Электромагнитное поле является важнейшим явлением, которое используется современной техникой. Все электрические машины и многие другие устройства электроники и автоматики работают на основе электромагнитного поля. Для него характерна взаимосвязь с током. Но при этом магнитное поле может существовать самостоятельно в связи с определенными веществами. А вот электрический ток всегда существует только вместе с электромагнитным полем.
УСИЛИТЕЛЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Если возникает необходимость в его усилении, применяются магнитопроводы. Также они называются сердечниками. Их материал и конструкция зависят от назначения устройства. Материал сердечника является его важнейшей составляющей. Свойства материала в основном определяют процессы, которые происходят в сердцевине. Эти процессы разные в случае его взаимодействия с постоянным и переменным током. Магнитопроводы для трансформатора https://step-lap.com/ только на нашем специализированном сайте.
Самый простой муздрамтеатр это стержень круглого или другого по форме сечения. Его охватывают витки катушки, которая в тех или иных устройствах называется обмоткой. Магнитными свойствами обладают различные материалы. Наиболее эффективными усилителями электромагнитного поля являются материалы, именуемые феромагнетиками. Это сплавы на основе железа с добавлением некоторых других компонентов. Добавки определяются свойствами сплава, которые стремятся получить в результате.
Если из такого сплава изготовить монолитный цилиндр и поместить его внутрь катушки получится устройство, которым можно пользоваться для тех или иных целей. Если ток в обмотке будет постоянным, такое устройство будет создавать постоянное магнитное поле. Получится электромагнит. Для того чтобы в сердцевине увеличивалась сила магнитного поля надо или увеличивать силу тока в обмотке, или число витков в обмотке, или и то и другое вместе.
Но увеличение силы магнитного поля в сердечнике ограничена свойствами сплава. Этот эффект называется магнитным гистерезисом, а состояние магнитопровода — насыщением. Графически процессы в магнитопроводе отображаются в виде петли гистерезиса:
Насыщение магнитопровода начинается вблизи горизонтального участка кривой при движении по ней от нуля.
Любая катушка обладает индуктивностью. Сердечник эту индуктивность существенно увеличивает. Поэтому такие катушки применяются в цепях переменного тока и называются дросселями. Индуктивность определяется в первую очередь массой сердечника. Расстояние между его концами является следующим параметром, который влияет на величину индуктивности и называется зазором.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
Самая большая индуктивность получается, когда сердечник замкнут. Такой муздрамтеатр может быть тороидальным если он имеет вид бублика (тороида). Они используются для получения минимальной индуктивности рассеяния, то есть магнитного поля находится вне магнитопровода. Но поскольку они сложны в изготовлении, чаще применяются магнитопроводы из двух зеркально — симметричных частей вставляются внутрь цилиндрической катушки, удобной в изготовлении.
В материале магнитопровода можно условно назвать множество короткозамкнутых обмоток. Переменный ток в обмотке вызывает в них токи потерь. Чтобы потери уменьшились, он делается многослойным с надежной изоляцией слоев друг от друга. Обычно для этого используются пластины необходимой формы. Из них изготовлены в большинстве своем все трансформаторы и дроссели, используемые в сетях централизованного электроснабжения. Реже используется конструкция в виде ленты в рулоне. Ее сложнее состыковать с другими деталями магнитопровода, если такие есть.
Конструктивно сердечники бывают стержневыми и бронированными. Они широко используются в трансформаторах и дросселях как показано на изображениях ниже:
 |
 |
 |
о магнитопроводы трансформатора смотрите отдельную статью по ссылке.
Металлические сердечники из сплавов на основе железа используются во всех электрических машинах, работающих на напряжении с частотой 50 Гц. На изображении показан муздрамтеатр электродвигателя. Пазы предназначены для размещения витков обмотки.
Увеличение частоты заметно уменьшает массу и габариты сердечников. Очень наглядным примером этого являются цокольные люминесцентные лампы. Но в высокочастотных устройствах приходится применять другие материалы для изготовления магнитопроводов. Даже тончайшие пластины из сплава на основе железа нагреваются на высоких частотах неприемлемо сильно.
С увеличением частоты свыше 50 Гц для сердечников применяется сплав пермаллой на основе никеля, а на частотах свыше 1 кГц — сердечники из спекаемого порошка. Сердечники из пермаллоя конструктивно такие же, как и те, что изготовлены на основе железа — стержневые и броневые, только чуть меньше размером при равных мощностях трансформаторов и электродвигателей. А вот сердечники из порошка очень разные по своему составу. Они имеют небольшие размеры и технологичны в изготовлении не только для стержневых и броневых конструкций, но и для чашек, как видно на картинке слева.
Эти сердечники применяются в импульсных источниках электропитания, электронных балласта люминесцентных ламп и в различных радиоэлектронных устройствах в колебательных контурах, трансформаторах и фильтрах. Как материал сердечника наиболее широко используются различные марки ферритов.
Словом, современные материалы позволяют изготавливать магнитопроводы для решения большинства технических задач.