Низкочастотные магнитопроводы
В дросселях и низкочастотных трансформаторах используют волшебник-нитопроводы трех типов: броневые, стержневые и тороидальные.
Броневые магнитопроводы особенно обширно используют в трансформаторах среднего и малого размеров.
Преимущества этих магнитопроводов: необходимость лишь одной катушки; большой коэффициент заполнения обмотки проводом; частичная защита обмотки от механических повреждений ярмом.
В стержневых магнито-проводах любой стержень несет половину обмотки. Эти магнитопроводы по большей части используют в замечательных трансформаторах. Их преимущества: громадная поверхность охлаждения обмотки; малая индуктивность рассеивания благодаря половинного числа витков на каждой катушке и меньшей толщины обмотки; меньший расход обмоточного провода и намного меньшая чувствительность к внешним магнитным полям.
Тороидальные магнитопроводы владеют рядом преимуществ перед броневыми и стержневыми. Они имеют вид ленточной спирали без воздушных зазоров, и магнитный поток в них характеризуется громадной индукцией. Это разрешает снизить вес и размеры сердечника.
Распределение обмотки на всей протяженности магнитопровода сокращает вес меди и длину витков, и усиливает условия охлаждения трансформаторов.
В спиральном магнитопроводе полностью отсутствует рассеивание, что разрешает увеличить частотный диапазон трансформаторов, не увеличивая нелинейные и фазовые искажения.
Трансформаторы с тороидальными сердечниками независимо от направления внешних магнитных полей мало чувствительны к ним.
Низкочастотные магнитопроводы по собственной конструкции смогут быть пластинчатыми и ленточными.
Пластинчатые магнитопроводы. Форма пластин сердечников оппеделяется типом низкочастотных магнитопроводов. Для магни-топроводов броневого типа используют Ш-образные и соответствующие им замыкающие пластины. Для сердечников стержневого типа применяют П-образные и соответствующие им замыкающие пластины.
Данный тип сердечников возможно собирать кроме этого из Г-образных пластин.
Рис. 1. Броневой волшебник-нитопровод
Рис. 2. Стержневой магнитопровод
Рис. 3. Тороидальный магнитопровод
Пластины магнитопровода штампуют из полосового материала на прессах. Прессы оснащают устройствами для автоматической подачи материала, и для сборки и автоматического удаления отштампованных пластин. На последовательности фабрик используют быстроходные прессы-автоматы.
Рис. 4. Формы пластин низкочастотных магнитопроводов: а — Ш образная и замыкающая пластины для сердечника броневого типа, б —П-образная и замыкающая пластины для сердечника стержневого типа, в — Г-образная пластина для сердечника стержневого типа
При штамповке-вырубке на пластинах образуются заусенцы, что в будущем может привести к маленькому замыканию отдельных пакета и пластин в целом. Заусенцы уменьшают кроме этого коэффициент заполнения магнитной цепи. Используют пара способов снятия заусенцев: шлифовку, вальцовку, электрополировку.
В следствии штамповки-вырубки пластины магнитопровода выясняются деформированными, что кроме этого ухудшает магнитные особенности цепи. Помимо этого, неровности пластин быстро снижают электрическую прочность изоляции при стягивании магнитопровода. Исходя из этого пластины нужно править.
Правку делают, пропуская отштампованные пластины через особые вальцы, либо на эксцентриковых прессах при помощи штампа с плоскими шлифовальными рабочими частями.
В следствии штамповки-вырубки пластин магнитопровода изменяется структура магнитного материала: материал наклёпывается. Изменение структуры ярко выражено по периметру подробности. Ширина наклепанной территории находится в пределах 0,4—4 мм в зависимости от величины зазора режущих кромок штампа и их затуплен-ности.
Правка пластин кроме этого ведет к трансформации структуры материала, причем материал наклёпывается в количестве пластин.
Наклеп вредно отражается на магнитных особенностях материала; сокращает магнитную проницаемость, увеличивает коэрцитивную силу и изменяет форму петли гистерезиса. Дабы устранить наклеп, пластины отжигают.
Для уменьшения вихревых токов пластины магнитопроводов изолируют друг от друга В качестве изоляции может служить оксидная пленка, образуемая в ходе отжига пластин; распространенным методом есть лакировка пластин. Фосфатирование пластин снабжает более высокие электроизоляционные особенности, чем лакировка; механическая прочность на продавливание у фосфатного слоя существенно выше, чем у лакового.
Пластины магнитопровода, поступающие на сборку, должны быть ровными, без заусенцев и иметь изоляцию. Уровень качества пластин в основном определяет коэффициент заполнения магнитной цепи. Стягивают пластины магнитопровода особыми крепежными элементами.
Различают два метода сборки магнитопроводов: вперекрышку и встык. Сборку
встык используют, в то время, когда нужно иметь воздушный зазор в волшебник-нитопроводе, к примеру в дросселях. Величину воздушного зазора регулируют числом бумажных прокладок между пластинами.
Для увеличения коэффициента заполнения магнитной цепи пакет пластин в ходе сборки подвергают обжатию с определенным упрочнением, действующим в плоскости, перпендикулярной плоскости пластин. Сжатие магнитной цепи приводит к изменению как магнитных, так и электрических черт магнитопровода: значительно уменьшается электрическое сопротивление, падает магнитная проницаемость, растут утраты на гистерезис и вихревые токи.
Рис. 5. Сборка магнитопровода встык
Как видно из рис. 7, чрезмерное повышение либо понижение упрочнения стягивания Р нежелательно. В этом случае отмечается повышение неспециализированных утрат магнитной цепи.
Рис. 6. Схема обжатия сердечника на прессе: 1 — пресс, 2 —верхняя обжимка, 3 — катушка, 4 — сердечник, 5— нижняя обжимка
Рис. 7. Зависимость неспециализированных утрат в магнитной цепи от упрочнения стягивания
Но при предстоящем повышении упрочнения стягивания вероятно возрастание неспециализированных утрат из-за трансформации утрат на вихревые токи и на перемагничивание. Утраты на вихревые токи возрастают, поскольку разрушается изоляционная пленка и возрастают точки соприкосновения поверхностей пластин: электрическое сопротивление пакета магнитопровода быстро падает. Изменение утрат на перемагничивание при стягивании пакета пластин обусловлено трансформацией наряду с этим ходе магнитных особенностей материалов.
Суммарные утраты (на перемагничивание, рассеивание и вихревые токи), появляющиеся в ходе стягивания сердечника, зависят от величины этого упрочнения и в общем случае смогут иметь вид, продемонстрированный на рис. 7. Оптимальное упрочнение стягивания, соответствующее минимальным утратам, выбирают в зависимости от марки материала пластин.
Помимо этого, при выборе упрочнения стягивания нужно учитывать изменение прямоугольности гистерезисной петли тока и материала холостого хода, и изменение электрического сопротивления пакета магнитопровода.
Оптимальное упрочнение стягивания магнитной цепи зависит кроме этого от рабочей частоты.
Из сказанного выше направляться, что оптимальное упрочнение стягивания пакета при сборке магиитопроводов должно определяться в ходе обработки разработки в каждом отдельном случае экспериментально.
Ленточные магнитопроводы. Форма ленточного магнитопровода в зависимости от его назначения возможно тороидальная, квадратная, прямоугольная, С-образная и Е-образная (рис. 8).
Ленточные магнитопроводы делятся на две группы — витые и гнутые.
Витые ленточные магнитопроводы бывают неразрезные и разрезные. Неразрезные имеют лучшие магнитные характеристики, чем разрезные, поскольку в последних неизбежны частичное замыкание и воздушный зазор торцов. Недочётами неразрезных магиитопроводов есть большая трудоёмкость и сложность намоточных работ и относительно небольшой коэффициент заполнения окна сердечника.
Катушки разрезных ленточных магиитопроводов возможно изготовлять на простых намоточных станках.
Витые ленточные сердечники изготовляют навивкой ленточного магнитного материала на особых станках. Форму магнито-проводу придают в большинстве случаев посредством особых приспособлений (оправок), усиливаемых на шпинделе намоточного станка. Торцы разрезных магиитопроводов шепетильно шлифуют.
В месте стыка двух половин сердечника стремятся взять минимальный воздушный промежуток (до 5 мкм).
Разглядим характерные изюминки разработки изготовления витых ленточных сердечников.
Материал, предназначенный для того чтобы витого сердечника, промывают в бензине, дабы удалить с него механические загрязнения. После этого его разрезают многодисковыми ножницами на ленты нужной ширины.
Ленту еще раз очищают: пропускают при помощи совокупности направляющих роликов между абразивными брусками либо металлическими калеными роликами, а после этого через очистители с фетровыми губками и две ванны для обезжиривания, одна из которых заполнена бензином, а вторая — ацетоном. Прекрасные результаты дает ультразвуковая промывка ленты.
Рис. 8. Формы ленточных магиитопроводов: а — витые (тороидальный и прямоуголь ный), б —гнутые (С-образный и Е-образ ный)
Обезжиривать и очищать ленту нужно, дабы нанести прочный изоляционный слой. При нехорошей изоляции магнитопровода бу-дут оказаться короткозамкнутые витки и, следовательно, возрастут утраты на вихревые токи. Междувитковую изоляцию наносят на ленту в ходе навивки магнитолроводов несколькими методами.
Обширно распространен электрофорезный метод. Для нанесения межвитковой изоляции на ленточные сердечники методом электрофореза используют суспензный раствор кремниевой кислоты в ацетоне, суспензный раствор окиси магния в четыреххлористом углероде, раствор каолина в воде и другие составы.
Сущность электрофорезного метода пребывает в том, что при наличии разности потенциалов в суспензии, в которой частички порошка находятся во взвешенном состоянии и имеют определенный заряд благодаря разных значений диэлектрической проницаемости порошка и жидкости, отмечается перемещение частичек к электроду и осаждение их на его поверхности. В этом случае этим электродом есть лента магнитопровода. Используя суспензию кремниевой кислоты в ацетоне, возможно взять толщину изоляционного покрытия, равную 5—10 мкм.
По окончании нанесения межвитковой изоляции магнитопроводы проходят термическую обработку — отжиг. В следствии отжига индукция магнитопроводов увеличивается приблизительно вдвое. отличных показателей дает отжиг в вакууме.
По собственной конструкции витой магнитопровод должен быть достаточно твёрдым, дабы обеспечить надежное крепление трансформатора либо дросселя. Деформация магнитопровода влечет за собой появление наклепа, что снижает индукцию трансформаторной стали. Помимо этого, сердечник должен быть защищен от жидкости.
Дабы придать влагостойкость и жёсткость магнитопроводу, его подвергают пропитке. Для пропитки используют клей ВФ-4, лак 321 и другие пропиточные материалы.
Разрезание магнитопроводов — это одна из самых важных операций. Неправильное разрезание может привести к трансформации электромагнитных особенностей магнитопроводов в следствии образования короткозамыкающего слоя, направленного вовнутрь сердечника с поменянной кристаллической структурой, что приведет к появлению вихревых токов.
Магнитопроводы разрезают разными методами: фрезерованием, абразивами, электроискровым и др. По окончании разрезания на торцах магнитопроводов остаются неровности, каковые приводят к образованию зазоров при сборке двух половин сердечников. Для Уменьшения зазоров торцы шлифуют.
У изготовленных магнитопроводов контролируют величину утрат (на гистерезис, вихревые токи и рассеивание), и величину индукции, магнитной проницаемости и ток холостого хода.
Гнутые ленточные магнитопроводы изготовляют способом эластичны. Отрезки ленты разной длины, покрытые изоляционным слоем, собирают в определенном порядке в пакет, что после этого изгибают в особом приспособлении, термо-обрабатывают, шлифуют.
Рис. 9. Пакет заготовок магнитопровода
Рис. 10. Гнутый магнитопровод
Технологический процесс изготовления гнутых ленточных магнитопроводов относительно легко поддается механизации.
