विद्युत चुम्बकीय उपकरण: उद्देश्य, प्रकार, आवश्यकताएं, डिजाइन

विद्युत चुम्बकीय उपकरणों का उद्देश्य

विद्युत उपकरणों का उपयोग करके विद्युत ऊर्जा का उत्पादन, परिवर्तन, संचरण, वितरण या खपत किया जाता है। उनकी सभी विविधता से, हम विद्युत चुम्बकीय उपकरणों को अलग करते हैं, जिसका कार्य आधारित है विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना के बारे मेंचुंबकीय प्रवाह की उपस्थिति के साथ।

स्थैतिक विद्युत चुम्बकीय उपकरणों में चोक, चुंबकीय एम्पलीफायर, ट्रांसफार्मर, रिले, स्टार्टर्स, संपर्ककर्ता और अन्य डिवाइस शामिल हैं। घूर्णन - विद्युत मोटर और जनरेटर, विद्युत चुम्बकीय चंगुल।

चुंबकीय प्रवाह, नामांकित के मुख्य भाग को संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए गए विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के फेरोमैग्नेटिक भागों का एक सेट एक विद्युत चुम्बकीय उपकरण की चुंबकीय प्रणाली… ऐसी प्रणाली की एक विशेष संरचनात्मक इकाई है चुंबकीय सर्किट… चुंबकीय परिपथों से गुजरने वाले चुंबकीय प्रवाह आंशिक रूप से एक गैर-चुंबकीय माध्यम में सीमित हो सकते हैं, जिससे आवारा चुंबकीय प्रवाह बनते हैं।

एक चुंबकीय सर्किट से गुजरने वाले चुंबकीय प्रवाह को एक या अधिक में बहने वाली प्रत्यक्ष या वैकल्पिक विद्युत धाराओं का उपयोग करके बनाया जा सकता है आगमनात्मक कॉइल… ऐसा कॉइल एक इलेक्ट्रिकल सर्किट एलिमेंट है जिसे अपने स्वयं के इंडक्शन और/या अपने स्वयं के चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

एक या एक से अधिक कुंडल बनते हैं परिसमापन...चुंबकीय परिपथ का वह भाग जिस पर या जिसके चारों ओर कुण्डली स्थित होती है, कहलाती है मुख्य, उस हिस्से को कहा जाता है जिस पर या जिसके आसपास कुंडल स्थित नहीं है घोड़े का अंसबंध.

विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के मुख्य विद्युत मापदंडों की गणना कुल वर्तमान के कानून और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून पर आधारित है। आपसी प्रेरण की घटना का उपयोग ऊर्जा को एक विद्युत परिपथ से दूसरे में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।

अधिक विवरण यहां देखें: विद्युत उपकरणों के चुंबकीय सर्किट और यहां: चुंबकीय सर्किट गणना किसके लिए है?

विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के चुंबकीय सर्किट के लिए आवश्यकताएँ

चुंबकीय कोर की आवश्यकताएं उन विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के कार्यात्मक उद्देश्य पर निर्भर करती हैं जिनमें उनका उपयोग किया जाता है।

विद्युत चुम्बकीय उपकरणों में, स्थिर और / या वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह दोनों का उपयोग किया जा सकता है। स्थायी चुंबकीय प्रवाह चुंबकीय सर्किट में कोई ऊर्जा हानि नहीं करता है।

एक्सपोजर स्थितियों के तहत काम कर रहे चुंबकीय कोर निरंतर चुंबकीय प्रवाह (जैसे डीसी मशीनों के लिए बेड) बाद की मशीनिंग के साथ कास्ट ब्लैंक से बनाए जा सकते हैं। चुंबकीय सर्किट के एक जटिल विन्यास के साथ, उन्हें कई तत्वों से बनाना अधिक किफायती है।

एक वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह के चुंबकीय सर्किट के माध्यम से ऊर्जा हानि के साथ होता है, जिसे कहा जाता है चुंबकीय नुकसान… वे चुंबकीय सर्किट को गर्म करने का कारण बनते हैं। उनके शीतलन के लिए विशेष उपायों द्वारा चुंबकीय कोर के ताप को कम करना संभव है (उदाहरण के लिए, तेल में काम करना)। ऐसे समाधान उनके डिजाइन को जटिल बनाते हैं, उनके उत्पादन और संचालन की लागत में वृद्धि करते हैं।

चुंबकीय नुकसान में शामिल हैं:

• हिस्टैरिसीस का नुकसान;

• एड़ी वर्तमान नुकसान;

• अतिरिक्त नुकसान।

एक संकीर्ण के साथ नरम चुंबक फेरोमैग्नेट्स का उपयोग करके हिस्टैरिसीस के नुकसान को कम किया जा सकता है हिस्टैरिसीस सर्किट.

भंवर धारा हानियों को आमतौर पर निम्न द्वारा कम किया जाता है:

• कम विशिष्ट विद्युत चालकता वाली सामग्रियों का उपयोग;

• विद्युत रोधित पट्टियों या प्लेटों से चुंबकीय कोर का उत्पादन।

विभिन्न चुंबकीय सर्किटों में एड़ी धाराओं का वितरण: ए - कास्टिंग में; बी - शीट सामग्री से बने भागों के एक सेट में।

चुंबकीय सर्किट का मध्य भाग इसकी सतह की तुलना में एड़ी धाराओं द्वारा अधिक हद तक कवर किया जाता है, जो चुंबकीय सर्किट की सतह की ओर मुख्य चुंबकीय प्रवाह के "विस्थापन" की ओर जाता है, अर्थात एक सतह प्रभाव होता है।

यह इस तथ्य की ओर जाता है कि इस चुंबकीय सर्किट की सामग्री की एक निश्चित आवृत्ति विशेषता पर, चुंबकीय प्रवाह पूरी तरह से चुंबकीय सर्किट की एक पतली सतह परत में केंद्रित होगा, जिसकी मोटाई एक निश्चित आवृत्ति पर पैठ की गहराई से निर्धारित होती है। .

कम विद्युत प्रतिरोध वाली सामग्री से बने चुंबकीय कोर में बहने वाली एड़ी धाराओं की उपस्थिति से संबंधित नुकसान (भंवर वर्तमान नुकसान) होता है।

एड़ी के मौजूदा नुकसान को कम करने और चुंबकीय प्रवाह को अधिकतम रूप से संरक्षित करने का कार्य व्यक्तिगत भागों (या उनके भागों) से चुंबकीय सर्किट बनाकर हल किया जाता है, जो एक दूसरे से विद्युत रूप से पृथक होते हैं। इस मामले में, चुंबकीय सर्किट का क्रॉस-आंशिक क्षेत्र अपरिवर्तित रहता है।

शीट सामग्री से मुद्रित प्लेट्स या स्ट्रिप्स और कोर पर घाव का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। प्लेटों (या स्ट्रिप्स) की सतहों को इन्सुलेट करने के लिए विभिन्न तकनीकी विधियों का उपयोग किया जा सकता है, जिनमें से सबसे अधिक बार इन्सुलेट वार्निश या एनामेल्स का उपयोग किया जाता है।

अलग-अलग हिस्सों (या उनके हिस्सों) से बना एक चुंबकीय सर्किट अनुमति देता है:

• उनके संचलन की दिशा के सापेक्ष प्लेटों की लंबवत व्यवस्था के कारण एड़ी के मौजूदा नुकसान में कमी (इस मामले में, सर्किट की लंबाई जिसके साथ एड़ी धाराएं कम हो सकती हैं);

• चुंबकीय प्रवाह का एक नगण्य गैर-समान वितरण प्राप्त करने के लिए, चूंकि शीट सामग्री की एक छोटी मोटाई पर, प्रवेश की गहराई के अनुरूप, एड़ी धाराओं का परिरक्षण प्रभाव छोटा होता है।

अन्य आवश्यकताओं को चुंबकीय कोर की सामग्री पर लगाया जा सकता है: तापमान और कंपन प्रतिरोध, कम लागत, आदि। एक विशिष्ट उपकरण को डिजाइन करते समय, नरम चुंबकीय सामग्री जिसका पैरामीटर सबसे अच्छी तरह से निर्दिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करता है, का चयन किया जाता है।

चुंबकीय कोर का डिजाइन

उत्पादन तकनीक के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के चुंबकीय कोर को 3 मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

• लैमेलर;

• फीता;

• ढाला।

लैमेलर चुंबकीय सर्किट एक दूसरे से अलग, विद्युत रूप से पृथक प्लेटों से भर्ती होते हैं, जिससे एड़ी के मौजूदा नुकसान को कम करना संभव हो जाता है। टेप चुंबकीय कोर एक निश्चित मोटाई के टेप को घुमाकर प्राप्त किया जाता है। इस तरह के चुंबकीय सर्किट में, एड़ी धाराओं का प्रभाव काफी कम हो जाता है, क्योंकि पट्टी के विमानों को एक इन्सुलेट वार्निश के साथ कवर किया जाता है।

गठित चुंबकीय कोर कास्टिंग (इलेक्ट्रिकल स्टील), सिरेमिक तकनीक (फेराइट्स), घटकों के मिश्रण के बाद दबाने (मैग्नेटो-डाइइलेक्ट्रिक्स) और अन्य तरीकों से निर्मित होते हैं।

एक विद्युत चुम्बकीय उपकरण के चुंबकीय सर्किट के निर्माण में, इसके विशिष्ट डिजाइन को सुनिश्चित करना आवश्यक है, जो विद्युत चुम्बकीय के प्रत्यक्ष या रिवर्स रूपांतरण की उपस्थिति या अनुपस्थिति सहित कई कारकों (उपकरण शक्ति, ऑपरेटिंग आवृत्ति, आदि) द्वारा निर्धारित किया जाता है। डिवाइस में यांत्रिक ऊर्जा में ऊर्जा।

ऐसे उपकरणों के डिजाइन जिनमें ऐसा परिवर्तन होता है (इलेक्ट्रिक मोटर्स, जनरेटर, रिले, आदि) में ऐसे भाग शामिल होते हैं जो विद्युत चुम्बकीय संपर्क के प्रभाव में चलते हैं।

ऐसे उपकरण जिनमें विद्युत चुम्बकीय प्रेरण विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा (ट्रांसफार्मर, चोक, चुंबकीय एम्पलीफायर आदि) में परिवर्तित नहीं करता है, स्थैतिक विद्युत चुम्बकीय उपकरण कहलाते हैं।

स्थैतिक विद्युत चुम्बकीय उपकरणों में, डिजाइन के आधार पर, बख़्तरबंद, रॉड और रिंग चुंबकीय सर्किट सबसे अधिक बार उपयोग किए जाते हैं।

मोल्ड किए गए चुंबकीय कोर में शीट्स और स्ट्रिप्स की तुलना में अधिक जटिल डिज़ाइन हो सकता है।

गठित चुंबकीय कोर: ए — गोल; बी - डी - बख़्तरबंद; डी - कप; एफ, जी - रोटेशन; एच - कई उद्घाटन

बख़्तरबंद चुंबकीय कोर उनके डिजाइन की सादगी और, परिणामस्वरूप, विनिर्माण क्षमता से प्रतिष्ठित हैं। इसके अलावा, यह डिज़ाइन यांत्रिक प्रभावों और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से बेहतर (दूसरों की तुलना में) कॉइल सुरक्षा प्रदान करता है।

कोर चुंबकीय सर्किट अलग हैं:

• अच्छा ठंडा;

• गड़बड़ी के प्रति कम संवेदनशीलता (चूंकि पड़ोसी कॉइल में प्रेरित गड़बड़ी का ईएमएफ संकेत के विपरीत है और आंशिक रूप से या पूरी तरह से मुआवजा दिया जाता है);

• समान शक्ति के साथ कम (कवच के सापेक्ष) वजन;

• कम (कवच के सापेक्ष) चुंबकीय प्रवाह का अपव्यय।

रॉड मैग्नेटिक सर्किट (बख्तरबंद पर आधारित उपकरणों के सापेक्ष) के आधार पर उपकरणों के नुकसान में विनिर्माण कॉइल की श्रमसाध्यता (विशेषकर जब उन्हें अलग-अलग छड़ पर रखा जाता है) और यांत्रिक प्रभावों से उनकी कमजोर सुरक्षा शामिल है।

कम रिसाव धाराओं के कारण, रिंग मैग्नेटिक सर्किट प्रतिष्ठित होते हैं, एक ओर, अच्छे शोर अलगाव द्वारा, और दूसरी ओर, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (आरईई) के आस-पास के तत्वों पर एक छोटे से प्रभाव से। इस कारण से, वे रेडियो इंजीनियरिंग उत्पादों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

सर्कुलर मैग्नेटिक सर्किट के नुकसान उनकी कम तकनीक (कॉयल को घुमावदार करने और उपयोग के स्थान पर विद्युत चुम्बकीय उपकरणों को स्थापित करने में कठिनाई) और सीमित शक्ति से जुड़े हैं - सैकड़ों वाट तक (बाद वाले को चुंबकीय सर्किट के हीटिंग द्वारा समझाया गया है, जिस पर कॉइल के मुड़ने के कारण कोई सीधा शीतलन नहीं होता है)।

चुंबकीय सर्किट के प्रकार और प्रकार का चुनाव उसके द्रव्यमान, आयतन और लागत के सबसे छोटे मूल्यों को प्राप्त करने की संभावना को ध्यान में रखते हुए किया जाता है।

पर्याप्त रूप से जटिल संरचनाओं में उपकरणों के चुंबकीय सर्किट होते हैं जिनमें यांत्रिक ऊर्जा में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का प्रत्यक्ष या उल्टा रूपांतरण होता है (उदाहरण के लिए, विद्युत मशीनों को घुमाने के चुंबकीय सर्किट)। ऐसे उपकरण मोल्डेड या प्लेट मैग्नेटिक सर्किट का उपयोग करते हैं।

विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के प्रकार

गला घोंटना - वर्तमान सर्किट को वैकल्पिक या स्पंदित करने में आगमनात्मक प्रतिरोध के रूप में उपयोग किया जाने वाला उपकरण।

एक गैर-चुंबकीय अंतर के साथ चुंबकीय कोर का उपयोग एसी चोक में किया जाता है जो कि ऊर्जा भंडारण के लिए उपयोग किया जाता है और सुधारित वर्तमान तरंग को सुचारू करने के लिए डिज़ाइन किए गए चोक को चौरसाई करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसी समय, ऐसे चोक होते हैं जिनमें गैर-चुंबकीय अंतराल के आकार को समायोजित किया जा सकता है, जो इसके संचालन के दौरान चोक के अधिष्ठापन को बदलने के लिए आवश्यक है।

विद्युत थ्रॉटल के संचालन का उपकरण और सिद्धांत

चुंबकीय प्रवर्धक - कॉइल के साथ एक या एक से अधिक चुंबकीय सर्किट वाला एक उपकरण जिसके माध्यम से एक वैकल्पिक वोल्टेज या वैकल्पिक वर्तमान स्रोत द्वारा आपूर्ति किए गए विद्युत सर्किट में वर्तमान या वोल्टेज को परिमाण में बदला जा सकता है, जो फेरोमैग्नेट की संतृप्ति की घटना के उपयोग पर आधारित है। एक स्थायी पूर्वाग्रह क्षेत्र की कार्रवाई के तहत।

चुंबकीय एम्पलीफायर के संचालन का सिद्धांत प्रत्यक्ष पूर्वाग्रह वर्तमान में परिवर्तन के साथ विभेदक चुंबकीय पारगम्यता (एक प्रत्यावर्ती धारा पर मापा गया) में परिवर्तन पर आधारित है, इसलिए सबसे सरल चुंबकीय एम्पलीफायर एक संतृप्त चोक है जिसमें एक कार्यशील कुंडल और एक नियंत्रण होता है कुंडल।

ट्रांसफार्मर एक स्थिर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक डिवाइस कहा जाता है जिसमें दो (या अधिक) आगमनात्मक रूप से युग्मित कॉइल होते हैं और इसे इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन द्वारा एक या अधिक एसी सिस्टम को एक या अधिक अन्य एसी सिस्टम में बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

ट्रांसफार्मर की शक्ति चुंबकीय कोर सामग्री और उसके आयामों के अधिकतम संभव प्रेरण द्वारा निर्धारित की जाती है। इसलिए, शक्तिशाली बिजली ट्रांसफार्मर के चुंबकीय कोर (आमतौर पर रॉड प्रकार के) को 0.35 या 0.5 मिमी की मोटाई के साथ विद्युत स्टील की चादरों से इकट्ठा किया जाता है।

ट्रांसफार्मर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत

विद्युत चुम्बकीय रिले इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले कहा जाता है, जिसका संचालन एक गतिमान फेरोमैग्नेटिक तत्व पर स्थिर कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव पर आधारित होता है।

किसी भी विद्युत चुम्बकीय रिले में दो विद्युत सर्किट होते हैं: एक इनपुट (नियंत्रण) सिग्नल सर्किट और एक आउटपुट (नियंत्रित) सिग्नल सर्किट। नियंत्रित सर्किट के उपकरण सिद्धांत के अनुसार, गैर-ध्रुवीकृत और ध्रुवीकृत रिले प्रतिष्ठित हैं। गैर-ध्रुवीकृत रिले का संचालन, ध्रुवीकृत रिले के विपरीत, नियंत्रण परिपथ में धारा की दिशा पर निर्भर नहीं करता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रिले कैसे काम करता है और काम करता है

डीसी और एसी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रिले के बीच अंतर

घूमती हुई इलेक्ट्रिक मशीन - विद्युत चुम्बकीय प्रेरण और एक विद्युत प्रवाह के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र की बातचीत के आधार पर ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक उपकरण, जिसमें मुख्य रूपांतरण प्रक्रिया में शामिल कम से कम दो भाग होते हैं और एक दूसरे के सापेक्ष घूमने या घूमने में सक्षम होते हैं।

विद्युत मशीनों का वह हिस्सा जिसमें कॉइल के साथ एक स्थिर चुंबकीय सर्किट शामिल होता है, स्टेटर कहलाता है, और घूमने वाले हिस्से को रोटर कहा जाता है।

यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन की गई एक विद्युत मशीन को विद्युत मशीन जनरेटर कहा जाता है। विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन की गई एक विद्युत मशीन को रोटरी इलेक्ट्रिक मोटर कहा जाता है।

ऑपरेशन का सिद्धांत और इलेक्ट्रिक मोटर्स का उपकरण

संचालन का सिद्धांत और जनरेटर का उपकरण

विद्युत चुम्बकीय उपकरणों को बनाने के लिए नरम सामग्री का उपयोग करने के उपरोक्त उदाहरण संपूर्ण नहीं हैं। ये सभी सिद्धांत चुंबकीय सर्किट और अन्य विद्युत उत्पादों के डिजाइन पर भी लागू होते हैं जो इंडक्टर्स का उपयोग करते हैं, जैसे विद्युत स्विचिंग डिवाइस, चुंबकीय ताले इत्यादि।