Mıknatıs teli - Magnet wire

Toroidal bir çekirdek etrafına sarılmış mıknatıs telinden yapılmış indüktör

Mıknatıs tel veya emaye tel , çok ince bir yalıtım tabakası ile kaplanmış bakır veya alüminyum bir teldir . Transformatörlerin , indüktörlerin , motorların , jeneratörlerin, hoparlörlerin , sabit disk kafalı aktüatörlerin , elektromıknatısların , elektro gitar manyetiklerinin ve sıkı izolasyonlu tel bobinleri gerektiren diğer uygulamaların yapımında kullanılır .

Telin kendisi çoğunlukla tamamen tavlanmış , elektrolitik olarak rafine edilmiş bakırdır. Alüminyum mıknatıs teli bazen büyük transformatörler ve motorlar için kullanılır. İzolasyon, adından da anlaşılacağı gibi tipik olarak camsı emaye yerine sert polimer film malzemelerinden yapılır .

İnşaat

Orkestra şefi

Mıknatıs teli uygulamaları için en uygun malzemeler, alaşımsız saf metaller, özellikle bakırdır. Kimyasal, fiziksel ve mekanik özellik gereksinimleri gibi faktörler göz önüne alındığında, bakır, mıknatıs teli için ilk tercih edilen iletken olarak kabul edilir.

Çoğu zaman, mıknatıs teli, elektromanyetik bobinler yaparken daha yakın sarıma izin vermek için tamamen tavlanmış, elektrolitik olarak rafine edilmiş bakırdan oluşur. Yüksek saflıkta oksijensiz bakır kaliteleri, atmosferleri düşürmede yüksek sıcaklık uygulamaları için veya hidrojen gazı ile soğutulan motorlarda veya jeneratörlerde kullanılır.

Alüminyum mıknatıs teli, esas olarak ekonomik nedenlerle bazen büyük transformatörlere ve motorlara alternatif olarak kullanılır. Düşük elektrik iletkenliği nedeniyle, alüminyum tel, karşılaştırılabilir DC direnci elde etmek için bir bakır telden 1,6 kat daha büyük bir kesit alanı gerektirir.

İzolasyon

"Emaye" olarak tanımlanmasına rağmen, emaye tel aslında, erimiş cam tozundan yapılmış bir emaye boya veya camsı emaye tabakası ile kaplanmaz . Modern mıknatıs teli , sert, sürekli bir yalıtım tabakası sağlamak için tipik olarak , genellikle iki farklı bileşime sahip bir ila dört kat (dört film tipi tel durumunda) polimer film yalıtımı kullanır. Mıknatıslı tel yalıtım filmleri , polivinil formal ( Formvar ), poliüretan , poliamid , polyester , polyester-poliimid, poliamid-poliimid (veya amid-imid) ve poliimid (artan sıcaklık aralığı sırasına göre) kullanır . Poliimid yalıtımlı mıknatıs teli 250 ° C'ye kadar çalışabilir. Daha kalın kare veya dikdörtgen mıknatıs telinin yalıtımı, genellikle yüksek sıcaklıkta bir poliimid veya fiberglas bantla sarılarak artırılır ve tamamlanan sargılar, yalıtım mukavemetini ve sargının uzun vadeli güvenilirliğini artırmak için genellikle bir yalıtım verniği ile vakumla emprenye edilir.

Kendinden destekli bobinler en az iki katmanla kaplanmış tel ile sarılır, en dışta ise ısıtıldığında sarımları birbirine bağlayan bir termoplastiktir.

Vernikli fiberglas iplik, aramid kağıt, kraft kağıt , mika ve polyester film gibi diğer yalıtım türleri de transformatörler ve reaktörler gibi çeşitli uygulamalar için dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ses sektöründe bazen bakır yerine gümüşten yapılmış teller kullanılmaktadır. Pamuk (bazen balmumu gibi bir tür pıhtılaştırıcı / koyulaştırıcı ile nüfuz etmiş ) ve politetrafloroetilen (Teflon) gibi çeşitli başka yalıtıcılar bulunabilir. Daha eski yalıtım malzemeleri arasında pamuk, kağıt veya ipek bulunur, ancak bunlar yalnızca düşük sıcaklık uygulamaları için kullanışlıdır (105 ° C'ye kadar).

İmalat kolaylığı için, bazı düşük sıcaklık dereceli mıknatıs telleri, lehimleme ısısıyla çıkarılabilen yalıtıma sahiptir . Bu, uçlardaki elektrik bağlantılarının önce yalıtımı sıyırmadan yapılabileceği anlamına gelir.

Enine kesit

Daha küçük çaplı mıknatıs teli genellikle yuvarlak bir kesite sahiptir. Bu tür bir tel, elektro gitar manyetikleri gibi şeyler için kullanılır. Daha kalın mıknatıs teli genellikle kare, dikdörtgen veya altıgendir (yuvarlak köşeli), daha verimli bir şekilde paketlenir ve bitişik dönüşlerde daha fazla yapısal stabiliteye ve termal iletkenliğe sahiptir.

Sınıflandırma

Diğer teller gibi, mıknatıs teli de çap ( AWG numarası , SWG veya milimetre) veya alan (milimetre kare), sıcaklık sınıfı ve yalıtım sınıfına göre sınıflandırılır .

Taramalı elektron mikroskobu kullanılarak alınan AWG33 mıknatıs telinin enine kesit görünümü

Kırılma gerilimi, 3 tipte olabilen kaplama kalınlığına bağlıdır: Derece 1, Derece 2 ve Derece 3. Daha yüksek sınıflar daha kalın yalıtıma ve dolayısıyla daha yüksek kırılma gerilimlerine sahiptir .

Sıcaklık sınıfı bir 20.000 saat sahip olduğu telin sıcaklığını gösterir ömrünü . Daha düşük sıcaklıklarda telin hizmet ömrü daha uzundur (her 10 ° C daha düşük sıcaklık için yaklaşık 2 faktör). Yaygın sıcaklık sınıfları 105 ° C, 130 ° C, 155 ° C, 180 ° C ve 220 ° C'dir.

Mevcut yoğunluk

Uygulama, maksimum olarak akım yoğunluğu 2,5 A / mm arasında değişebilir 2 6 A / mm serbest hava izole edilmiş bir kablo için 2 serbest havada bir tel. Tel yüksek frekanslı akımlar (10 kHz'nin üzerinde) taşıyorsa, cilt etkisi akımı iletkenin yüzeyinde yoğunlaştırarak akımın bölüm boyunca dağılımını etkileyebilir.

Aktif soğutma, hava üfleyerek veya sirküle eden su ile sağlanırsa, soğutmanın etkinliğiyle orantılı olarak çok daha yüksek akım yoğunlukları elde edilebilir.

Bir alüminyum tel, karşılaştırılabilir DC direnci elde etmek için bir bakır telden 1,6 kat daha fazla kesit alanına sahip olmalıdır . Bundan dolayı, bakır mıknatıs telleri, elektrik motorları gibi ekipmanlarda enerji verimliliğinin artırılmasına katkıda bulunur.

Başvurular

Mıknatıs teli, elektrik motorlarının , transformatörlerin , indüktörlerin , jeneratörlerin , kulaklıkların , hoparlör bobinlerinin, sabit sürücü kafa konumlayıcılarının, elektromıknatısların ve diğer cihazların sargılarında kullanılır.

Elektrik motorlarında

Minyatür bir elektrik motorundaki bakır sargılar

Elektrik motorları , genellikle manyetik alanların ve akım taşıyan iletkenlerin etkileşimi yoluyla elektrik enerjisini mekanik harekete dönüştürür . Elektrik motorları, fanlar, üfleyiciler, pompalar, makineler, ev aletleri, elektrikli aletler ve disk sürücüleri gibi çok sayıda farklı uygulamada bulunur. Binlerce kilovatlık derecelendirmeye sahip en büyük elektrik motorları, büyük gemilerin itme gücü gibi uygulamalarda kullanılır. En küçük motorlar, elleri elektrikli kol saatlerinde hareket ettirir.

Elektrik motorları , gerekli manyetik alanları üretmek için bobinler içerir . Belirli bir boyuttaki motor çerçevesi için, yüksek iletkenlik malzemesi bobin direncinden kaynaklanan enerji kaybını azaltır. Zayıf iletkenler, elektrik enerjisini kinetik enerjiye aktarırken daha fazla atık ısı üretir.

Bakır, yüksek elektrik iletkenliği nedeniyle, en yüksek kaliteli motorlar dahil olmak üzere, bobin sargılarında, rulmanlarda, kollektörlerde, fırçalarda ve motor konektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bakırın diğer malzemelere göre daha yüksek iletkenliği, motorların elektrik enerjisi verimliliğini artırır. Örneğin, sürekli kullanımlı endüksiyon tipi motorlarda 1 beygir gücünün üzerindeki yük kayıplarını azaltmak için , üreticiler her zaman sargılarda iletken malzeme olarak bakırı kullanırlar. Alüminyum, daha küçük beygir gücündeki motorlarda, özellikle motorlar sürekli kullanılmadığında alternatif bir malzemedir.

Premium motorların tasarım unsurlarından biri, iletkenlerin elektriksel direncinden kaynaklanan ısı kayıplarının azaltılmasıdır. Endüksiyon tipi motorların elektrik enerjisi verimliliğini artırmak için, bakır bobinlerin kesitini artırarak yük kaybı azaltılabilir. Yüksek verimli bir motor, stator sargısında, standart muadiline göre genellikle% 20 daha fazla bakıra sahip olacaktır.

Motor verimliliğindeki ilk gelişmeler, stator sargılarının paketleme ağırlığını artırarak elektrik kayıplarını azaltmaya odaklandı . Elektrik kayıpları tipik olarak tüm enerji kayıplarının yarısından fazlasını oluşturduğundan ve stator kayıpları elektrik kayıplarının yaklaşık üçte ikisini oluşturduğundan bu mantıklıydı.

Bununla birlikte, daha büyük sargılar vasıtasıyla motorların elektriksel verimini arttırmanın dezavantajları vardır. Bu, aletler ve otomobiller gibi uygulamalarda arzu edilmeyen motor boyutunu ve maliyetini arttırır.

Transformatörlerde

Bazı yüksek frekanslı transformatörler için bükülü bakır Litz teli kullanılır

Bir transformatör , elektrik enerjisini bir devreden diğerine bobinleri (sargıları) aracılığıyla aktaran bir cihazdır. Motor sargıları için gerekli özellikler, transformatörler için gerekli olanlara benzerdir, ancak çalışma sıcaklıklarında mekanik titreşim ve merkezkaç kuvvetlerine dayanma ek gereksinimi vardır.

Transformatör sargıları normalde bakırdan yapılır, ancak alüminyum, ağırlık ve ilk maliyetin belirleyici faktörler olduğu uygun bir rakiptir.

Kuzey Amerika'da alüminyum, 15 kilovolt amperden (kVA) büyük alçak gerilim, kuru tip transformatörler için en yaygın sargı malzemesi seçimidir. Dünyanın diğer birçok bölgesinde, bakır baskın sargı malzemesidir. Satın alma kararları genellikle kilovat başına para birimi cinsinden ifade edilen zarar değerlemelerinin bir fonksiyonudur.

Transformatör sargılarının imalatında kullanılan bakır, küçük ürünler için tel, daha büyük ekipmanlar için şerit şeklindedir. Küçük ürünler için, telin kırılmadan sarılabilecek kadar güçlü, ancak sıkı sarılmış sarımlar sağlayacak kadar esnek olması gerekir. Yalıtım emayelerinin gerilim altında kırılmaması için şerit ürünler iyi yüzey kalitesine sahip olmalıdır. Şeridin oluşturulması ve paketlenmesi için iyi süneklik şarttır; arada sırada oluşan kısa devre koşullarında oluşan yüksek elektro-mekanik streslere dayanmak için iyi bir mukavemet gereklidir. Transformatörlerdeki bakır sargı telleri, lake ve emaye gibi tüm modern yalıtım malzemeleri ile uyumludur . Vernikler, bobinlerde en iyi verimi sağlamak için sargıların yakın aralıklarına izin verir.

Alüminyum yerine bakır sargıları seçmek için önemli bir mühendislik nedeni, alan hususlarıdır. Bunun nedeni, bakır sargılı bir transformatörün, alüminyum transformatörlerden daha küçük yapılabilmesidir. Alüminyum transformatörlerde eşit derecelendirmeler elde etmek için, bakır iletkenlere göre% 66 daha büyük bir kesit alanı gereklidir. Bununla birlikte, daha büyük boyutlu iletkenlerin kullanılması, alüminyumun sarım mukavemetinin neredeyse bakır sargılarınkine eşit olmasına neden olur.

Bağlantı, bakır sargılı transformatörlerin bir başka önemli faydasıdır, çünkü alüminyum yüzeyindeki oksit kaplama, lehimlemeyi veya başka şekilde bağlanmayı zorlaştırır. Bakır ile oksidasyonu önlemek için kaliteli bir derz macunu ile temizlik ve fırçalama gerekli değildir.

Jeneratörlerde

Modern jeneratörlerdeki eğilim, daha önce kullanılan oksijeni giderilmiş bakır yerine alan çubukları ve manyetik tel için oksijensiz bakır ile daha yüksek sıcaklıklarda ve daha yüksek elektriksel iletkenliklerde çalışmaktır .

Referanslar