Що таке муздрамтеатр або сердечник?

Електромагнітне поле є найважливішим явищем, яке використовується сучасною технікою. Всі електричні машини і багато інші пристрої електроніки та автоматики працюють на основі електромагнітного поля. Для нього характерна взаємозв`язок з струмом. Але при цьому магнітне поле може існувати самостійно в зв`язку з певними речовинами. А ось електричний струм завжди існує тільки разом з електромагнітним полем.

Підсилювач магнітного поля

Якщо виникає потреба в його посиленні, застосовуються магнітопроводи. Також вони називаються сердечниками. Їх матеріал і конструкція залежать від призначення пристрою. Матеріал сердечника є його найважливішою складовою. Властивості матеріалу в основному визначають процеси, які відбуваються в осерді. Ці процеси різні в разі його взаємодії з постійним і змінним струмом.

Найпростіший муздрамтеатр це стрижень круглого або іншого за формою перетину. Його охоплюють витки котушки, яка в тих чи інших пристроях називається обмоткою. Магнітними властивостями володіють різні матеріали. Найбільш ефективними підсилювачами електромагнітного поля є матеріали, іменовані феромагнетиками. Це сплави на основі заліза з додаванням деяких інших компонентів. Добавки визначаються властивостями сплаву, які прагнуть отримати в результаті.

Якщо з такого сплаву виготовити монолітний циліндр і помістити його всередину котушки вийде пристрій, яким можна користуватися для тих чи інших цілей. Якщо струм в обмотці буде постійним, такий пристрій буде створювати постійне магнітне поле. Вийде електромагніт. Для того щоб в осерді збільшувалася сила магнітного поля треба збільшувати або силу струму в обмотці, або число витків в обмотці, або і те й інше разом.

Але збільшення сили магнітного поля в осерді обмежена властивостями сплаву. Цей ефект називається магнітним гістерезисом, а стан муздрамтеатру - насиченням. Графічно процеси в муздрамтеатрі відображаються у вигляді петлі гистерезиса:

Насичення муздрамтеатру починається поблизу горизонтальної ділянки кривої при русі по ній від нуля.

Будь-яка котушка має індуктивністю. Сердечник цю індуктивність істотно збільшує. Тому такі котушки застосовуються в ланцюгах змінного струму і називаються дросселями. Індуктивність визначається в першу чергу масою сердечника. Відстань між його кінцями є наступним параметром, який впливає на величину індуктивності і називається зазором.

Конструктивні особливості

Найбільша індуктивність виходить, коли сердечник замкнутий. Такий муздрамтеатр може бути тороїдальним якщо він має вигляд бублика (тороїда). Вони використовуються для отримання мінімальної індуктивності розсіювання, тобто магнітного поля знаходиться поза муздрамтеатру. Але оскільки вони складні у виготовленні, частіше застосовуються магнітопроводи з двох дзеркально - симетричних частин вставляються всередину циліндричної котушки, зручною у виготовленні.

У матеріалі муздрамтеатру можна умовно назвати безліч короткозамкнених обмоток. Змінний струм в обмотці викликає в них струми втрат. Щоб втрати зменшилися, він робиться багатошаровим з надійною ізоляцією шарів один від одного. Зазвичай для цього використовуються пластини необхідної форми. З них виготовлені в більшості своїй все трансформатори і дроселі, використовувані в мережах централізованого електропостачання. Рідше використовується конструкція у вигляді стрічки в рулоні. Її складніше зістикувати з іншими деталями муздрамтеатру, якщо такі є.

Конструктивно сердечники бувають стрижневими і броньованими. Вони широко використовуються в трансформаторах і дроселях як показано на зображеннях нижче:

про магнітопроводи трансформатора дивіться окрему статтю по посиланню.

Металеві сердечники зі сплавів на основі заліза використовуються у всіх електричних машинах, що працюють на напрузі з частотою 50 Гц. На зображенні показаний муздрамтеатр електродвигуна. Пази призначені для розташування витків обмотки.

Збільшення частоти помітно зменшує масу і габарити сердечників. Дуже наочним прикладом цього є цокольні люмінесцентні лампи. Але в високочастотних пристроях доводиться застосовувати інші матеріали для виготовлення магнітопроводів. Навіть найтонші пластини зі сплаву на основі заліза нагріваються на високих частотах неприйнятно сильно.

Зі збільшенням частоти понад 50 Гц для сердечників застосовується сплав пермаллой на основі нікелю, а на частотах понад 1 кГц - сердечники з спекаемого порошку. Сердечники з пермаллоя конструктивно такі ж, як і ті, що виготовлені на основі заліза - стрижневі й броньові, тільки трохи менше розміром при рівних потужностях трансформаторів і електродвигунів. А ось сердечники з порошку дуже різні за своїм складом. Вони мають невеликі розміри і технологічні у виготовленні не тільки для стрижневих і броньових конструкцій, але і для чашок, як видно на зображенні зліва.

Ці сердечники застосовуються в імпульсних джерелах електроживлення, електронних баласту люмінесцентних ламп і в різних радіоелектронних пристроях в коливальних контурах, трансформаторах і фільтрах. Як матеріал сердечника найбільш широко використовуються різні марки феритів.

Словом, сучасні матеріали дозволяють виготовляти магнітопроводи для вирішення більшості технічних завдань.