Elektroocel a její vlastnosti

V elektrotechnice se nejvíce uplatnila elektroplechová ocel... Tato ocel je slitina železa s křemíkem, jehož obsah je 0,8 - 4,8 %. Takové oceli, do kterých se zavádí malé množství jakýchkoli látek pro zlepšení jejich vlastností, se nazývají legované.

Křemík se do železa zavádí ve formě ferosilicia (slitina cisilidu železa FeSi se železem) a je v něm v rozpuštěném stavu Křemík reaguje s nejškodlivější (pro magnetické vlastnosti železa) nečistotou — kyslíkem, redukuje železo z jeho oxidy FeO a tvoří oxid křemičitý SiO2, který částečně přechází do strusky.

Křemík také podporuje uvolňování uhlíku ze sloučeniny Fe3C (cementit) za vzniku grafitu. Tímto způsobem křemík eliminuje sloučeniny železa (FeO a Fe3C), které způsobují zvýšení koercitivní síly a zvýšení — ztráta hystereze… Navíc přítomnost křemíku v železe v množství 4 % nebo více zvyšuje elektrický odpor ve srovnání s čistým železem, což má za následek ztráty vířivé proudy.

Navzdory skutečnosti, že indukce nasycení Bs železa s nárůstem křemíku v něm výrazně vzrůstá a dosahuje velké hodnoty při 6,4% křemíku (Bs = 2800 gauss), ale stále je křemík zaveden ne více než 4,8%. Zvýšení obsahu křemíku o více než 4,8 % vede k tomu, že oceli získávají zvýšenou křehkost, tj. zhoršují se jejich mechanické vlastnosti.

Elektroocel se taví v kuních pecích. Plechy se vyrábějí válcováním ocelového ingotu za studena nebo za tepla. Rozlišujte proto elektroocel válcovanou za studena a za tepla.

Železo má kubickou krystalickou strukturu. Podle studia magnetizace se ukázalo, že může být nerovnoměrná v různých směrech této krychle.Krystal má největší magnetizaci podél okraje krychle, nejmenší podél úhlopříčky čela a nejmenší podél úhlopříčka krychle. Proto je žádoucí, aby všechny krystaly železa v plechu byly v průběhu válcování uspořádány v řadách ve směru hran krychle.

Toho je dosaženo opakovaným válcováním ocelových plechů, se silnou redukcí (až 70 %) a následným žíháním ve vodíkové atmosféře. To podporuje čištění oceli od kyslíku a uhlíku, stejně jako expanzi krystalů a jejich orientaci tak, aby okraje krystalů splývaly se směrem válcování. Takové oceli se nazývají texturované... Mají vyšší magnetické vlastnosti ve směru válcování než běžná ocel válcovaná za tepla.

Texturované ocelové plechy se vyrábějí válcováním za studena. Magnetická permeabilita jsou vyšší a hysterezní ztráty jsou menší než u plechů válcovaných za tepla.Navíc u oceli válcované za studena se indukce ve slabých magnetických polích zvyšuje silněji než u oceli válcované za tepla, tzn. magnetizační křivka ve slabých polích je výrazně vyšší než křivka pro ocel válcovanou za tepla.

Rýže. 1. Proces výroby elektrotechnického plechu

Je však třeba poznamenat, že v důsledku orientace zrn oceli s orientovaným zrnem ve směru válcování je magnetická permeabilita v ostatních směrech nižší než u oceli válcované za tepla. Takže při indukci 6 = 1,0 T ve směru válcování je magnetická permeabilita μm = 50 000 a ve směru kolmém na válcování μm — 5500. V této souvislosti se při montáži jader transformátorů ve tvaru W používají samostatné ocelové pásy , řezané po délce válcování, které jsou poté smíchány tak, aby se směr magnetického toku shodoval se směrem válcování oceli nebo s ní svíral úhel 180°.

Na Obr. 2 ukazuje magnetizační křivky elektrotechnické oceli EZZOA a E41 pro tři rozsahy intenzity magnetického pole: 0 — 2,4, 0 — 24 a 0 — 240 A / cm.

Rýže. 2. Magnetizační křivky elektrotechnických ocelí: a — ocel E330A (strukturovaná), b — ocel E41 (bez textury)

Elektroplech má dobré magnetické vlastnosti – vysokou indukci saturace, nízkou koercitivní sílu a nízkou hysterezní ztrátu. Díky těmto vlastnostem je široce používán v elektrotechnice pro výrobu jader statorů a rotorů elektrických strojů, jader výkonových transformátorů, proudových transformátorů a magnetických jader různých elektrických zařízení.

Domácí elektroocel se liší obsahem křemíku, způsobem výroby plechů a také magnetickými a elektrickými vlastnostmi.

Písmeno D s označením ocel znamená «elektrotekhnikanichnaja ocel», první číslo za písmenem (1, 2, 3 a 4) znamená stupeň legování oceli křemíkem a obsah křemíku je v následujících limitech v %: pro nízkolegovaná ocel (E1) od 0,8 do 1,8, pro středně legovanou ocel (E2) od 1,8 do 2,8, pro vysoce legovanou ocel (EZ) od 2,8 do 3,8, pro vysoce legovanou ocel (E4) od 3,8 do 4,8.

Průměrný elektrický odpor, který se stane ρ, také závisí na množství křemíku. Čím vyšší, tím vyšší je obsah křemíku v oceli. Oceli Mirok E1 mají odpor ρ =0,25 Ohm NS mm2/m, třídy E2 — 0,40 Ohm NS mm2/m, třídy EZ — 0,5 Ohm NS mm2/m a třídy E4 — 0,6 Ohm NS mm2/m.

NSmagnetizace (W / kg). Tyto ztráty jsou menší, čím je číslo vyšší, to znamená, že čím vyšší je stupeň legování oceli křemíkem. Nuly za těmito čísly ОznPředpokládejme, že ocel je válcovaná za studena se strukturou (0) a za studena válcovaná s nízkou strukturou (00). Písmeno A označuje zvláště nízké měrné ztráty při obrácení magnetizace oceli.

Elektroocel se vyrábí ve formě plechů o šířce 240 až 1000 mm, délce 720 až 2000 mm a tloušťce 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 a 1,0 mm. Texturované oceli jsou nejpoužívanější, protože mají nejvyšší hodnoty magnetických charakteristik.

Rýže. 3. Elektrotechnická ocel