Apa itu sirkuit magnetik dan di mana itu digunakan

Dua akar majemuk "magnet" dan "konduktor" yang dihubungkan dengan huruf "o" menentukan tujuan perangkat listrik ini, yang dibuat untuk mentransmisikan fluks magnet secara andal melalui konduktor khusus dengan kerugian minimal atau dalam beberapa kasus tertentu.

Industri kelistrikan banyak menggunakan saling ketergantungan energi listrik dan magnet, peralihannya dari satu keadaan ke keadaan lain. Banyak trafo, choke, kontaktor, relai, starter, motor listrik, generator, dan perangkat serupa lainnya bekerja berdasarkan prinsip ini.

Rancangan mereka mencakup sirkuit magnetik yang mentransmisikan fluks magnet yang tereksitasi oleh aliran arus listrik untuk mengubah lebih lanjut energi listrik. Ini adalah salah satu komponen sistem magnetik perangkat listrik.

Inti magnet dari produk listrik (perangkat) (pemandu fluks kumparan) - sistem magnet dari produk listrik (perangkat) atau sekumpulan beberapa bagiannya dalam bentuk unit struktural terpisah (GOST 18311-80).

Inti magnetnya terbuat dari apa?

Karakteristik magnetik

Zat yang termasuk dalam desainnya dapat memiliki sifat magnet yang berbeda. Mereka biasanya diklasifikasikan menjadi 2 jenis:

1. magnet lemah;

2. sangat magnetis.

Untuk membedakannya digunakan istilah «Permeabilitas magnetik µ», yang menentukan ketergantungan induksi magnetik B (gaya) yang dibuat pada nilai gaya yang diterapkan H.

Grafik di atas menunjukkan bahwa feromagnet memiliki sifat kemagnetan yang kuat, sedangkan sifat kemagnetannya lemah pada paramagnet dan diamagnet.

Namun, induksi feromagnet dengan peningkatan voltase lebih lanjut mulai berkurang, memiliki titik yang jelas dengan nilai maksimum yang menjadi ciri momen saturasi zat. Ini digunakan dalam perhitungan dan pengoperasian sirkuit magnetik.

Setelah penghentian aksi tegangan, sebagian dari sifat magnetik tetap ada pada zat tersebut, dan jika medan yang berlawanan diterapkan padanya, sebagian energinya akan dihabiskan untuk mengatasi fraksi ini.

Oleh karena itu, dalam rangkaian medan elektromagnetik bolak-balik terdapat kelambatan induksi dari gaya yang diberikan. Ketergantungan serupa pada magnetisasi zat ferromagnet ditandai dengan grafik yang disebut histeresis.

Di atasnya, titik-titik Hk menunjukkan lebar kontur yang mencirikan magnet sisa (gaya koersif). Menurut ukurannya, ferromagnet dibagi menjadi dua kategori:

1. lunak, ditandai dengan lingkaran sempit;

2. keras, dengan kekuatan koersif yang tinggi.

Kategori pertama meliputi paduan lunak besi dan permola. Mereka digunakan untuk membuat inti transformator, motor listrik, dan alternator karena menghasilkan pengeluaran energi minimal untuk membalikkan magnetisasi.

Feromagnet keras yang terbuat dari baja karbon dan paduan khusus digunakan dalam berbagai desain magnet permanen.

Saat memilih bahan untuk sirkuit magnetik, kerugian diperhitungkan untuk:

• histeresis;

• arus eddy dihasilkan oleh aksi EMF yang diinduksi oleh fluks magnet;

• konsekuensi karena viskositas magnetik.

Bahan (sunting)

Karakteristik paduan

Untuk desain sirkuit magnetik AC, grade khusus dari lembaran atau baja berdinding tipis yang digulung diproduksi dengan berbagai tingkat penambahan paduan, yang diproduksi dengan pengerolan dingin atau panas. Juga, baja canai dingin lebih mahal tetapi memiliki kerugian induksi yang lebih sedikit.

Lembaran dan gulungan baja dikerjakan menjadi pelat atau strip. Mereka ditutupi dengan lapisan pernis untuk perlindungan dan isolasi. Cakupan dua sisi lebih dapat diandalkan.

Untuk relai, starter, dan kontaktor yang beroperasi di sirkuit DC, inti magnet dicetak dalam blok padat.

sirkuit AC

Inti magnetik transformator

Perangkat fase tunggal

Di antara mereka, dua jenis sirkuit magnetik yang umum:

1. tongkat;

2. Lapis Baja.

Jenis pertama dibuat dengan dua batang, di mana masing-masing dua kumparan dengan kumparan tegangan tinggi atau rendah ditempatkan secara terpisah. Jika kumparan LV dan LV ditempatkan pada batang, maka terjadi aliran disipasi energi yang besar dan komponen reaktansi meningkat.

Fluks magnet yang melewati batang ditutup oleh kuk atas dan bawah.

Jenis lapis baja memiliki batang dengan gulungan dan kuk dari mana fluks magnet terbagi menjadi dua bagian. Oleh karena itu, luasnya dua kali penampang kuk.Struktur seperti itu lebih sering ditemukan pada transformator berdaya rendah, di mana beban termal yang besar tidak dibuat pada struktur tersebut.

Transformator daya membutuhkan permukaan pendingin yang besar dengan belitan karena konversi beban yang lebih tinggi. Skema konsolidasi lebih cocok untuk mereka.

Perangkat tiga fase

Bagi mereka, Anda dapat menggunakan tiga sirkuit magnetik fase tunggal yang terletak di sepertiga keliling, atau mengumpulkan gulungan besi biasa di dalam sangkarnya.

Jika kita mempertimbangkan rangkaian magnet umum dari tiga struktur identik yang terletak pada sudut 120 derajat, seperti yang ditunjukkan di sudut kiri atas gambar, maka di dalam batang pusat fluks magnet total akan seimbang dan sama dengan nol.

Namun dalam praktiknya, desain yang disederhanakan terletak di bidang yang sama, ketika tiga belitan berbeda ditempatkan pada batang terpisah, lebih sering digunakan. Dalam metode ini, fluks magnet dari ujung kumparan melewati cincin besar dan kecil, dan dari tengah melewati dua cincin yang berdekatan. Karena pembentukan distribusi jarak yang tidak merata, ketidakseimbangan resistensi magnetik tertentu tercipta.

Ini memberlakukan batasan terpisah pada perhitungan desain dan beberapa mode operasi, terutama pemalasan. Tetapi secara umum, skema sirkuit magnetik seperti itu banyak digunakan dalam praktik.

Sirkuit magnetik yang ditunjukkan pada foto di atas terbuat dari pelat, dan gulungan ditempatkan pada batang yang dirakit. Teknologi ini digunakan di pabrik otomatis dengan taman mesin yang besar.

Di industri kecil, teknologi perakitan manual dapat digunakan karena pita kosong, ketika gulungan awalnya dibuat dengan kawat melingkar, dan kemudian sirkuit magnetik dipasang di sekitarnya dari pita besi trafo dengan putaran yang berurutan.

Sirkuit magnet bengkok seperti itu juga dibuat sesuai dengan palang dan tipe lapis baja.

Untuk teknologi strip, ketebalan material yang diizinkan adalah 0,2 atau 0,35 mm, dan untuk pemasangan dengan pelat, 0,35 atau 0,5 atau bahkan lebih dapat dipilih. Ini karena kebutuhan untuk melilitkan selotip di antara lapisan dengan erat, yang sulit dilakukan secara manual saat bekerja dengan bahan tebal.

Jika, saat melilitkan selotip pada gulungan, panjangnya tidak cukup, maka diperbolehkan untuk menyambungkannya dengan ekstensi dan menekannya dengan andal dengan lapisan baru. Dengan cara yang sama, pelat batang dan kuk dirangkai menjadi pipih sirkuit magnet... Dalam semua kasus ini, sambungan harus dibuat dengan dimensi minimum, karena memengaruhi keengganan total dan kehilangan energi secara umum.

Untuk pekerjaan yang akurat, pembuatan sambungan semacam itu dicoba untuk dihindari, dan bila tidak mungkin untuk mengecualikannya, maka mereka menggunakan gerinda tepi, mencapai kecocokan logam yang dekat.

Saat merakit struktur secara manual, cukup sulit untuk mengarahkan pelat secara tepat satu sama lain. Oleh karena itu, lubang dibor di dalamnya dan pin dimasukkan, yang memastikan pemusatan yang baik. Tetapi metode ini sedikit mengurangi luas sirkuit magnet, mendistorsi lintasan garis gaya dan hambatan magnet secara umum.

Perusahaan otomatis besar yang berspesialisasi dalam produksi inti magnetik untuk transformator presisi, relai, starter telah meninggalkan lubang perforasi di dalam pelat dan menggunakan teknologi perakitan lainnya.

Konstruksi berpakaian dan depan

Inti magnet yang dibuat berdasarkan pelat dapat dirakit dengan menyiapkan batang kuk secara terpisah dan kemudian memasang gulungan dengan gulungan, seperti yang ditunjukkan pada foto.

Diagram rakitan butt yang disederhanakan ditampilkan di sebelah kanan. Itu bisa memiliki kelemahan serius - "api dalam baja", yang dicirikan oleh penampilannya arus eddy di inti ke nilai kritis seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah di sebelah kiri dengan garis merah bergelombang. Ini menciptakan keadaan darurat.

Cacat ini dihilangkan dengan lapisan isolasi, yang secara signifikan mempengaruhi peningkatan fluks magnetisasi. Dan ini adalah kehilangan energi yang tidak perlu.

Dalam beberapa kasus, celah ini perlu ditingkatkan untuk meningkatkan reaktivitas. Teknik ini digunakan dalam induktor dan tersedak.

Untuk alasan yang disebutkan di atas, skema perakitan muka digunakan dalam struktur non-kritis. Untuk pengoperasian sirkuit magnetik yang akurat, pelat laminasi digunakan.

Prinsipnya didasarkan pada distribusi lapisan yang jelas dan penciptaan celah yang sama pada batang dan kuk sedemikian rupa sehingga selama perakitan semua rongga yang dibuat diisi dengan sambungan minimal. Dalam hal ini, pelat batang dan kuk saling terkait satu sama lain, membentuk struktur yang kuat dan kaku.

Foto sebelumnya di atas menunjukkan metode laminasi untuk menghubungkan pelat persegi panjang.Namun, struktur miring, biasanya dibuat pada 45 derajat, memiliki kehilangan energi magnetik yang lebih rendah. Mereka digunakan dalam sirkuit magnet transformator daya yang kuat.

Foto menunjukkan perakitan beberapa pelat miring dengan pembongkaran sebagian dari keseluruhan struktur.

Bahkan dengan metode ini, perlu untuk memantau kualitas permukaan pendukung dan tidak adanya celah yang tidak dapat diterima di dalamnya.

Metode penggunaan pelat miring memastikan hilangnya fluks magnet minimal di sudut-sudut sirkuit magnetik, tetapi secara signifikan memperumit proses produksi dan teknologi perakitan. Karena meningkatnya kerumitan pekerjaan, ini sangat jarang digunakan.

Metode perakitan laminasi lebih andal. Desainnya kuat, membutuhkan lebih sedikit bagian dan dirakit menggunakan metode yang telah disiapkan sebelumnya.

Dengan metode ini, struktur umum dibuat dari pelat. Setelah perakitan lengkap sirkuit magnetik, perlu untuk memasang koil di atasnya.

Untuk melakukan ini, Anda perlu membongkar kuk atas yang sudah terpasang, secara berurutan melepas semua pelatnya. Untuk menghilangkan operasi yang tidak perlu seperti itu, teknologi perakitan sirkuit magnetik dikembangkan langsung di dalam gulungan yang disiapkan dengan gulungan.

Model struktur laminasi yang disederhanakan

Trafo daya rendah seringkali tidak memerlukan kontrol magnetik yang tepat. Bagi mereka, blanko dibuat menggunakan metode stempel sesuai dengan templat yang telah disiapkan, diikuti dengan pelapisan dengan pernis isolasi dan paling sering di satu sisi.

Rakitan sirkuit magnetik kiri dibuat dengan memasukkan blanko ke dalam gulungan di atas dan di bawah, dan yang kanan memungkinkan Anda untuk menekuk dan memasukkan batang tengah ke dalam lubang kumparan bagian dalam. Dalam metode ini, celah udara kecil terbentuk di antara pelat pendukung.

Setelah merakit set, pelat ditekan dengan kuat oleh pengencang. Untuk mengurangi arus eddy dengan kerugian magnetis, lapisan isolasi diterapkan padanya.

Karakteristik sirkuit magnetik relai, starter

Prinsip pembuatan jalur untuk aliran fluks magnet tetap sama. Hanya sirkuit magnetik yang dibagi menjadi dua bagian:

1. bergerak;

2. diperbaiki secara permanen.

Ketika fluks magnet terjadi, angker yang dapat digerakkan, bersama dengan kontak yang terpasang padanya, tertarik oleh prinsip elektromagnet, dan ketika menghilang, ia kembali ke keadaan semula di bawah aksi pegas mekanis.

Sirkuit pendek

Arus bolak-balik terus berubah dalam besaran dan amplitudo. Perubahan ini ditransmisikan ke fluks magnet dan bagian bergerak dari angker, yang dapat bersenandung dan bergetar. Untuk menghilangkan fenomena ini, sirkuit magnetik dipisahkan dengan memasukkan sirkuit pendek.

Bifurkasi fluks magnet dan pergeseran fasa salah satu bagiannya terbentuk di dalamnya. Kemudian, saat melintasi titik nol dari satu cabang, gaya pencegah getaran bekerja di cabang kedua, dan sebaliknya.

Inti magnetik untuk perangkat DC

Di sirkuit ini, tidak perlu berurusan dengan efek berbahaya dari arus eddy, yang memanifestasikan dirinya dalam osilasi sinusoidal harmonik.Untuk inti magnet, rakitan pelat tipis tidak digunakan, tetapi dibuat dengan bagian persegi panjang atau bulat dengan metode pengecoran satu bagian.

Dalam hal ini, inti tempat koil dipasang berbentuk bulat, dan rumah serta kuk berbentuk persegi panjang.

Untuk mengurangi gaya tarikan awal, celah udara di antara bagian-bagian yang terpisah dari sirkuit magnetik dibuat kecil.

Sirkuit magnetik mesin listrik

Adanya movable rotor yang berputar dalam medan stator memerlukan karakteristik khusus desain motor listrik dan generator. Di dalamnya, perlu untuk mengatur kumparan yang melaluinya arus listrik mengalir, untuk memastikan dimensi minimum.

Untuk tujuan ini, rongga dibuat untuk memasang kabel langsung di sirkuit magnetik. Untuk melakukan ini, segera saat pelat diinjak, saluran dibuat di dalamnya, yang setelah perakitan merupakan jalur siap pakai untuk gulungan.

Dengan demikian, sirkuit magnetik merupakan bagian integral dari banyak perangkat listrik dan berfungsi untuk mengirimkan fluks magnet.