เหล็กไฟฟ้าและคุณสมบัติของมัน

เหล็กแผ่นไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า... เหล็กกล้านี้เป็นโลหะผสมของเหล็กกับซิลิกอนซึ่งมีปริมาณ 0.8 - 4.8% เหล็กดังกล่าวซึ่งถูกนำมาใช้ในปริมาณเล็กน้อยของสารใด ๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของพวกเขาเรียกว่าโลหะผสม

ซิลิกอนถูกนำเข้าสู่ธาตุเหล็กในรูปของเฟอโรซิลิกอน (โลหะผสมของเหล็กซิสซิไลด์ FeSi กับธาตุเหล็ก) และอยู่ในสถานะละลาย ซิลิคอนทำปฏิกิริยากับสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายที่สุด (สำหรับคุณสมบัติแม่เหล็กของเหล็ก) ซึ่งก็คือออกซิเจน ทำให้ธาตุเหล็กลดลงจาก ออกไซด์ของมัน FeO และก่อตัวเป็นซิลิกอนไดออกไซด์ SiO2 ซึ่งบางส่วนผ่านเข้าไปในตะกรัน

ซิลิคอนยังส่งเสริมการปลดปล่อยคาร์บอนจากสารประกอบ Fe3C (ซีเมนต์) ด้วยการก่อตัวของกราไฟต์ ด้วยวิธีนี้ ซิลิกอนจะกำจัดสารประกอบเหล็ก (FeO และ Fe3C) ที่ทำให้เกิดแรงบีบบังคับเพิ่มขึ้นและการเพิ่มขึ้นของ — การสูญเสียฮิสเทรีซิส… นอกจากนี้ การมีซิลิคอนในเหล็กในปริมาณตั้งแต่ 4% ขึ้นไปจะเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าเมื่อเทียบกับเหล็กบริสุทธิ์ ส่งผลให้เกิดการสูญเสีย กระแสน้ำวน.

แม้จะมีความจริงที่ว่าการเหนี่ยวนำความอิ่มตัวของเหล็ก Bs ที่มีซิลิกอนเพิ่มขึ้นในนั้นเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและถึงค่ามากที่ซิลิกอน 6.4% (Bs = 2800 เกาส์) แต่ก็ยังมีซิลิกอนไม่เกิน 4.8% การเพิ่มปริมาณซิลิกอนมากกว่า 4.8% ทำให้เหล็กมีความเปราะเพิ่มขึ้น กล่าวคือ สมบัติเชิงกลของเหล็กเสื่อมลง

เหล็กไฟฟ้าถูกหลอมในเตาเผามอร์เทน แผ่นผลิตโดยการรีดลิ่มเหล็กในสภาวะที่เย็นหรือร้อน ดังนั้นควรแยกความแตกต่างระหว่างเหล็กไฟฟ้ารีดเย็นและรีดร้อน

เหล็กมีโครงสร้างผลึกลูกบาศก์ จากการศึกษาการสะกดจิตพบว่ามันอาจไม่สม่ำเสมอในทิศทางต่าง ๆ ของลูกบาศก์ คริสตัลมีการสะกดจิตที่ใหญ่ที่สุดตามขอบของลูกบาศก์, เล็กที่สุดตามแนวทแยงของใบหน้า, และเล็กที่สุดตามแนว เส้นทแยงมุมของลูกบาศก์ ดังนั้นจึงเป็นที่พึงปรารถนาที่จะจัดเรียงผลึกเหล็กทั้งหมดในแผ่นในระหว่างการกลิ้งเป็นแถวในทิศทางของขอบของลูกบาศก์

สิ่งนี้ทำได้โดยการรีดเหล็กแผ่นซ้ำๆ โดยลดแรงลงอย่างมาก (มากถึง 70%) และการอบอ่อนในบรรยากาศไฮโดรเจน สิ่งนี้ส่งเสริมการทำให้เหล็กบริสุทธิ์จากออกซิเจนและคาร์บอน ตลอดจนการขยายตัวของผลึกและการวางแนวเพื่อให้ขอบของผลึกตรงกับทิศทางการกลิ้ง เรียกเหล็กชนิดนี้ว่า ผิวสัมผัส... มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กในทิศทางการรีดสูงกว่าเหล็กแผ่นรีดร้อนทั่วไป

แผ่นเหล็กพื้นผิวผลิตโดยการรีดเย็น การซึมผ่านของแม่เหล็ก สูงกว่าและการสูญเสียฮิสเทรีซีสน้อยกว่าแผ่นรีดร้อนนอกจากนี้ สำหรับเหล็กกล้ารีดเย็น การเหนี่ยวนำในสนามแม่เหล็กอ่อนจะเพิ่มความรุนแรงมากกว่าเหล็กกล้ารีดร้อน กล่าวคือ เส้นโค้งการสะกดจิตในสนามที่อ่อนแอนั้นสูงกว่าเส้นโค้งของเหล็กแผ่นรีดร้อนอย่างมีนัยสำคัญ

ข้าว. 1. กระบวนการผลิตเหล็กแผ่นไฟฟ้า

อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าเนื่องจากการวางแนวเกรนของเหล็กเกรนตามทิศทางการกลิ้ง ทำให้การซึมผ่านของแม่เหล็กในทิศทางอื่นๆ ต่ำกว่าเหล็กรีดร้อน ดังนั้น ด้วยการเหนี่ยวนำ 6 = 1.0 T ในทิศทางของการกลิ้ง การซึมผ่านของแม่เหล็ก μm = 50,000 และในทิศทางตั้งฉากกับการกลิ้ง μm — 5500 ในการเชื่อมต่อนี้ เมื่อประกอบแกนหม้อแปลงรูปตัว W จะใช้แถบเหล็กแยกต่างหาก ตัดตามความยาวการกลิ้งซึ่งผสมแล้วเพื่อให้ทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กตรงกับทิศทางการกลิ้งของเหล็กหรือทำมุม 180 °กับมัน

ในรูป 2 แสดงเส้นโค้งการดึงดูดของเหล็กไฟฟ้า EZZOA และ E41 สำหรับความแรงของสนามแม่เหล็กสามช่วง: 0 — 2.4, 0 — 24 และ 0 — 240 A / cm.

ข้าว. 2. เส้นโค้งการสะกดจิตของเหล็กไฟฟ้า: a — เหล็ก E330A (มีพื้นผิว), b — เหล็ก E41 (ไม่มีพื้นผิว)

แผ่นเหล็กไฟฟ้ามีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดี—การเหนี่ยวนำความอิ่มตัวสูง แรงบีบบังคับต่ำ และการสูญเสียฮิสเทรีซิสต่ำ เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าสำหรับการผลิตแกนสเตเตอร์และโรเตอร์ของเครื่องจักรไฟฟ้า แกนหม้อแปลงไฟฟ้า หม้อแปลงกระแส และแกนแม่เหล็กของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ

เหล็กที่ใช้ไฟฟ้าในประเทศมีความแตกต่างในด้านปริมาณซิลิกอน วิธีการทำแผ่น รวมถึงคุณสมบัติทางแม่เหล็กและไฟฟ้า

ตัวอักษร D ที่มีชื่อเหล็กหมายถึง «เหล็กไฟฟ้า» ตัวเลขตัวแรกหลังตัวอักษร (1, 2, 3 และ 4) หมายถึงระดับของโลหะผสมของเหล็กกับซิลิกอน และปริมาณซิลิกอนอยู่ภายในขีดจำกัดต่อไปนี้เป็น %: สำหรับ เหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ (E1) จาก 0.8 เป็น 1.8 สำหรับเหล็กกล้าอัลลอยด์ปานกลาง (E2) จาก 1.8 เป็น 2.8 สำหรับเหล็กกล้าอัลลอยด์สูง (EZ) จาก 2.8 เป็น 3.8 สำหรับเหล็กกล้าอัลลอยด์สูง (E4) จาก 3.8 เป็น 4.8

ความต้านทานไฟฟ้าเฉลี่ยที่จะกลายเป็น ρ ยังขึ้นอยู่กับปริมาณของซิลิกอน ยิ่งสูงเท่าใดปริมาณซิลิกอนของเหล็กก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เหล็กกล้า Mirok E1 มีความต้านทาน ρ =0.25 Ohm NS mm2/m, เกรด E2 — 0.40 Ohm NS mm2/m, เกรด EZ — 0.5 Ohm NS mm2/m และ E4 — 0.6 Ohm NS mm2/ m.

NSmagnetization (W / kg) การสูญเสียเหล่านี้มีขนาดเล็กลง ยิ่งมีจำนวนมากขึ้น นั่นคือระดับการผสมเหล็กกับซิลิกอนก็จะยิ่งสูงขึ้น เลขศูนย์ตามหลังตัวเลขเหล่านี้ Оznสมมติว่าเหล็กเนื้อรีดเย็น (0) และเนื้อรีดเย็นเนื้อต่ำ (00) ตัวอักษร A แสดงถึงการสูญเสียเฉพาะที่ต่ำเป็นพิเศษเมื่อย้อนกลับการดึงดูดของเหล็ก

เหล็กไฟฟ้าผลิตในรูปแบบของแผ่นที่มีความกว้าง 240 ถึง 1,000 มม. ความยาว 720 ถึง 2,000 มม. และความหนา 0.1, 0.2, 0.35, 0.5 และ 1.0 มม. เหล็กกล้าที่มีพื้นผิวเป็นเหล็กที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีค่าคุณสมบัติทางแม่เหล็กสูงสุด

ข้าว. 3. เหล็กไฟฟ้า