng non-magnetic gap, na kinakailangan upang baguhin ang inductance ng choke sa panahon ng operasyon nito.

Ang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng electric throttle

Magnetic amplifier — isang aparato na binubuo ng isa o higit pang mga magnetic circuit na may mga coils kung saan ang kasalukuyang o boltahe ay maaaring baguhin sa magnitude sa isang de-koryenteng circuit na ibinibigay ng isang alternating boltahe o alternating current source, batay sa paggamit ng phenomenon ng saturation ng ferromagnet sa ilalim ng pagkilos ng isang permanenteng bias field.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng magnetic amplifier ay batay sa isang pagbabago sa differential magnetic permeability (sinusukat sa isang alternating current) na may pagbabago sa direktang bias current, samakatuwid ang pinakasimpleng magnetic amplifier ay isang saturated choke na naglalaman ng working coil at isang control. likid.

Transformer ay tinatawag na static electromagnetic device na may dalawa (o higit pa) inductively coupled coils at idinisenyo upang i-convert sa pamamagitan ng electromagnetic induction ang isa o higit pang AC system sa isa o higit pang mga AC system.

Ang kapangyarihan ng transpormer ay tinutukoy ng pinakamataas na posibleng induction ng magnetic core na materyal at ang mga sukat nito. Samakatuwid, ang mga magnetic core (kadalasan ng uri ng baras) ng makapangyarihang mga transformer ng kapangyarihan ay binuo mula sa mga sheet ng electrical steel na may kapal na 0.35 o 0.5 mm.

Ang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng transpormer

Electromagnetic relay ay tinatawag na isang electromechanical relay, ang pagpapatakbo nito ay batay sa epekto ng isang magnetic field ng isang nakatigil na coil sa isang gumagalaw na elemento ng ferromagnetic.

Ang anumang electromagnetic relay ay naglalaman ng dalawang electrical circuit: isang input (control) signal circuit at isang output (controlled) signal circuit. Ayon sa prinsipyo ng aparato ng kinokontrol na circuit, ang mga non-polarized at polarized relay ay nakikilala. Ang pagpapatakbo ng mga non-polarized relay, hindi katulad ng mga polarized relay, ay hindi nakasalalay sa direksyon ng kasalukuyang sa control circuit.

Paano gumagana at gumagana ang isang electromagnetic relay

Mga pagkakaiba sa pagitan ng DC at AC electromagnetic relay

Umiikot na de-kuryenteng makina — isang aparato na idinisenyo upang i-convert ang enerhiya batay sa electromagnetic induction at ang pakikipag-ugnayan ng isang magnetic field sa isang electric current, na naglalaman ng hindi bababa sa dalawang bahagi na kasangkot sa pangunahing proseso ng conversion at may kakayahang umikot o umiikot na may kaugnayan sa bawat isa.

Ang bahagi ng mga de-koryenteng makina na may kasamang nakatigil na magnetic circuit na may coil ay tinatawag na stator, at ang umiikot na bahagi ay tinatawag na rotor.

Ang isang de-koryenteng makina na idinisenyo upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya ay tinatawag na electrical machine generator. Ang isang de-koryenteng makina na idinisenyo upang i-convert ang elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya ay tinatawag na rotary electric motor.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo at ang aparato ng mga de-koryenteng motor

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo at ang aparato ng mga generator

Ang mga halimbawa sa itaas ng paggamit ng malambot na materyales upang lumikha ng mga electromagnetic na aparato ay hindi kumpleto. Nalalapat din ang lahat ng mga prinsipyong ito sa disenyo ng mga magnetic circuit at iba pang produktong elektrikal na gumagamit ng mga inductors, tulad ng mga electrical switching device, magnetic lock, atbp.