Μαγνητικά υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ηλεκτρικών συσκευών

Τα ακόλουθα σιδηρομαγνητικά υλικά χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μαγνητικών πυρήνων σε συσκευές και όργανα: τεχνικά καθαρός σίδηρος, ανθρακούχο χάλυβας υψηλής ποιότητας, γκρίζος χυτοσίδηρος, ηλεκτροτεχνικός χάλυβας πυριτίου, κράματα σιδήρου-νικελίου, κράματα σιδήρου-κοβαλτίου κ.λπ.

Ας δούμε εν συντομία μερικές από τις ιδιότητες και τις δυνατότητες εφαρμογής τους.

Τεχνικά καθαρό σίδηρο

Για μαγνητικά κυκλώματα ρελέ, ηλεκτρικούς μετρητές, ηλεκτρομαγνητικούς συνδέσμους, μαγνητικές ασπίδες κ.λπ., χρησιμοποιείται ευρέως εμπορικά καθαρός σίδηρος. Αυτό το υλικό έχει πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (λιγότερο από 0,1%) και ελάχιστη ποσότητα μαγγανίου, πυριτίου και άλλων ακαθαρσιών.

Αυτά τα υλικά περιλαμβάνουν συνήθως: σίδηρο armco, καθαρό σουηδικό σίδηρο, ηλεκτρολυτικό και καρβονυλικό σίδηρο κ.λπ. Η ποιότητα του καθαρού σιδήρου εξαρτάται από μικρές αναλογίες ακαθαρσιών.

Οι πιο βλαβερές επιπτώσεις στις μαγνητικές ιδιότητες του σιδήρου είναι ο άνθρακας και το οξυγόνο.Η απόκτηση χημικά καθαρού σιδήρου συνδέεται με μεγάλες τεχνολογικές δυσκολίες και είναι μια πολύπλοκη και δαπανηρή διαδικασία. Η τεχνολογία, που αναπτύχθηκε ειδικά σε εργαστηριακές συνθήκες με διπλή ανόπτηση σε υψηλή θερμοκρασία σε υδρογόνο, κατέστησε δυνατή την απόκτηση ενός μόνο κρυστάλλου από καθαρό σίδηρο με εξαιρετικά υψηλές μαγνητικές ιδιότητες.

Βρέθηκε ο μεγαλύτερος ατσάλινος βραχίονας που λαμβάνεται με ανοιχτή μέθοδο. Αυτό το υλικό έχει αρκετά υψηλή περιεκτικότητα μαγνητική διαπερατότητα, σημαντική επαγωγή κορεσμού, σχετικά χαμηλό κόστος και ταυτόχρονα έχει καλές μηχανικές και τεχνολογικές ιδιότητες.

Η χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση του χάλυβα armco στη διέλευση δινορευμάτων, η οποία αυξάνει την απόκριση και τον χρόνο απελευθέρωσης των ηλεκτρομαγνητικών ρελέ και των συνδετήρων, θεωρείται σημαντικό μειονέκτημα. Ταυτόχρονα, όταν αυτό το υλικό χρησιμοποιείται για ηλεκτρομαγνητικά χρονικά ρελέ, αυτή η ιδιότητα, αντίθετα, είναι θετικός παράγοντας, καθώς καθιστά δυνατή τη λήψη σχετικά μεγάλων καθυστερήσεων στη λειτουργία του ρελέ με εξαιρετικά απλά μέσα.

Η βιομηχανία παράγει τρεις τύπους εμπορικά καθαρού φύλλου χάλυβα τύπου armco: E, EA και EAA. Διαφέρουν ως προς τις τιμές της μέγιστης μαγνητικής διαπερατότητας και της δύναμης καταναγκασμού.

Ανθρακούχα χάλυβες

Οι ανθρακούχοι χάλυβες παράγονται με τη μορφή ορθογώνιων, στρογγυλών και άλλων τμημάτων, από τα οποία χυτεύονται επίσης μέρη διαφόρων προφίλ.

Γκρι χυτοσίδηρος

Κατά κανόνα, ο γκρίζος χυτοσίδηρος δεν χρησιμοποιείται για μαγνητικά συστήματα λόγω των κακών μαγνητικών του ιδιοτήτων. Η χρήση του για ισχυρούς ηλεκτρομαγνήτες μπορεί να δικαιολογηθεί για οικονομικούς λόγους. Ισχύει επίσης για ιδρύματα, πίνακες, στύλους και άλλα μέρη.

Ο χυτοσίδηρος είναι καλά χυτός και εύκολος στην εργασία.Ο ελατός χυτοσίδηρος, ειδικά ανοπτημένος, καθώς και ορισμένες ποιότητες γκρίζου χυτοσιδήρου, έχουν αρκετά ικανοποιητικές μαγνητικές ιδιότητες.

Ηλεκτροτεχνικοί χάλυβες πυριτίου

Ο ηλεκτρικός χάλυβας με λεπτό φύλλο χρησιμοποιείται ευρέως στην ηλεκτρική και μηχανική υλικού και χρησιμοποιείται για όλα τα είδη ηλεκτρικών οργάνων μέτρησης, μηχανισμούς, ρελέ, τσοκ, σταθεροποιητές σιδηροσυντονισμού και άλλες συσκευές που λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα κανονικής και αυξημένης συχνότητας. Ανάλογα με τις τεχνικές απαιτήσεις για τον χάλυβα απώλειες, μαγνητικά χαρακτηριστικά και την εφαρμοζόμενη συχνότητα εναλλασσόμενου ρεύματος, παράγονται 28 τύποι λεπτού φύλλου με πάχος 0,1 έως 1 mm.

Προκειμένου να αυξηθεί η ηλεκτρική αντίσταση των δινορευμάτων, προστίθεται διαφορετική ποσότητα πυριτίου στη σύνθεση του χάλυβα και ανάλογα με την περιεκτικότητά του λαμβάνονται χάλυβες χαμηλού κράματος, μεσαίου κράματος, υψηλής κραματοποίησης και υψηλής κραματοποίησης.

Με την εισαγωγή του πυριτίου, οι απώλειες στον χάλυβα μειώνονται, η μαγνητική διαπερατότητα σε ασθενή και μεσαία πεδία αυξάνεται και η δύναμη καταναγκασμού μειώνεται. Οι ακαθαρσίες (ειδικά ο άνθρακας) σε αυτή την περίπτωση έχουν ασθενέστερη επίδραση, η γήρανση του χάλυβα μειώνεται (οι απώλειες στον χάλυβα αλλάζουν ελάχιστα με την πάροδο του χρόνου).

Η χρήση πυριτίου βελτιώνει τη σταθερότητα της λειτουργίας των ηλεκτρομαγνητικών μηχανισμών, αυξάνει τον χρόνο απόκρισης για ενεργοποίηση και απελευθέρωση και μειώνει την πιθανότητα κολλήματος του οπλισμού. Ταυτόχρονα, με την εισαγωγή του πυριτίου, οι μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα επιδεινώνονται.

Με σημαντική περιεκτικότητα σε πυρίτιο (πάνω από 4,5%), ο χάλυβας γίνεται εύθραυστος, σκληρός και δύσκολος στη μηχανική επεξεργασία. Η μικρή στάμπα έχει ως αποτέλεσμα σημαντικές απορρίψεις και γρήγορη φθορά της μήτρας.Η αύξηση της περιεκτικότητας σε πυρίτιο μειώνει επίσης την επαγωγή κορεσμού. Οι χάλυβες πυριτίου παράγονται σε δύο τύπους: θερμής έλασης και ψυχρής έλασης.

Οι χάλυβες ψυχρής έλασης έχουν διαφορετικές μαγνητικές ιδιότητες ανάλογα με τις κρυσταλλογραφικές κατευθύνσεις. Χωρίζονται σε ανάγλυφα και χαμηλής υφής. Οι χάλυβες με υφή έχουν ελαφρώς καλύτερες μαγνητικές ιδιότητες. Σε σύγκριση με τον χάλυβα θερμής έλασης, ο χάλυβας ψυχρής έλασης έχει υψηλότερη μαγνητική διαπερατότητα και χαμηλές απώλειες, αλλά υπό την προϋπόθεση ότι η μαγνητική ροή συμπίπτει με την κατεύθυνση έλασης του χάλυβα. Διαφορετικά, οι μαγνητικές ιδιότητες του χάλυβα μειώνονται σημαντικά.

Η χρήση χάλυβα ψυχρής έλασης για ηλεκτρομαγνήτες έλξης και άλλες ηλεκτρομαγνητικές συσκευές που λειτουργούν σε σχετικά υψηλές επαγωγές παρέχει σημαντική εξοικονόμηση σε n. σελ. και απώλειες σε χάλυβα, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μείωση των συνολικών διαστάσεων και βάρους του μαγνητικού κυκλώματος.

Σύμφωνα με την GOST, τα γράμματα και οι αριθμοί των μεμονωμένων σημάτων χάλυβα σημαίνουν: 3 — ηλεκτρικό χάλυβα, ο πρώτος αριθμός 1, 2, 3 και 4 μετά το γράμμα δείχνει τον βαθμό κράματος του χάλυβα με πυρίτιο, συγκεκριμένα: (1 — χαμηλό κράμα , 2 — μεσαίο κράμα, 3 — πολύ κράμα και 4 — πολύ κράμα.

Ο δεύτερος αριθμός 1, 2 και 3 μετά το γράμμα δηλώνει την τιμή των απωλειών σε χάλυβα ανά 1 kg βάρους σε συχνότητα 50 Hz και της μαγνητικής επαγωγής Β σε ισχυρά πεδία και ο αριθμός 1 χαρακτηρίζει τις κανονικές ειδικές απώλειες, ο αριθμός 2 — χαμηλές και 3 — χαμηλά.Ο δεύτερος αριθμός 4, 5, 6, 7 και 8 μετά το γράμμα Ε υποδεικνύει: 4 — χάλυβας με ειδικές απώλειες σε συχνότητα 400 Hz και μαγνητική επαγωγή σε μεσαία πεδία, 5 και 6 — χάλυβας με μαγνητική διαπερατότητα σε ασθενή πεδία από 0,002 έως 0,008 a / cm (5 — με κανονική μαγνητική διαπερατότητα, 6 — με αυξημένη), 7 και 8 — χάλυβας με μαγνητική διαπερατότητα στο μέσο (πεδία από 0,03 έως 10 a / cm (7 — με κανονική μαγνητική διαπερατότητα, 8 — με αυξήθηκε).

Το τρίτο ψηφίο 0 μετά το γράμμα Ε υποδεικνύει ότι ο χάλυβας είναι ψυχρής έλασης, το τρίτο και τέταρτο ψηφίο 00 υποδηλώνουν ότι ο χάλυβας είναι ψυχρής έλασης με χαμηλή υφή.

Για παράδειγμα, ο χάλυβας E3100 είναι ένας χάλυβας ψυχρής έλασης υψηλής κράματος χαμηλής υφής με κανονικές ειδικές απώλειες σε συχνότητα 50 Hz.

Το γράμμα Α που τοποθετείται μετά από όλους αυτούς τους αριθμούς υποδηλώνει ιδιαίτερα χαμηλές ειδικές απώλειες στον χάλυβα.

Για μετασχηματιστές ρεύματος και ορισμένους τύπους συσκευών επικοινωνίας των οποίων τα μαγνητικά κυκλώματα λειτουργούν σε πολύ χαμηλές επαγωγές.

Κράματα σιδήρου-νικελίου

Αυτά τα κράματα, γνωστά και ως permaloid, χρησιμοποιούνται κυρίως για την παραγωγή συσκευών επικοινωνίας και αυτοματισμού. Οι χαρακτηριστικές ιδιότητες του μόνιμου κράματος είναι: υψηλή μαγνητική διαπερατότητα, χαμηλή δύναμη καταναγκασμού, χαμηλές απώλειες στον χάλυβα και για μια σειρά από μάρκες — η παρουσία, επιπλέον, ενός ορθογώνιου σχήματος βρόχους υστέρησης.

Ανάλογα με την αναλογία σιδήρου και νικελίου, καθώς και την περιεκτικότητα σε άλλα συστατικά, τα κράματα σιδήρου-νικελίου παράγονται σε διάφορες ποιότητες και έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά.

Τα κράματα σιδήρου-νικελίου παράγονται με τη μορφή λωρίδων ψυχρής έλασης, μη επεξεργασμένων με θερμότητα και λωρίδων πάχους 0,02-2,5 mm σε διάφορα πλάτη και μήκη.Παράγονται επίσης ταινίες θερμής έλασης, ράβδοι και σύρματα, αλλά δεν είναι τυποποιημένα.

Από όλες τις ποιότητες περμαλοειδών, τα κράματα με περιεκτικότητα σε νικέλιο 45-50% έχουν την υψηλότερη επαγωγή κορεσμού και σχετικά υψηλή ηλεκτρική ειδική αντίσταση. Ως εκ τούτου, αυτά τα κράματα καθιστούν δυνατό με μικρά κενά αέρα να λαμβάνεται η απαιτούμενη δύναμη έλξης ενός ηλεκτρομαγνήτη ή ρελέ με χαμηλές απώλειες. σελ. στον χάλυβα και ταυτόχρονα παρέχουν επαρκή απόδοση.

Για τους ηλεκτρομαγνητικούς μηχανισμούς, η υπολειπόμενη ελκτική δύναμη που προκύπτει λόγω της δύναμης καταναγκασμού του μαγνητικού υλικού είναι πολύ σημαντική. Η χρήση περμαλοειδούς μειώνει αυτή την ισχύ.

Κράματα των βαθμών 79НМ, 80НХС και 79НМА, με πολύ χαμηλή δύναμη καταναγκασμού, πολύ υψηλή μαγνητική διαπερατότητα και ηλεκτρική αντίσταση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μαγνητικά κυκλώματα υψηλής ευαισθησίας ηλεκτρομαγνητικών, πολωμένων και άλλων ρελέ.

Η χρήση κραμάτων permaloid 80HX και 79HMA για τσοκ μικρής ισχύος με μικρό διάκενο αέρα καθιστά δυνατή τη λήψη πολύ μεγάλων επαγωγών με μαγνητικά κυκλώματα μικρού όγκου και βάρους.

Για ισχυρότερους ηλεκτρομαγνήτες, ηλεκτρονόμους και άλλες ηλεκτρομαγνητικές συσκευές που λειτουργούν σε σχετικά υψηλό N.c, το permaloid δεν έχει ιδιαίτερα πλεονεκτήματα έναντι των χάλυβων άνθρακα και πυριτίου, καθώς η επαγωγή κορεσμού είναι πολύ χαμηλότερη και το κόστος του υλικού είναι υψηλότερο.

Κράματα σιδήρου-κοβαλτίου

Ένα κράμα που αποτελείται από 50% κοβάλτιο, 48,2% σίδηρο και 1,8% βανάδιο (γνωστό ως permendur) έχει λάβει βιομηχανική εφαρμογή. Με ένα σχετικά μικρό ν. γ) δίνει την υψηλότερη επαγωγή από όλα τα γνωστά μαγνητικά υλικά.

Σε ασθενή πεδία (έως 1 A / cm) η επαγωγή του permendur είναι χαμηλότερη από την επαγωγή των ηλεκτρικών χάλυβων θερμής έλασης E41, E48 και ιδιαίτερα των ηλεκτρικών χάλυβων ψυχρής έλασης, του ηλεκτρολυτικού σιδήρου και του permaloid. Η υστέρηση και τα δινορεύματα του permendure είναι σχετικά μεγάλα και η ηλεκτρική αντίσταση είναι σχετικά μικρή. Επομένως, αυτό το κράμα παρουσιάζει ενδιαφέρον για την παραγωγή ηλεκτρικού εξοπλισμού που λειτουργεί σε υψηλή μαγνητική επαγωγή (ηλεκτρομαγνήτες, δυναμικά μεγάφωνα, μεμβράνες τηλεφώνου κ.λπ.).

Για παράδειγμα, για ηλεκτρομαγνήτες έλξης και ηλεκτρομαγνητικά ρελέ, η χρήση του με μικρά κενά αέρα δίνει ένα ορισμένο αποτέλεσμα. Μια δεδομένη δύναμη έλξης μπορεί να επιτευχθεί με ένα μικρότερο μαγνητικό κύκλωμα.

Το υλικό αυτό παράγεται με τη μορφή φύλλων ψυχρής έλασης πάχους 0,2 - 2 mm και ράβδων διαμέτρου 8 - 30 mm. Ένα σημαντικό μειονέκτημα των κραμάτων σιδήρου-κοβαλτίου είναι το υψηλό τους κόστος, λόγω της πολυπλοκότητας της τεχνολογικής διαδικασίας και του σημαντικού κόστους του κοβαλτίου. Εκτός από τα αναφερόμενα υλικά, άλλα υλικά χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικές συσκευές, για παράδειγμα κράματα σιδήρου-νικελίου-κοβαλτίου, τα οποία έχουν σταθερή μαγνητική διαπερατότητα και πολύ χαμηλές απώλειες υστέρησης σε ασθενή πεδία.