電磁裝置：用途、類型、要求、設計
電磁裝置的用途
電能的生產、轉換、傳輸、分配或消耗是使用電氣設備進行的。我們從各種各樣的設備中挑選出電磁設備，其工作基於 關於電磁感應現象伴隨著磁通量的出現。
靜態電磁裝置包括扼流圈、磁放大器、變壓器、繼電器、起動器、接觸器等裝置。旋轉——電動機和發電機、電磁離合器。
電磁裝置的一組鐵磁部件，設計用於傳導磁通量的主要部分，命名為 電磁裝置的磁系統......這種系統的一個特殊結構單元是 磁路…穿過磁路的磁通量可以部分地限制在非磁性介質中，形成雜散磁通量。
通過一個或多個流過的直流或交流電流可以產生通過磁路的磁通量 感應線圈…這樣的線圈是一種電路元件，設計用於使用其自身的電感和/或自身的磁場。
形成一個或多個線圈 清算……線圈位於其上或周圍的磁路部分稱為 核, 稱為線圈不在其上或周圍的部分 軛.
電磁裝置主要電氣參數的計算是根據總電流定律和電磁感應定律進行的。互感現像用於將能量從一個電路傳輸到另一個電路。
在此處查看更多詳細信息： 電氣設備的磁路 和這裡： 磁路計算是為了什麼？
電磁裝置磁路要求
對磁芯的要求取決於使用它們的電磁設備的功能目的。
在電磁設備中，可以使用恆定和/或交變磁通量。永磁通量不會在磁路中造成能量損失。
在暴露條件下工作的磁芯 恆定磁通量 （例如 DC 機器的床身）可以通過後續機加工由鑄坯製成。對於復雜配置的磁路，由多個元件製造它們會更經濟。
交變磁通通過磁路時伴隨著能量損失，稱為 磁損耗……它們會導致磁路升溫。可以通過特殊的冷卻措施（例如，在油中工作）來減少磁芯的發熱。這樣的解決方案使它們的設計複雜化，增加了它們的生產和運營成本。
磁損耗包括：
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滯後損失；
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渦流損耗；
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額外損失。
滯後損耗可以通過使用窄的軟磁體鐵磁體來減少 遲滯電路.
渦流損耗通常通過以下方式降低：
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使用比電導率較低的材料；
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從電絕緣帶或板生產磁芯。
渦流在不同磁路中的分佈： a — 在鑄造中； b——在一組由板材製成的零件中。
與磁路的表面相比，磁路的中間部分在更大程度上被渦流覆蓋，這導致主磁通量向磁路表面“位移”，即發生表面效應。
這導致在該磁路材料的特定頻率特性下，磁通量將完全集中在磁路的薄表面層中，其厚度由給定頻率下的穿透深度決定.
在由低電阻材料製成的磁芯中流動的渦流會導致相應的損耗（渦流損耗）。
減少渦流損耗和最大限度地保持磁通量的任務是通過由彼此電隔離的單個部件（或它們的部件）製造磁路來解決的。在這種情況下，磁路的截面積保持不變。
板材或帶材沖壓成捲繞在鐵芯上的板材或帶材應用廣泛。可以採用不同的工藝方法對板（或帶）的表面進行絕緣，其中最常使用絕緣漆或瓷漆。
由獨立部件（或它們的部件）組成的磁路允許：
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由於板相對於它們的循環方向垂直排列而減少渦流損耗（在這種情況下，渦流可以循環的電路長度減少）；
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為了獲得可忽略不計的磁通量不均勻分佈，因為在板材厚度較小時，與穿透深度相稱，渦流的屏蔽效果很小。
還可以對磁芯的材料提出其他要求：耐溫、耐振、成本低等。在設計具體設備時，選擇參數最符合規定要求的軟磁材料。
磁芯設計
根據生產技術，電磁設備的磁芯可分為 3 大類：
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層狀的；
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磁帶;
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成型。
層狀磁路從彼此分離的、電隔離的板中募集，這使得減少渦流損耗成為可能。帶狀磁芯是將一定厚度的帶子纏繞而成。在這種磁路中，渦流的影響顯著降低，因為帶平面覆蓋有絕緣漆。
成型磁芯通過鑄造（電工鋼）、陶瓷技術（鐵氧體）、成分混合然後壓制（磁電介質）和其他方法生產。
在製造電磁器件的磁路時，需要保證其特定的設計，這取決於很多因素（器件功率、工作頻率等），包括有無電磁直接或反向轉換能量在裝置中轉化為機械能。
發生這種轉變的設備（電動機、發電機、繼電器等）的設計包括在電磁相互作用影響下移動的部件。
電磁感應不會引起電磁能轉化為機械能的裝置（變壓器、扼流圈、磁放大器等）稱為靜態電磁裝置。
在靜態電磁設備中，根據設計，最常使用鎧裝、棒狀和環形磁路。
模壓磁芯的設計比片材和條材更複雜。
成型磁芯：a——圓形； b——d——裝甲; d——杯子； f, g——旋轉； h——許多開口
鎧裝磁芯以其簡單的設計和可製造性而著稱。此外，這種設計提供更好的（與其他設計相比）線圈保護免受機械影響和電磁干擾。
磁芯磁路不同：
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散熱好；
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對乾擾的敏感性低（因為在相鄰線圈中感應的干擾的 EMF 符號相反，並且被部分或完全補償）；
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具有相同功率的重量更輕（相對於裝甲）；
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更少（相對於裝甲）磁通量耗散。
基於棒磁路的裝置（相對於基於鎧裝磁路的裝置）的缺點包括製造線圈的費力（特別是當它們放置在不同的棒上時）以及它們對機械影響的保護較弱。
由於洩漏電流低，環形磁路一方面具有良好的噪聲隔離，另一方面對附近電子設備 (REE) 元件的影響很小。因此，它們被廣泛用於無線電工程產品中。
圓形磁路的缺點與其技術含量低（纏繞線圈和在使用場所安裝電磁設備困難）和功率有限 - 高達數百瓦（後者由磁路發熱解釋，由於位於其上的線圈匝數，它沒有直接冷卻）。
磁路的類型和類型的選擇是考慮到獲得其質量、體積和成本的最小值的可能性。
足夠複雜的結構具有將電磁能直接或反向轉換為機械能的設備的磁路（例如，旋轉電機的磁路）。此類設備使用模製或板磁路。
電磁裝置的種類
風門 — 在交流或脈動電流電路中用作感應電阻的裝置。
具有非磁隙的磁芯用於用於能量存儲的交流扼流圈和用於平滑整流電流紋波的平滑扼流圈。同時，還有非磁隙大小可以調節的扼流圈，這是改變扼流圈工作時的電感量所必需的。
磁放大器 — 一種由一個或多個帶線圈的磁路組成的裝置，利用鐵磁體的飽和現象，通過該裝置可以改變由交流電壓或交流電源供電的電路中的電流或電壓的大小在永久偏置場的作用下。
磁放大器的工作原理是基於微分磁導率（在交流電上測量）隨直流偏置電流的變化而變化，因此最簡單的磁放大器是包含工作線圈和控制線圈的飽和扼流圈線圈。
變壓器 稱為靜態電磁裝置，具有兩個（或多個）電感耦合線圈，旨在通過電磁感應將一個或多個交流系統轉換為一個或多個其他交流系統。
變壓器的功率由磁芯材料的最大可能感應及其尺寸決定。因此，大功率電力變壓器的磁芯（通常為棒型）由厚度為0.35或0.5mm的電工鋼片組裝而成。
電磁繼電器 稱為機電繼電器，其操作基於固定線圈的磁場對移動鐵磁元件的影響。
任何電磁繼電器都包含兩個電路：輸入（控制）信號電路和輸出（受控）信號電路。根據被控電路的器件原理，分為無極繼電器和有極繼電器。與極化繼電器不同，非極化繼電器的操作不依賴於控制電路中電流的方向。
旋轉電機 — 設計用於基於電磁感應和磁場與電流的相互作用來轉換能量的裝置，包含至少兩個參與主要轉換過程並能夠旋轉或相對旋轉的部件。
電機中包含帶線圈的固定磁路的部分稱為定子，旋轉部分稱為轉子。
設計用於將機械能轉換為電能的電機稱為電機發電機。設計用於將電能轉換為機械能的電機稱為旋轉電動機。
上述使用軟材料製造電磁設備的例子並不詳盡。所有這些原則也適用於磁路和其他使用電感器的電氣產品的設計，如電氣開關裝置、磁力鎖等。