इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणे: उद्देश, प्रकार, आवश्यकता, डिझाइन

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांचा उद्देश

विद्युत ऊर्जेचे उत्पादन, परिवर्तन, प्रसारण, वितरण किंवा वापर विद्युत उपकरणे वापरून चालते. त्यांच्या सर्व विविधतेतून, आम्ही इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणे एकल करतो, ज्याचे कार्य आधारित आहे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या घटनेबद्दलचुंबकीय प्रवाहांच्या देखाव्यासह.

स्थिर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांमध्ये चोक, चुंबकीय अॅम्प्लीफायर्स, ट्रान्सफॉर्मर्स, रिले, स्टार्टर्स, कॉन्टॅक्टर्स आणि इतर उपकरणांचा समावेश होतो. फिरवत — इलेक्ट्रिक मोटर्स आणि जनरेटर, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्लच.

चुंबकीय प्रवाहाचा मुख्य भाग चालविण्यासाठी डिझाइन केलेल्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांच्या फेरोमॅग्नेटिक भागांचा संच, ज्याला नाव दिले इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणाची चुंबकीय प्रणाली… अशा प्रणालीचे एक विशेष संरचनात्मक एकक आहे चुंबकीय सर्किट… चुंबकीय सर्किट्समधून जाणारे चुंबकीय प्रवाह अंशतः गैर-चुंबकीय माध्यमात बंदिस्त केले जाऊ शकतात, ज्यामुळे भटके चुंबकीय प्रवाह तयार होतात.

चुंबकीय परिपथातून जाणारे चुंबकीय प्रवाह थेट किंवा पर्यायी विद्युत प्रवाह वापरून तयार केले जाऊ शकतात. प्रेरक कॉइल्स… अशी कॉइल एक इलेक्ट्रिकल सर्किट एलिमेंट आहे जे स्वतःचे इंडक्टन्स आणि/किंवा स्वतःचे चुंबकीय क्षेत्र वापरण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे.

एक किंवा अधिक कॉइल तयार होतात लिक्विडेशन… चुंबकीय सर्किटचा भाग ज्यावर किंवा ज्याच्या आजूबाजूला कॉइल आहे त्याला म्हणतात कोर, ज्या भागावर किंवा ज्याच्या आजूबाजूला कॉइल स्थित नाही त्याला म्हणतात जू.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांच्या मुख्य इलेक्ट्रिकल पॅरामीटर्सची गणना एकूण वर्तमान आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या कायद्यावर आधारित आहे. म्युच्युअल इंडक्शनची घटना एका इलेक्ट्रिकल सर्किटमधून दुसर्यामध्ये ऊर्जा हस्तांतरित करण्यासाठी वापरली जाते.

येथे अधिक तपशील पहा: इलेक्ट्रिकल उपकरणांचे चुंबकीय सर्किट आणि येथे: चुंबकीय सर्किटची गणना कशासाठी आहे?

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांच्या चुंबकीय सर्किटसाठी आवश्यकता

चुंबकीय कोरची आवश्यकता इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांच्या कार्यात्मक हेतूवर अवलंबून असते ज्यामध्ये ते वापरले जातात.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांमध्ये, स्थिर आणि/किंवा पर्यायी चुंबकीय प्रवाह दोन्ही वापरले जाऊ शकतात. कायमस्वरूपी चुंबकीय प्रवाहामुळे चुंबकीय सर्किट्समध्ये ऊर्जा कमी होत नाही.

चुंबकीय कोर एक्सपोजर परिस्थितीत कार्यरत आहेत सतत चुंबकीय प्रवाह (उदा. DC मशीनसाठी बेड) नंतरच्या मशीनिंगसह कास्ट ब्लँक्सपासून बनवता येतात. चुंबकीय सर्किट्सच्या जटिल कॉन्फिगरेशनसह, त्यांना अनेक घटकांपासून तयार करणे अधिक किफायतशीर आहे.

पर्यायी चुंबकीय प्रवाहाच्या चुंबकीय सर्किटमधून जाणार्‍या ऊर्जेची हानी होते, ज्याला म्हणतात चुंबकीय नुकसान… त्यांच्यामुळे चुंबकीय सर्किट गरम होतात. चुंबकीय कोर त्यांच्या कूलिंगसाठी विशेष उपाय करून (उदाहरणार्थ, तेलात काम करणे) गरम करणे कमी करणे शक्य आहे. असे उपाय त्यांचे डिझाइन गुंतागुंतीत करतात, त्यांच्या उत्पादनाची आणि ऑपरेशनची किंमत वाढवतात.

चुंबकीय नुकसानांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

• हिस्टेरेसिसचे नुकसान;

• एडी वर्तमान नुकसान;

• अतिरिक्त नुकसान.

अरुंद असलेल्या सॉफ्ट मॅग्नेट फेरोमॅग्नेट्सचा वापर करून हिस्टेरेसिसचे नुकसान कमी केले जाऊ शकते. हिस्टेरेसिस सर्किट.

एडी वर्तमान नुकसान सहसा याद्वारे कमी केले जाते:

• कमी विशिष्ट विद्युत चालकता असलेल्या सामग्रीचा वापर;

• इलेक्ट्रिकली इन्सुलेटेड स्ट्रिप्स किंवा प्लेट्समधून चुंबकीय कोरचे उत्पादन.

वेगवेगळ्या चुंबकीय सर्किट्समध्ये एडी प्रवाहांचे वितरण: a — कास्टिंगमध्ये; b — शीट सामग्रीपासून बनवलेल्या भागांच्या संचामध्ये.

चुंबकीय सर्किटचा मधला भाग त्याच्या पृष्ठभागाच्या तुलनेत एडी प्रवाहांनी व्यापलेला असतो, ज्यामुळे चुंबकीय सर्किटच्या पृष्ठभागाच्या दिशेने मुख्य चुंबकीय प्रवाहाचे "विस्थापन" होते, म्हणजेच पृष्ठभागावर परिणाम होतो.

यामुळे या चुंबकीय सर्किटच्या सामग्रीच्या विशिष्ट वारंवारतेवर, चुंबकीय प्रवाह चुंबकीय सर्किटच्या पातळ पृष्ठभागाच्या थरात पूर्णपणे केंद्रित होईल, ज्याची जाडी दिलेल्या वारंवारतेच्या आत प्रवेशाच्या खोलीद्वारे निर्धारित केली जाते. .

कमी विद्युत प्रतिरोधक सामग्रीपासून बनवलेल्या चुंबकीय कोरमध्ये वाहणाऱ्या एडी प्रवाहांच्या उपस्थितीमुळे संबंधित नुकसान (एडी करंट लॉस) होते.

एडी करंट लॉस कमी करणे आणि चुंबकीय प्रवाह जास्तीत जास्त जतन करण्याचे काम स्वतंत्र भागांमधून (किंवा त्यांचे भाग) चुंबकीय सर्किट्स बनवून सोडवले जाते, जे एकमेकांपासून विद्युतीयरित्या विलग असतात. या प्रकरणात, चुंबकीय सर्किटचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र अपरिवर्तित राहते.

शीट मटेरियलमधून स्टॅम्प केलेल्या प्लेट्स किंवा पट्ट्या आणि कोरवर जखमा मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जातात. प्लेट्सच्या पृष्ठभागाचे (किंवा पट्ट्या) इन्सुलेट करण्यासाठी वेगवेगळ्या तांत्रिक पद्धती वापरल्या जाऊ शकतात, ज्यापैकी इन्सुलेट वार्निश किंवा इनॅमल्सचा वापर बहुतेक वेळा केला जातो.

स्वतंत्र भाग (किंवा त्यांचे भाग) बनवलेले चुंबकीय सर्किट परवानगी देते:

• त्यांच्या अभिसरणाच्या दिशेच्या सापेक्ष प्लेट्सच्या लंब व्यवस्थेमुळे एडी करंटचे नुकसान कमी होते (या प्रकरणात, एडी प्रवाह ज्या सर्किट्समध्ये फिरू शकतात त्या सर्किटची लांबी कमी होते);

• चुंबकीय प्रवाहाचे नगण्य नॉन-युनिफॉर्म वितरण प्राप्त करण्यासाठी, कारण शीट सामग्रीच्या लहान जाडीवर, प्रवेशाच्या खोलीशी सुसंगत, एडी प्रवाहांचा संरक्षणात्मक प्रभाव कमी असतो.

चुंबकीय कोरच्या सामग्रीवर इतर आवश्यकता लादल्या जाऊ शकतात: तापमान आणि कंपन प्रतिरोधक क्षमता, कमी किंमत इ. विशिष्ट उपकरणाची रचना करताना, सॉफ्ट चुंबकीय सामग्री निवडली जाते ज्याचे पॅरामीटर्स निर्दिष्ट आवश्यकता पूर्ण करतात.

चुंबकीय कोरची रचना

उत्पादन तंत्रज्ञानावर अवलंबून, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांचे चुंबकीय कोर 3 मुख्य गटांमध्ये विभागले जाऊ शकतात:

• लॅमेलर;

• टेप;

• molded.

लॅमेलर मॅग्नेटिक सर्किट्स एकमेकांपासून वेगळ्या, इलेक्ट्रिकली पृथक प्लेट्समधून भरती केली जातात, ज्यामुळे एडी वर्तमान नुकसान कमी करणे शक्य होते. टेप चुंबकीय कोर विशिष्ट जाडीच्या टेपला वाइंड करून प्राप्त केले जातात. अशा चुंबकीय सर्किट्समध्ये, एडी प्रवाहांचा प्रभाव लक्षणीयरीत्या कमी होतो, कारण स्ट्रिप प्लेन इन्सुलेट वार्निशने झाकलेले असतात.

तयार झालेले चुंबकीय कोर कास्टिंग (इलेक्ट्रिकल स्टील), सिरॅमिक टेक्नॉलॉजी (फेराइट्स), घटकांचे मिश्रण करून दाबून (मॅग्नेटो-डायलेक्ट्रिक्स) आणि इतर पद्धतींद्वारे तयार केले जातात.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणाच्या चुंबकीय सर्किटच्या निर्मितीमध्ये, त्याचे विशिष्ट डिझाइन सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे, जे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिकच्या थेट किंवा उलट रूपांतरणाची उपस्थिती किंवा अनुपस्थिती यासह अनेक घटकांद्वारे (डिव्हाइस पॉवर, ऑपरेटिंग वारंवारता इ.) निर्धारित केले जाते. उपकरणातील यांत्रिक उर्जेमध्ये ऊर्जा.

डिव्हाइसेसच्या डिझाइनमध्ये ज्यामध्ये असे परिवर्तन होते (इलेक्ट्रिक मोटर्स, जनरेटर, रिले इ.) मध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवादाच्या प्रभावाखाली फिरणारे भाग समाविष्ट असतात.

ज्या उपकरणांमध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनमुळे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक ऊर्जेचे यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतर होत नाही (ट्रान्सफॉर्मर, चोक, चुंबकीय अॅम्प्लीफायर इ.) त्यांना स्थिर विद्युत चुंबकीय उपकरणे म्हणतात.

स्टॅटिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांमध्ये, डिझाइनवर अवलंबून, आर्मर्ड, रॉड आणि रिंग मॅग्नेटिक सर्किट्स बहुतेकदा वापरली जातात.

मोल्डेड मॅग्नेटिक कोर शीट्स आणि स्ट्रिप्सपेक्षा अधिक जटिल डिझाइन असू शकतात.

तयार चुंबकीय कोर: a — गोल; b — d — बख्तरबंद; डी - कप; f, g — रोटेशन; h — अनेक उघडणे

आर्मर्ड मॅग्नेटिक कोर त्यांच्या डिझाइनच्या साधेपणाने आणि परिणामी, उत्पादनक्षमतेद्वारे ओळखले जातात. याव्यतिरिक्त, हे डिझाइन यांत्रिक प्रभाव आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपापासून चांगले (इतरांच्या तुलनेत) कॉइल संरक्षण प्रदान करते.

कोर चुंबकीय सर्किट भिन्न आहेत:

• चांगले थंड;

• क्षोभासाठी कमी संवेदनशीलता (शेजारच्या कॉइलमध्ये प्रवृत्त झालेल्या त्रासाचा EMF चिन्हाच्या विरुद्ध आहे आणि अंशतः किंवा पूर्णपणे भरपाई आहे);

• समान शक्तीसह कमी (चिलखतशी संबंधित) वजन;

• चुंबकीय प्रवाह कमी (चिलखत सापेक्ष) अपव्यय.

रॉड मॅग्नेटिक सर्किट्सवर आधारित उपकरणांच्या तोट्यांमध्ये (आर्मर्डवर आधारित उपकरणांच्या सापेक्ष) कॉइल्सच्या उत्पादनाची परिश्रमशीलता (विशेषत: जेव्हा ते वेगवेगळ्या रॉडवर ठेवलेले असतात) आणि यांत्रिक प्रभावांपासून त्यांचे कमकुवत संरक्षण समाविष्ट असते.

कमी गळतीच्या प्रवाहांमुळे, रिंग चुंबकीय सर्किट एकीकडे, चांगल्या आवाज अलगावद्वारे आणि दुसरीकडे, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या (आरईई) जवळच्या घटकांवर लहान प्रभावाने ओळखले जातात. या कारणास्तव, ते रेडिओ अभियांत्रिकी उत्पादनांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

वर्तुळाकार चुंबकीय सर्किटचे तोटे त्यांच्या कमी तंत्रज्ञानाशी संबंधित आहेत (वापरण्याच्या ठिकाणी कॉइल वाइंड करण्यात आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणे स्थापित करण्यात अडचणी) आणि मर्यादित शक्ती - शेकडो वॅट्सपर्यंत (नंतरचे चुंबकीय सर्किट गरम करून स्पष्ट केले आहे, ज्यावर कॉइलच्या वळणामुळे थेट थंड होत नाही).

चुंबकीय सर्किटच्या प्रकार आणि प्रकाराची निवड त्याच्या वस्तुमान, व्हॉल्यूम आणि किंमतीची सर्वात लहान मूल्ये मिळविण्याची शक्यता लक्षात घेऊन केली जाते.

पुरेशा जटिल संरचनांमध्ये उपकरणांचे चुंबकीय सर्किट असतात ज्यामध्ये विद्युत चुंबकीय ऊर्जेचे यांत्रिक उर्जेमध्ये थेट किंवा उलट रूपांतरण होते (उदाहरणार्थ, फिरत्या इलेक्ट्रिकल मशीनचे चुंबकीय सर्किट). अशी उपकरणे मोल्डेड किंवा प्लेट मॅग्नेटिक सर्किट्स वापरतात.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणांचे प्रकार

थ्रोटल — पर्यायी किंवा स्पंदन करणार्‍या करंट सर्किट्समध्ये प्रेरक प्रतिकार म्हणून वापरले जाणारे उपकरण.

नॉन-चुंबकीय अंतर असलेले चुंबकीय कोर AC चोकमध्ये वापरले जातात जे ऊर्जा साठवण्यासाठी वापरले जातात आणि सुधारित करंट रिपल गुळगुळीत करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या स्मूथिंग चोकमध्ये वापरले जातात. त्याच वेळी, असे चोक आहेत ज्यामध्ये नॉन-चुंबकीय अंतराचा आकार समायोजित केला जाऊ शकतो, जो त्याच्या ऑपरेशन दरम्यान चोकचा इंडक्टन्स बदलणे आवश्यक आहे.

इलेक्ट्रिक थ्रॉटलच्या ऑपरेशनचे साधन आणि तत्त्व

चुंबकीय अॅम्प्लीफायर - फेरोमॅग्नेटच्या संपृक्ततेच्या घटनेच्या वापरावर आधारित, कॉइलसह एक किंवा अधिक चुंबकीय सर्किट्स असलेले एक उपकरण ज्याद्वारे विद्युतीय सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह किंवा व्होल्टेज बदलले जाऊ शकते. कायम पूर्वाग्रह फील्डच्या कृती अंतर्गत.

चुंबकीय अॅम्प्लीफायरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत डायरेक्ट बायस करंटमधील बदलासह विभेदक चुंबकीय पारगम्यता (पर्यायी प्रवाहावर मोजले जाते) बदलावर आधारित आहे, म्हणून सर्वात सोपा चुंबकीय अॅम्प्लीफायर एक कार्यरत कॉइल आणि नियंत्रण असलेले संतृप्त चोक आहे. गुंडाळी

रोहीत्र स्थिर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरण असे म्हणतात ज्यामध्ये दोन (किंवा अधिक) प्रेरकपणे जोडलेले कॉइल्स असतात आणि ते इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनद्वारे एक किंवा अधिक एसी सिस्टमला एक किंवा अधिक एसी सिस्टममध्ये रूपांतरित करण्यासाठी डिझाइन केलेले असते.

ट्रान्सफॉर्मरची शक्ती चुंबकीय कोर सामग्रीच्या जास्तीत जास्त संभाव्य प्रेरण आणि त्याच्या परिमाणांद्वारे निर्धारित केली जाते. म्हणून, शक्तिशाली पॉवर ट्रान्सफॉर्मरचे चुंबकीय कोर (सामान्यतः रॉड प्रकाराचे) 0.35 किंवा 0.5 मिमी जाडी असलेल्या इलेक्ट्रिकल स्टीलच्या शीटमधून एकत्र केले जातात.

ट्रान्सफॉर्मरच्या ऑपरेशनचे साधन आणि तत्त्व

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रिले याला इलेक्ट्रोमेकॅनिकल रिले म्हणतात, ज्याचे ऑपरेशन स्थिर कॉइलच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या फिरत्या फेरोमॅग्नेटिक घटकावरील प्रभावावर आधारित आहे.

कोणत्याही इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रिलेमध्ये दोन इलेक्ट्रिकल सर्किट असतात: एक इनपुट (नियंत्रण) सिग्नल सर्किट आणि आउटपुट (नियंत्रित) सिग्नल सर्किट. नियंत्रित सर्किटच्या डिव्हाइस तत्त्वानुसार, नॉन-ध्रुवीकृत आणि ध्रुवीकृत रिले वेगळे केले जातात. नॉन-पोलराइज्ड रिलेचे ऑपरेशन, ध्रुवीकृत रिलेच्या विपरीत, नियंत्रण सर्किटमधील विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेवर अवलंबून नाही.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रिले कसे कार्य करते आणि कार्य करते

डीसी आणि एसी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रिलेमधील फरक

फिरणारे इलेक्ट्रिक मशीन — इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शन आणि विद्युत प्रवाहासह चुंबकीय क्षेत्राच्या परस्परसंवादावर आधारित ऊर्जा रूपांतरित करण्यासाठी डिझाइन केलेले उपकरण, मुख्य रूपांतरण प्रक्रियेत सहभागी असलेले किमान दोन भाग असतात आणि एकमेकांच्या सापेक्ष फिरण्यास किंवा फिरण्यास सक्षम असतात.

इलेक्ट्रिकल मशीन्सच्या ज्या भागामध्ये कॉइलसह स्थिर चुंबकीय सर्किट समाविष्ट असते त्याला स्टेटर म्हणतात आणि फिरणाऱ्या भागाला रोटर म्हणतात.

यांत्रिक उर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या इलेक्ट्रिकल मशीनला इलेक्ट्रिकल मशीन जनरेटर म्हणतात. विद्युत उर्जेचे यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतर करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या इलेक्ट्रिक मशीनला रोटरी इलेक्ट्रिक मोटर म्हणतात.

ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि इलेक्ट्रिक मोटर्सचे डिव्हाइस

ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि जनरेटरचे डिव्हाइस

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणे तयार करण्यासाठी सॉफ्ट मटेरियल वापरण्याची वरील उदाहरणे संपूर्ण नाहीत. ही सर्व तत्त्वे चुंबकीय सर्किट्स आणि इतर विद्युत उत्पादनांच्या रचनेवर देखील लागू होतात जे इंडक्टर्स वापरतात, जसे की इलेक्ट्रिकल स्विचिंग उपकरणे, चुंबकीय लॉक इ.