Чому магнітопровід потрібно ізолювати?

16

Що це за множинні котушки, що дозволяють магнітне поле? Чому я не можу просто мати один великий провід або різьбовий провід на моторі? Вибачте, це якесь дитяче запитання, але я не змогла знайти відповідь.

— Ісаак
джерело

7

індуктивність залежить від кількості витків і магнітної проникності серцевини

— Індранеель,

MMF - це , де струм і - кількість витків. У багатожильному провіднику кожна нитка несе однакову частку від загального струму.

N I

$NI$

I

$I$

N

$N$

— Чу

Основний "закон" тут такий: "Один виток виробляє магнітне поле, пропорційне струму в ньому." || Поля з витків додаються. Якщо одним витком, що переносить струм, я виробляє поле F, то N оборотів виробляють (спрощено) N x F. У вас МОЖЕ бути "один великий виток", це "ОДИН" оборот. Застосування вищезазначеного «основного закону» показує, що один великий середній малий або крихітно-крихітний виток, що переносить струм I, має той же ефект. Проводи робляться більшими або меншими з інших причин, наприклад, великі дроти мають менший опір. Маленькі дроти дозволяють більше обертів у дано місце.

— Рассел Макмахон,

31

Це правда, що для магнітного поля, електромагнітів і двигунів важливі лише об'єм і потужність, що подається на обмотку. Тому у вас може бути обмотка одного витка.

На жаль, один виток вимагає (як правило) дуже високого струму та дуже низької напруги. Це вірно в масштабах, на яких ми прагнемо працювати, і значеннях, які мають фізичні константи.

Практичні електромагніти використовують порівняно дешевий трюк для збільшення напруги та зменшення струму, розщеплюючи короткий жировий провід одного витку на довгий тонкий провід, накручений кілька разів. Оскільки кожен виток має різну напругу, їх потрібно ізолювати один від одного.

Величезна перевага тонкого дроту в обмотці полягає в тому, що з'єднувальні дроти можуть мати розумну товщину і все ж мати набагато менший опір, ніж робоча обмотка.

Недоліком цієї хитрості є те, що круговий дріт не заповнює 100% наявної площі, а ізоляція також витрачає певний простір, тому ми втрачаємо частину міді порівняно з одним витком. Однак хитрість настільки дешева і корисна, що ця неефективність в районі - це невелика ціна, яка платить за переваги майже для всіх застосувань (у деяких дуже великих машинах для обмотки для поліпшення щільності упаковки використовується дріт квадратного перерізу або брусок) .

— Neil_UK
джерело

2

Є ще одна перевага квадратного котушкового дроту поруч із більшою площею міді (таким чином, меншим опором). На високих частотах струм має тенденцію до течії на поверхні дроту (який відомий як ефект шкіри), а порівняно з круглим дротом однакового розміру, квадратний провід набагато краще.

— Huisman

Ізоляція потрібна не лише для запобігання короткого замикання кожного витка. При високих напругах ізоляція також використовується для відокремлення поворотів, достатнього для запобігання поломки.

— Huisman

Приклад використання барів замість дротів можна побачити у цьому відео EEVblog . IIRC компонент у відео є індуктором.

— Алекс Хайнал

1

Моя перша реакція на прочитання вашої відповіді полягала в незгоді, оскільки закон Ампера враховує кількість витків, але тепер я бачу, що ви там зробили. Закон Ампера однаково впливає на течію, чи не так? Ваш - це розумний спосіб пояснити це. Я згадаю цю кмітливість. Якби я відповідав, я б почав пояснювати з точки зору закону Фарадея, що, власне, ви неявно це зробили, але таким чином, що не назвав Фарадея і, отже, не було заплутаним на рівні ОП. Чудово зроблено.

— вт

1

@thb дякую. Коли я порівнюю кількість витків, як правило, в трансформаторах, іншим способом я спершу припускаю дві однакові обмотки, кожна при точно однаковій напрузі напруги напруги поля H, потім з'єднуйте їх послідовно, а потім з'єднуйте їх паралельно. Все, що змінюється, - це імпеданс, масштабування напруги / струму, але гучність, поле, розсіювання потужності, вартість все залишаються однаковими. Для першого замовлення в будь-якому випадку, SRF та перепад напруги цілком можуть трохи змінитися.

— Neil_UK

10

Чому я не можу просто мати один великий провід або різьбовий провід на моторі?

Немає проблем з цим - перевірте ротор більшості індукційних двигунів:

У клітці з алюмінію (білки) немає ізоляції, і це, по суті, один короткий поворот.

Що це за множинні котушки, що дозволяють магнітне поле?

Магнітне поле виробляється струмами І обертами, так що ви можете торгувати витками на струм і навпаки. Однак якщо ви зацікавлені в тому, щоб зробити індуктор з певними характеристиками, вам потрібно спроектувати його за допомогою декількох витків для оптимізації індуктивності за цільовим ланцюгом, враховуючи, що існуватимуть обмеження щодо наявності матеріалів з магнітним сердечником.

— Енді ака
джерело

8

Причина, по якій вам потрібно його ізолювати, - це те, що струм обходить кожну петлю, коли ви її обмотаєте. Якби це не було, то можна було б просто піти «прямо». Ви можете мати один великий провід дійсно, але для отримання тих же результатів вам знадобиться більше струму.

Саме це фактично дає кількість витків N у всіх формулах магнітного поля. Це фактично дозволяє вам мати кратні струму в заданому просторі.

— Хуан
джерело

3

Ви можете зробити це одним циклом, і я бачив це зроблено. Однак проводів величезний і їх треба виготовити особливим чином. Наприклад, дріт (детальніше: шина) екструдується як перетин клину, а потім згортається в спіраль, щоб отримати перетин прямокутника.

Але течія буде масовою. Якщо ваш внесок не надає такого струму, він не працюватиме.

Магнітна сила становить ампер х кількість витків. Ви повинні ретельно відкалібрувати кількість витків та розмір дроту, щоб вони відповідали можливості вашої схеми керувати ним. Виконання цього в один оборот потребує досить великої кількості доларів, щоб напруга була дуже низькою, а ампер дуже високим.

— Харпер - Відновлення Моніки
джерело