Õhupilu
Mis on õhkvahe?
Magnetväljatehnikas on "õhkvahel" eriline tähendus. See tähistab (õhuga täidetud) vahet elektromagnetide ferromagnetilises südamikus. Kui õhkvahe on täpselt välja arvutatud, võimaldab see elektromagneti tööd väga erinevate voolutugevustega ning magnetenergiat saab paremini salvestada kui õhkvaheta magnetiga. Õhkvahe takistab ka enneaegset magnetilist küllastumist, mille korral magnetväli suurte voolude juures enam ei kasva ja energia kaob soojusena.Sisukord
Üldiselt nimetatakse õhuvahena lihtsalt lõhet, mis on täidetud õhuga.
Tehnikas on see tavaliselt vastakuti paiknevate pindade vaheline kaugus detailides.
Elektromagnetite tehnikas ei ole õhuvahe üksnes ehitusest juhuslikult tulenev lõhe, vaid siin on õhuvahesel olulised funktsioonid.
Mida õhuvahe põhjustab?
Trafo rauasüdamikes on õhuvahe, et vältida tavarežiimis rauasüdamiku magnetilist küllastust. Lisaks on magnetväli õhuvahes oluliselt suurem kui rauamaterjalis, mistõttu salvestub õhuvahesse magnetiline energia. Transformaatortegutseb siis lühiajalise energiasalvestina, mis on teatud rakenduste puhul eelis.Trafo koosneb kahest vastakuti paiknevast elektromagnetist. Ühe elektromagendi magnetväli indutseerib pinge teise elektromagendi poolis. Selle pinge suurus sõltub kahe pooli pöörete arvu suhtest. Seega muudab trafo pingete ja voolude suurust. ferromagnetiline südamik (enamasti raud) elektromagnetites toetab seda protsessi.
Kui transformaatorit soovitakse kasutada laias võimsusvahemikus, s.t nii madalate kui ka kõrgemate võimsuste korral, ning kui seejuures peaksid trafo omadused võimalikult vähe muutuma, siis kasutatakse trafo elektromagnetites õhuvahesega rauasüdamikke.
Õhupilu elektromagneti rauasüdamikus täidab tehniliselt olulist eesmärki.
Õhupilu vähendab magnetilist küllastust.
Lisaks salvestub õhupilusse magnetiline energia.
Õhul on oluliselt väiksem magnetiline läbitavus
kui raual.
Seetõttu vähendab õhupilu magnetilist vootihedust
katkestatud rauasüdamikus võrreldes õhupiluta rauasüdamikuga.
Magnetväli on seevastu õhupilus väga tugev.
Seetõttu töötab trafo väikeste võimsuste juures küll veidi vähem tõhusalt, kuid rauasüdamiku magnetiline küllastumine ei saabu suurematel võimsustel nii kiiresti. Üldiselt madalam magnetiline vootihedus õhupiluga elektromagnetis on laiemas vahemikus võrdelises seoses magnetväljaga kui õhupiluta elektromagnetis.
Paljude ferromagnetiliste materjalide küllastusmagnetisatsioon on 1–2 teslat. See ei ole palju. Paljudes tehnilistes rakendustes tekivad märksa suuremad magnetilised vootihedused.
Magnetilise küllastuse füüsikaline põhjus peitub selles, et ferromagnetilise materjali (rauasüdamiku) aatomispinnid on teatud välise magnetvälja korral täielikult joondunud. Voolu suurendamisel ei kasva magnetiline vootihedus seejärel enam.
Ferromagneedi kõigi elektronispinnide
Weiss’i domeenides
on suund ühesuunaline.
Trafo nn primaarvooluringis, st mähises, mille pinget soovitakse muuta, tõuseb vool seejärel järsult.
Sellega väheneb trafo võimsus ning palju energiat kaob trafo soojenemise tõttu.
Õigesti valitud õhuvahe paksus aitab trafo „lõigata“ sobivale võimsusvahemikule.
Autor:
Dr. Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt on füüsik ja Martin Lutheri nimelise Halle-Wittenbergi ülikooli füüsika edasijõudnute praktikumi teaduslik juht. Aastatel 2011–2019 töötas ta Tehnikaülikoolis ning juhtis mitmeid õppeprojekte ja keemia projektlaborit. Tema teadustöö keskmes on ajalahutusega fluorestsents-spektroskoopia bioloogiliselt aktiivsetel makromolekulidel. Lisaks on ta Sensoik Technologies GmbH tegevjuht.
Dr. Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt on füüsik ja Martin Lutheri nimelise Halle-Wittenbergi ülikooli füüsika edasijõudnute praktikumi teaduslik juht. Aastatel 2011–2019 töötas ta Tehnikaülikoolis ning juhtis mitmeid õppeprojekte ja keemia projektlaborit. Tema teadustöö keskmes on ajalahutusega fluorestsents-spektroskoopia bioloogiliselt aktiivsetel makromolekulidel. Lisaks on ta Sensoik Technologies GmbH tegevjuht.
Kogu kompendiumi sisu (tekstid, fotod, illustratsioonid jms) autoriõigus kuulub autorile Franz-Josef Schmittile. Teose ainuõigused kuuluvad Webcraft GmbH-le (kui supermagnete.ee haldajale). Ilma Webcraft GmbH-i selgesõnalise loata ei tohi sisu kopeerida ega muul viisil kasutada.
© 2008–2026 Webcraft GmbH
© 2008–2026 Webcraft GmbH
