Elektromos készülékek gyártásához használt mágneses anyagok

A következő ferromágneses anyagokat használják mágneses magok gyártásához berendezésekben és műszerekben: műszakilag tiszta vas, kiváló minőségű szénacél, szürkeöntvény, elektrotechnikai szilíciumacél, vas-nikkel ötvözetek, vas-kobalt ötvözetek stb.

Nézzünk meg röviden néhány tulajdonságukat és alkalmazási lehetőséget.

Műszakilag tiszta vas

Relék, elektromos mérőórák, elektromágneses csatlakozók, mágneses árnyékolók stb. mágneses áramköreihez a kereskedelmileg tiszta vasat széles körben használják. Ennek az anyagnak nagyon alacsony a széntartalma (kevesebb, mint 0,1%), és minimális mennyiségű mangánt, szilíciumot és egyéb szennyeződéseket tartalmaz.

Ezek az anyagok jellemzően a következők: armco vas, tiszta svéd vas, elektrolit- és karbonilvas stb. A tiszta vas minősége a szennyeződések kisebb arányától függ.

A vas mágneses tulajdonságaira leginkább a szén és az oxigén hat.A vegytiszta vas beszerzése nagy technológiai nehézségekkel jár, bonyolult és költséges folyamat. A speciálisan laboratóriumi körülmények között kifejlesztett technológia hidrogénben kétszeres magas hőmérsékletű izzítással lehetővé tette a tiszta vas egykristályának előállítását, rendkívül magas mágneses tulajdonságokkal.

Megtaláltam a legnagyobb terjedésű acélkart, amelyet nyílt módszerrel szereztek be. Ennek az anyagnak meglehetősen magas a tartalma mágneses permeabilitás, jelentős telítési indukció, viszonylag alacsony költségű, ugyanakkor jó mechanikai és technológiai tulajdonságokkal rendelkezik.

Az armco acél alacsony elektromos ellenállása az örvényáramok áthaladásával szemben, ami megnöveli az elektromágneses relék és csatlakozók reakció- és kioldási idejét, jelentős hátránynak számít. Ugyanakkor, amikor ezt az anyagot elektromágneses időrelékhez használják, ez a tulajdonság éppen ellenkezőleg, pozitív tényező, mivel lehetővé teszi a relé működésében viszonylag nagy késések elérését rendkívül egyszerű eszközökkel.

Az ipar háromféle, kereskedelmileg tiszta, armco típusú acéllemezt gyárt: E, EA és EAA. Különböznek a maximális mágneses permeabilitás és a kényszerítő erő értékében.

Szénacélok

A szénacélokat négyszögletes, kerek és egyéb profilok formájában állítják elő, amelyekből különféle profilú alkatrészeket is öntenek.

Szürke öntöttvas

A szürkeöntvényt általában nem használják mágneses rendszerekben, mert rossz mágneses tulajdonságai vannak. Használata nagy teljesítményű elektromágnesekhez gazdasági okokkal indokolható. Ez vonatkozik alapokra, táblákra, oszlopokra és egyéb részekre is.

Az öntöttvas jól öntött és könnyen megmunkálható.A speciálisan izzított temperöntvény, valamint a szürke ötvözetöntvény egyes fajtái meglehetősen kielégítő mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek.

Elektrotechnikai szilícium acélok

A vékony elektromos acéllemezt széles körben használják az elektro- és hardvertechnikában, mindenféle elektromos mérőműszerhez, mechanizmushoz, relékhez, fojtótekercshez, ferrorezonáns stabilizátorhoz és egyéb normál és megnövelt frekvenciájú váltakozó árammal működő készülékekhez használják Az acél műszaki követelményeitől függően veszteségek, mágneses jellemzők és a váltakozó áram alkalmazott frekvenciája alapján 28 féle vékony lemez készül 0,1-1 mm vastagságban.

Az örvényáramok elektromos ellenállásának növelése érdekében eltérő mennyiségű szilíciumot adnak az acél összetételéhez, és annak tartalmától függően gyengén ötvözött, közepesen ötvözött, erősen ötvözött és erősen ötvözött acélokat kapnak.

A szilícium bevezetésével az acél veszteségei csökkennek, gyenge és közepes térben nő a mágneses permeabilitás, csökken a kényszerítő erő. A szennyeződések (főleg a szén) ebben az esetben gyengébb hatást fejtenek ki, az acél öregedése csökken (az acél veszteségei idővel alig változnak).

A szilíciumacél használata javítja az elektromágneses mechanizmusok működésének stabilitását, megnöveli a be- és kioldási reakcióidőt, valamint csökkenti az armatúra beragadásának lehetőségét. Ugyanakkor a szilícium bevezetésével az acél mechanikai tulajdonságai romlanak.

Jelentős szilíciumtartalommal (több mint 4,5%) az acél törékennyé, keménysé és nehezen megmunkálhatóvá válik. A kis bélyegzés jelentős selejteket és gyors szerszámkopást eredményez.A szilíciumtartalom növelése a telítési indukciót is csökkenti. A szilícium acélokat két típusban gyártják: melegen hengerelt és hidegen hengerelt.

A hidegen hengerelt acélok a krisztallográfiai irányoktól függően eltérő mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek. Fel vannak osztva texturált és alacsony textúrájúra. A texturált acélok valamivel jobb mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek. A melegen hengerelt acélhoz képest a hidegen hengerelt acél nagyobb mágneses permeabilitással és kisebb veszteséggel rendelkezik, de feltéve, hogy a mágneses fluxus egybeesik az acél hengerlési irányával. Ellenkező esetben az acél mágneses tulajdonságai jelentősen csökkennek.

A hidegen hengerelt acél alkalmazása vontatási elektromágnesekhez és más, viszonylag nagy induktivitással működő elektromágneses eszközökhöz jelentős megtakarítást eredményez n. pp. és veszteségek az acélban, ami lehetővé teszi a mágneses áramkör teljes méretének és tömegének csökkentését.

A GOST szerint az egyes acélmárkák betűi és számai a következőket jelentik: 3 — elektromos acél, a betű utáni első szám 1, 2, 3 és 4 jelzi az acél szilíciummal való ötvözésének fokát, nevezetesen: (1 — gyengén ötvözött , 2 — közepesen ötvözött, 3 — erősen ötvözött és 4 — erősen ötvözött.

A betű utáni második 1-es, 2-es és 3-as szám jelzi az acél veszteségeit 1 kg tömegre vetítve 50 Hz-es frekvencián, valamint a mágneses indukciót B erős mezőben, az 1-es pedig a normál fajlagos veszteségeket, a 2-es szám pedig az alacsony és 3 — alacsony.A második szám 4, 5, 6, 7 és 8 az E betű után a következőket jelöli: 4 — acél fajlagos veszteséggel 400 Hz-es frekvencián és mágneses indukcióval közepes térben, 5 és 6 — acél mágneses permeabilitással gyenge mezőben 0,002-től 0,008 a / cm-ig (5 - normál mágneses permeabilitással, 6 - fokozott), 7 és 8 - acél mágneses permeabilitással a közegben (mezők 0,03 és 10 a / cm között (7 - normál mágneses permeabilitással, 8 -mal) megnövekedett).

Az E betű utáni harmadik számjegy 0 azt jelzi, hogy az acél hidegen hengerelt, a harmadik és negyedik számjegy 00 azt jelzi, hogy az acél hidegen hengerelt, alacsony textúrájú.

Például az E3100 acél egy erősen ötvözött, hidegen hengerelt, alacsony szerkezetű acél, normál fajlagos veszteséggel 50 Hz-es frekvencián.

A fenti számok után elhelyezett A betű különösen alacsony fajlagos veszteséget jelöl az acélban.

Áramváltókhoz és bizonyos típusú kommunikációs eszközökhöz, amelyek mágneses áramkörei nagyon alacsony induktivitás mellett működnek.

Vas-nikkel ötvözetek

Ezeket az ötvözeteket, más néven permaloidokat, főként kommunikációs eszközök gyártásához és automatizáláshoz használták. A permalloy jellemző tulajdonságai a következők: nagy mágneses permeabilitás, alacsony kényszerítő erő, alacsony veszteségek az acélban, és számos márka esetében a négyszögletes forma jelenléte hiszterézis hurkok.

A vas és a nikkel arányától, valamint az egyéb összetevők tartalmától függően a vas-nikkel ötvözeteket többféle minőségben gyártják, és eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek.

A vas-nikkel ötvözetek hidegen hengerelt, hőkezeletlen szalagok és 0,02-2,5 mm vastagságú szalagok formájában készülnek, különböző szélességben és hosszúságban.Melegen hengerelt szalagot, rudat és huzalt is gyártanak, de ezek nincsenek szabványosítva.

Az összes permaloid minőség közül a 45-50% nikkeltartalmú ötvözetek rendelkeznek a legmagasabb telítési indukcióval és viszonylag nagy elektromos ellenállással. Ezért ezek az ötvözetek kis légrésekkel lehetővé teszik az elektromágnes vagy relé szükséges húzóerejét alacsony veszteséggel. pp. acélon, és egyben megfelelő teljesítményt biztosítanak.

Az elektromágneses mechanizmusoknál nagyon fontos a mágneses anyag kényszerítő ereje miatt kapott maradék vonóerő. A permaloid használata csökkenti ezt az erősséget.

A 79НМ, 80НХС és 79НМА osztályú, nagyon alacsony kényszerítő erővel, nagyon nagy mágneses permeabilitással és elektromos ellenállással rendelkező ötvözetek használhatók nagy érzékenységű elektromágneses, polarizált és egyéb relék mágneses áramköreihez.

A 80HX és 79HMA permaloid ötvözetek kis légrésű, kis teljesítményű fojtótekercsekhez való alkalmazása lehetővé teszi nagyon nagy induktivitások elérését kis térfogatú és tömegű mágneses áramkörökkel.

Erősebb elektromágnesek, relék és egyéb, viszonylag magas N.c-n működő elektromágneses eszközök esetében a permaloidnak nincs különösebb előnye a szén- és szilíciumacélokhoz képest, mivel a telítési indukció jóval alacsonyabb, az anyagköltség pedig magasabb.

Vas-kobalt ötvözetek

Az 50% kobaltból, 48,2% vasból és 1,8% vanádiumból álló ötvözet (permendur néven) ipari alkalmazást kapott. Viszonylag kis n. c) az összes ismert mágneses anyag közül a legnagyobb indukciót adja.

Gyenge mezőkön (1 A/cm-ig) a permendur indukciója alacsonyabb, mint az E41, E48 melegen hengerelt elektromos acélok és különösen a hidegen hengerelt elektromos acélok, az elektrolitikus vas és a permaloid indukciója. A permendura hiszterézise és örvényáramai viszonylag nagyok, az elektromos ellenállás viszonylag kicsi. Ezért ez az ötvözet érdekes nagy mágneses indukcióval működő elektromos berendezések (elektromágnesek, dinamikus hangszórók, telefonmembránok stb.) gyártásához.

Például vontatási elektromágneseknél és elektromágneses reléknél kis légrésekkel való használata bizonyos hatást ad. Egy adott húzóerő kisebb mágneses körrel érhető el.

Ezt az anyagot 0,2-2 mm vastagságú hidegen hengerelt lemezek és 8-30 mm átmérőjű rudak formájában állítják elő. A vas-kobalt ötvözetek jelentős hátránya a magas költségük, a technológiai folyamat összetettségéből és a kobalt jelentős költségéből adódóan. A felsorolt ​​anyagokon kívül más anyagokat is használnak elektromos berendezésekben, például vas-nikkel-kobalt ötvözeteket, amelyek állandó mágneses permeabilitással és nagyon alacsony hiszterézisveszteséggel rendelkeznek gyenge mezőben.