Magnetische materialen die worden gebruikt bij de vervaardiging van elektrische apparaten

Volgende ferromagnetische materialen worden gebruikt voor de productie van magnetische kernen in apparaten en instrumentatie: technisch zuiver ijzer, hoogwaardig koolstofstaal, grijs gietijzer, elektrotechnisch siliciumstaal, ijzer-nikkellegeringen, ijzer-kobaltlegeringen, enz.

Laten we kort ingaan op enkele van hun eigenschappen en toepassingsmogelijkheden.

Technisch zuiver ijzer

Voor magnetische circuits van relais, elektrische meters, elektromagnetische connectoren, magnetische schilden, enz., Wordt commercieel zuiver ijzer veel gebruikt. Dit materiaal heeft een zeer laag koolstofgehalte (minder dan 0,1%) en een minimale hoeveelheid mangaan, silicium en andere onzuiverheden.

Deze materialen omvatten meestal: armco-ijzer, puur Zweeds ijzer, elektrolytisch en carbonylijzer, enz. De kwaliteit van zuiver ijzer hangt af van kleine hoeveelheden onzuiverheden.

De meest schadelijke effecten op de magnetische eigenschappen van ijzer zijn koolstof en zuurstof.Het verkrijgen van chemisch zuiver ijzer gaat gepaard met grote technologische moeilijkheden en is een complex en duur proces. De technologie, speciaal ontwikkeld in laboratoriumomstandigheden met dubbele hogetemperatuurgloeiing in waterstof, maakte het mogelijk om een ​​enkel kristal van zuiver ijzer te verkrijgen met extreem hoge magnetische eigenschappen.

Vond de grootste verspreide stalen arm verkregen door open methode. Dit materiaal heeft een vrij hoog gehalte magnetische permeabiliteit, aanzienlijke verzadigingsinductie, relatief lage kosten en heeft tegelijkertijd goede mechanische en technologische eigenschappen.

De lage elektrische weerstand van armco-staal tegen de doorgang van wervelstromen, waardoor de reactie- en lostijd van elektromagnetische relais en connectoren toeneemt, wordt als een groot nadeel beschouwd. Tegelijkertijd, wanneer dit materiaal wordt gebruikt voor elektromagnetische tijdrelais, is deze eigenschap daarentegen een positieve factor, omdat het mogelijk is om met uiterst eenvoudige middelen relatief grote vertragingen in de werking van het relais te verkrijgen.

De industrie produceert drie soorten commercieel zuivere armco-type staalplaat: E, EA en EAA. Ze verschillen in de waarden van maximale magnetische permeabiliteit en dwangkracht.

Koolstofstaalsoorten

Koolstofstaal wordt geproduceerd in de vorm van rechthoekige, ronde en andere profielen, waaruit ook delen van verschillende profielen worden gegoten.

Grijs gietijzer

Grijs gietijzer wordt in de regel niet gebruikt voor magnetische systemen vanwege de slechte magnetische eigenschappen. Het gebruik ervan voor krachtige elektromagneten kan op economische gronden worden gerechtvaardigd. Het geldt ook voor funderingen, planken, palen en andere onderdelen.

Gietijzer is goed gegoten en gemakkelijk te bewerken.Smeedbaar gietijzer, speciaal gegloeid, evenals sommige soorten grijs gelegeerd gietijzer, hebben behoorlijk bevredigende magnetische eigenschappen.

Elektrotechnisch siliciumstaal

Dun plaatstaal elektrisch staal wordt veel gebruikt in elektrische en hardware engineering en wordt gebruikt voor allerlei elektrische meetinstrumenten, mechanismen, relais, smoorspoelen, ferroresonante stabilisatoren en andere apparaten die werken op normale en verhoogde frequentie wisselstroom.Afhankelijk van de technische vereisten voor staal verliezen, magnetische eigenschappen en de toegepaste frequentie van wisselstroom, worden 28 soorten dunne plaat geproduceerd met een dikte van 0,1 tot 1 mm.

Om de elektrische weerstand van wervelstromen te vergroten, wordt een andere hoeveelheid silicium aan de staalsamenstelling toegevoegd en worden, afhankelijk van het gehalte, laaggelegeerde, middelgelegeerde, hooggelegeerde en hooggelegeerde staalsoorten verkregen.

Met de introductie van silicium nemen de verliezen in het staal af, neemt de magnetische permeabiliteit in zwakke en middenvelden toe en neemt de dwangkracht af. Onzuiverheden (vooral koolstof) hebben in dit geval een zwakker effect, staalveroudering wordt verminderd (verliezen in staal veranderen weinig in de tijd).

Het gebruik van siliciumstaal verbetert de stabiliteit van de werking van elektromagnetische mechanismen, verhoogt de responstijd voor activering en ontgrendeling en verkleint de mogelijkheid dat het anker blijft plakken. Tegelijkertijd gaan met de introductie van silicium de mechanische eigenschappen van staal achteruit.

Met een aanzienlijk siliciumgehalte (meer dan 4,5%) wordt het staal bros, hard en moeilijk te bewerken. Klein stansen resulteert in aanzienlijke uitval en snelle matrijsslijtage.Het verhogen van het siliciumgehalte verlaagt ook de verzadigingsinductie. Siliciumstaal wordt in twee soorten geproduceerd: warmgewalst en koudgewalst.

Koudgewalste staalsoorten hebben verschillende magnetische eigenschappen, afhankelijk van de kristallografische richtingen. Ze zijn onderverdeeld in getextureerd en laag getextureerd. Getextureerde staalsoorten hebben iets betere magnetische eigenschappen. In vergelijking met warmgewalst staal heeft koudgewalst staal een hogere magnetische permeabiliteit en lage verliezen, maar op voorwaarde dat de magnetische flux samenvalt met de walsrichting van het staal. Anders worden de magnetische eigenschappen van het staal aanzienlijk verminderd.

Het gebruik van koudgewalst staal voor tractie-elektromagneten en andere elektromagnetische apparaten die met relatief hoge inductanties werken, levert aanzienlijke besparingen op in n. pp. en verliezen in staal, waardoor de totale afmetingen en het gewicht van het magnetische circuit kunnen worden verminderd.

Volgens GOST betekenen de letters en cijfers van individuele staalmerken: 3 — elektrisch staal, het eerste cijfer 1, 2, 3 en 4 na de letter geeft de mate van legering van staal met silicium aan, namelijk: (1 — laaggelegeerd , 2 — medium legering, 3 — hooggelegeerd en 4 — zwaar gelegeerd.

Het tweede cijfer 1, 2 en 3 na de letter geeft de waarde aan van verliezen in staal per 1 kg gewicht bij een frequentie van 50 Hz en magnetische inductie B in sterke velden, en nummer 1 kenmerkt normale specifieke verliezen, nummer 2 - laag en 3 — laag.Het tweede cijfer 4, 5, 6, 7 en 8 na de letter E geeft aan: 4 — staal met specifieke verliezen bij een frequentie van 400 Hz en magnetische inductie in middelgrote velden, 5 en 6 — staal met magnetische permeabiliteit in zwakke velden vanaf 0,002 tot 0,008 a / cm (5 - met normale magnetische permeabiliteit, 6 - met verhoogde), 7 en 8 - staal met magnetische permeabiliteit in het medium (velden van 0,03 tot 10 a / cm (7 - met normale magnetische permeabiliteit, 8 - met toegenomen).

Het derde cijfer 0 na de letter E geeft aan dat het staal koudgewalst is, het derde en vierde cijfer 00 geven aan dat het staal koudgewalst is met een lage textuur.

E3100-staal is bijvoorbeeld een hooggelegeerd koudgewalst staal met een lage textuur met normale specifieke verliezen bij een frequentie van 50 Hz.

De letter A achter al deze cijfers staat voor bijzonder lage specifieke verliezen in het staal.

Voor stroomtransformatoren en sommige soorten communicatieapparaten waarvan de magnetische circuits werken met zeer lage inductanties.

IJzer-nikkellegeringen

Deze legeringen, ook wel permaloïde genoemd, worden voornamelijk gebruikt voor de productie van communicatieapparatuur en automatisering. De karakteristieke eigenschappen van permalloy zijn: hoge magnetische permeabiliteit, lage dwangkracht, lage verliezen in het staal, en voor een aantal merken - de aanwezigheid bovendien van een rechthoekige vorm hysteresis loops.

Afhankelijk van de verhouding ijzer en nikkel, evenals het gehalte aan andere componenten, worden ijzer-nikkellegeringen in verschillende kwaliteiten geproduceerd en hebben ze verschillende kenmerken.

IJzer-nikkellegeringen worden geproduceerd in de vorm van koudgewalste, thermisch onbehandelde strips en strips met een dikte van 0,02-2,5 mm in verschillende breedtes en lengtes.Warmgewalst band, staaf en draad worden ook geproduceerd, maar deze zijn niet gestandaardiseerd.

Van alle permaloïde kwaliteiten hebben legeringen met een nikkelgehalte van 45-50% de hoogste verzadigingsinductie en relatief hoge elektrische weerstand. Daarom maken deze legeringen het mogelijk om met kleine luchtspleten de vereiste trekkracht van een elektromagneet of relais met lage verliezen te verkrijgen. pp. op staal en bieden tegelijkertijd voldoende prestaties.

Voor elektromagnetische mechanismen is de resterende trekkracht die wordt verkregen door de dwingende kracht van het magnetische materiaal erg belangrijk. Het gebruik van permaloid vermindert deze sterkte.

Legeringen van de klassen 79НМ, 80НХС en 79НМА, met een zeer lage dwangkracht, zeer hoge magnetische permeabiliteit en elektrische weerstand, kunnen worden gebruikt voor magnetische circuits van zeer gevoelige elektromagnetische, gepolariseerde en andere relais.

Het gebruik van permaloïde legeringen 80HX en 79HMA voor kleine vermogenssmoorspoelen met een kleine luchtspleet maakt het mogelijk om zeer grote inductanties te verkrijgen met kleine magnetische circuits met een klein volume en gewicht.

Voor krachtigere elektromagneten, relais en andere elektromagnetische apparaten die bij relatief hoge N. c werken, heeft permaloïde geen bijzondere voordelen ten opzichte van koolstof- en siliciumstaal, aangezien de verzadigingsinductie veel lager is en de kosten van het materiaal hoger zijn.

IJzer-kobalt legeringen

Een legering bestaande uit 50% kobalt, 48,2% ijzer en 1,8% vanadium (bekend als permendur) heeft industriële toepassing gekregen. Met een relatief kleine n. C. het geeft de hoogste inductie van alle bekende magnetische materialen.

Bij zwakke velden (tot 1 A/cm) is de inductie van permendur lager dan de inductie van warmgewalste elektrische staalsoorten E41, E48 en vooral koudgewalste elektrische staalsoorten, elektrolytisch ijzer en permaloïde. De hysteresis en wervelstromen van de permendure zijn relatief groot en de elektrische weerstand is relatief klein. Daarom is deze legering interessant voor de productie van elektrische apparatuur die werkt met een hoge magnetische inductie (elektromagneten, dynamische luidsprekers, telefoonmembranen, enz.).

Voor tractie-elektromagneten en elektromagnetische relais geeft het gebruik ervan met kleine luchtspleten bijvoorbeeld een bepaald effect. Een bepaalde trekkracht kan worden bereikt met een kleiner magnetisch circuit.

Dit materiaal wordt geproduceerd in de vorm van koudgewalste platen met een dikte van 0,2 - 2 mm en staven met een diameter van 8 - 30 mm. Een belangrijk nadeel van ijzer-kobaltlegeringen zijn hun hoge kosten, vanwege de complexiteit van het technologische proces en de aanzienlijke kosten van kobalt. Naast de vermelde materialen worden andere materialen gebruikt in elektrische apparaten, bijvoorbeeld ijzer-nikkel-kobaltlegeringen, die een constante magnetische permeabiliteit en zeer lage hysteresisverliezen in zwakke velden hebben.