Magnetinės medžiagos, naudojamos elektros prietaisų gamyboje

Magnetinėms šerdims aparatuose ir prietaisuose gaminti naudojamos šios feromagnetinės medžiagos: techniškai gryna geležis, aukštos kokybės anglinis plienas, pilkasis ketus, elektrotechninis silicio plienas, geležies-nikelio lydiniai, geležies-kobalto lydiniai ir kt.

Trumpai pažvelkime į kai kurias jų savybes ir pritaikymo galimybes.

Techniškai gryna geležis

Relių, elektros skaitiklių, elektromagnetinių jungčių, magnetinių ekranų ir kt. magnetinėms grandinėms plačiai naudojama komerciškai gryna geležis. Ši medžiaga turi labai mažą anglies kiekį (mažiau nei 0,1%) ir minimalų mangano, silicio ir kitų priemaišų kiekį.

Šios medžiagos paprastai apima: armco geležį, gryną švedišką geležį, elektrolitinę ir karbonilinę geležį ir kt. Grynos geležies kokybė priklauso nuo nedidelių priemaišų proporcijų.

Labiausiai žalingas poveikis geležies magnetinėms savybėms yra anglis ir deguonis.Chemiškai grynos geležies gavimas yra susijęs su dideliais technologiniais sunkumais ir yra sudėtingas ir brangus procesas. Technologija, specialiai sukurta laboratorinėmis sąlygomis su dvigubu aukštos temperatūros atkaitinimu vandenilyje, leido gauti vieną grynos geležies kristalą, pasižymintį itin didelėmis magnetinėmis savybėmis.

Rasta didžiausia plieninė rankena, gauta atviru būdu. Ši medžiaga turi gana didelį kiekį magnetinis pralaidumas, reikšminga prisotinimo indukcija, santykinai maža kaina ir tuo pačiu pasižymi geromis mechaninėmis ir technologinėmis savybėmis.

Mažas armco plieno elektrinis atsparumas sūkurinėms srovėms, dėl kurio padidėja elektromagnetinių relių ir jungčių atsakas ir atleidimo laikas, yra laikomas dideliu trūkumu. Tuo pačiu metu, kai ši medžiaga naudojama elektromagnetinėms laiko relėms, ši savybė, priešingai, yra teigiamas veiksnys, nes leidžia itin paprastomis priemonėmis gauti santykinai didelius relės veikimo vėlavimus.

Pramonė gamina trijų rūšių komerciškai gryną armco tipo plieno lakštą: E, EA ir EAA. Jie skiriasi didžiausio magnetinio pralaidumo ir priverstinės jėgos vertėmis.

Angliniai plienai

Anglinis plienas gaminamas stačiakampių, apvalių ir kitų profilių pavidalu, iš kurių taip pat liejamos įvairių profilių dalys.

Pilkasis ketus

Paprastai pilkasis ketus magnetinėms sistemoms nenaudojamas dėl prastų magnetinių savybių. Jo naudojimas galingiems elektromagnetams gali būti pateisinamas ekonominiais sumetimais. Tai taip pat taikoma pamatams, lentoms, stulpams ir kitoms dalims.

Ketaus yra gerai išlietas ir su juo lengva dirbti.Specialiai atkaitintas kaliasis ketus, taip pat kai kurios pilkojo lydinio ketaus rūšys turi gana patenkinamas magnetines savybes.

Elektrotechniniai silicio plienai

Plonas lakštinis elektrotechninis plienas yra plačiai naudojamas elektros ir techninės įrangos inžinerijoje ir yra naudojamas visų rūšių elektros matavimo prietaisams, mechanizmams, relėms, droseliams, ferorezonansiniams stabilizatoriams ir kitiems įtaisams, veikiantiems normalia ir padidinto dažnio kintamąja srove Priklausomai nuo plieno techninių reikalavimų nuostoliai, magnetinės charakteristikos ir taikomas kintamosios srovės dažnis, gaminami 28 rūšių ploni lakštai, kurių storis nuo 0,1 iki 1 mm.

Siekiant padidinti sūkurinių srovių elektrinę varžą, į plieno kompoziciją dedamas skirtingas silicio kiekis, o priklausomai nuo jo kiekio gaunamas mažai legiruotas, vidutinio legiruoto, labai legiruoto ir labai legiruotas plienas.

Įvedus silicį, plieno nuostoliai mažėja, stiprėja magnetinis pralaidumas silpnuose ir vidutiniuose laukuose, mažėja koercinė jėga. Priemaišos (ypač anglis) šiuo atveju turi silpnesnį poveikį, sumažėja plieno senėjimas (plieno nuostoliai bėgant laikui kinta mažai).

Silicio plieno naudojimas pagerina elektromagnetinių mechanizmų veikimo stabilumą, padidina reakcijos laiką įjungimui ir atleidimui bei sumažina armatūros prilipimo galimybę. Tuo pačiu metu, įvedus silicį, pablogėja plieno mechaninės savybės.

Su dideliu silicio kiekiu (daugiau nei 4,5%) plienas tampa trapus, kietas ir sunkiai apdirbamas. Dėl nedidelio štampavimo atsiranda daug atmetimų ir greitas štampų susidėvėjimas.Padidinus silicio kiekį, sumažėja soties indukcija. Silicio plienas gaminamas dviejų tipų: karšto valcavimo ir šalto valcavimo.

Šaltai valcuoti plienai turi skirtingas magnetines savybes, priklausomai nuo kristalografinių krypčių. Jie skirstomi į tekstūruotus ir žemos tekstūros. Tekstūruoti plienai turi šiek tiek geresnes magnetines savybes. Lyginant su karšto valcavimo plienu, šaltai valcuotas plienas turi didesnį magnetinį pralaidumą ir mažus nuostolius, tačiau su sąlyga, kad magnetinis srautas sutampa su plieno valcavimo kryptimi. Priešingu atveju plieno magnetinės savybės žymiai sumažėja.

Naudojant šaltai valcuotą plieną traukos elektromagnetams ir kitiems elektromagnetiniams įtaisams, veikiantiems esant santykinai didelei induktyvumui, galima žymiai sutaupyti n. pp. ir nuostoliai pliene, o tai leidžia sumažinti bendruosius magnetinės grandinės matmenis ir svorį.

Pagal GOST, atskirų plieno markių raidės ir skaičiai reiškia: 3 — elektrinis plienas, pirmasis skaičius 1, 2, 3 ir 4 po raidės nurodo plieno legiravimo su siliciu laipsnį, būtent: (1 — mažai legiruotas , 2 – vidutinio legiruoto, 3 – labai legiruoto ir 4 – stipriai legiruoto.

Antrasis skaičiai 1, 2 ir 3 po raidės nurodo plieno nuostolių vertę 1 kg svorio esant 50 Hz dažniui ir magnetinę indukciją B stipriuose laukuose, o skaičius 1 apibūdina normalius specifinius nuostolius, skaičius 2 - mažus ir 3 - žemas.Antrasis skaičius 4, 5, 6, 7 ir 8 po raidės E rodo: 4 — plieną, kurio specifiniai nuostoliai 400 Hz dažniu ir magnetine indukcija vidutiniuose laukuose, 5 ir 6 — plieną, kurio magnetinis laidumas silpnuose laukuose nuo 0,002 iki 0,008 a / cm (5 - su normaliu magnetiniu laidumu, 6 - su padidintu), 7 ir 8 - plienas su magnetiniu pralaidumu terpėje (laukai nuo 0,03 iki 10 a / cm (7 - esant normaliam magnetiniam pralaidumui, 8 - su padidėjo).

Trečiasis skaitmuo 0 po raidės E rodo, kad plienas yra šaltai valcuotas, trečiasis ir ketvirtasis skaitmenys 00 rodo, kad plienas yra šaltai valcuotas ir žemos tekstūros.

Pavyzdžiui, E3100 plienas yra labai legiruotas šaltai valcuotas žemos tekstūros plienas su normaliais specifiniais nuostoliais 50 Hz dažniu.

Po visų šių skaičių esanti raidė A reiškia ypač mažus specifinius plieno nuostolius.

Srovės transformatoriams ir kai kurių tipų ryšių įrenginiams, kurių magnetinės grandinės veikia esant labai mažam induktyvumui.

Geležies-nikelio lydiniai

Šie lydiniai, taip pat žinomi kaip permaloidai, daugiausia naudojami ryšių įrenginiams ir automatizavimui gaminti. Būdingos permalloy savybės yra šios: didelis magnetinis pralaidumas, maža koercinė jėga, maži nuostoliai pliene, o daugeliui prekių ženklų - stačiakampio formos. histerezės kilpos.

Priklausomai nuo geležies ir nikelio santykio, taip pat nuo kitų komponentų kiekio, geležies-nikelio lydiniai gaminami kelių rūšių ir turi skirtingas charakteristikas.

Geležies ir nikelio lydiniai gaminami šaltai valcuotų, termiškai neapdorotų juostų ir 0,02-2,5 mm storio įvairaus pločio ir ilgio juostų pavidalu.Taip pat gaminama karšto valcavimo juosta, strypas ir viela, tačiau jos nėra standartizuotos.

Iš visų permaloidų rūšių lydiniai, kurių nikelio kiekis yra 45–50%, turi didžiausią soties indukciją ir santykinai didelę elektrinę varžą. Todėl šie lydiniai leidžia su mažais oro tarpais gauti reikiamą elektromagneto ar relės traukos jėgą su mažais nuostoliais. p. ant plieno ir tuo pačiu užtikrina pakankamą našumą.

Elektromagnetiniams mechanizmams labai svarbi liekamoji traukos jėga, gaunama dėl magnetinės medžiagos priverstinės jėgos. Naudojant permaloidą šis stiprumas sumažėja.

79НМ, 80НХС ir 79НМА lydiniai, turintys labai mažą koercinę jėgą, labai didelę magnetinę laidumą ir elektrinę varžą, gali būti naudojami labai jautrių elektromagnetinių, poliarizuotų ir kitų relių magnetinėms grandinėms.

Naudojant permaloidinius lydinius 80HX ir 79HMA mažo galingumo droseliams su mažu oro tarpu, galima gauti labai didelius induktyvumus su mažo tūrio ir svorio magnetinėmis grandinėmis.

Galingesniems elektromagnetams, relėms ir kitiems elektromagnetiniams įtaisams, veikiantiems santykinai aukštu N.c, permaloidas neturi ypatingų pranašumų prieš anglinį ir silicio plieną, nes prisotinimo indukcija yra daug mažesnė, o medžiagos kaina didesnė.

Geležies-kobalto lydiniai

Lydinys, sudarytas iš 50 % kobalto, 48,2 % geležies ir 1,8 % vanadžio (vadinamas permenduru), buvo pritaikytas pramonėje. Su palyginti nedideliu n. c) ji suteikia didžiausią indukciją iš visų žinomų magnetinių medžiagų.

Silpnuose laukuose (iki 1 A/cm) permenduro indukcija yra mažesnė nei karšto valcavimo elektrotechninio plieno E41, E48 ir ypač šalto valcavimo elektrotechninio plieno, elektrolitinės geležies ir permaloidų indukcija. Permendūros histerezės ir sūkurinės srovės yra santykinai didelės, o elektrinė varža santykinai maža. Todėl šis lydinys domina gaminant elektros įrangą, veikiančią esant didelei magnetinei indukcijai (elektromagnetai, dinaminiai garsiakalbiai, telefonų membranos ir kt.).

Pavyzdžiui, traukos elektromagnetams ir elektromagnetinėms relėms jo naudojimas su mažais oro tarpais suteikia tam tikrą efektą. Tam tikrą traukos jėgą galima pasiekti naudojant mažesnę magnetinę grandinę.

Ši medžiaga gaminama 0,2–2 mm storio šalto valcavimo lakštų ir 8–30 mm skersmens strypų pavidalu. Reikšmingas geležies ir kobalto lydinių trūkumas yra didelė jų kaina dėl technologinio proceso sudėtingumo ir didelių kobalto sąnaudų. Be išvardytų medžiagų, elektros prietaisuose naudojamos ir kitos medžiagos, pavyzdžiui, geležies-nikelio-kobalto lydiniai, kurių magnetinis pralaidumas yra pastovus ir histerezės nuostoliai silpnuose laukuose labai maži.