Elektrooceľ a jej vlastnosti

V elektrotechnike sa najviac používala plechová elektrooceľ... Táto oceľ je zliatinou železa s kremíkom, ktorého obsah je 0,8 - 4,8 %. Takéto ocele, ktoré sa zavádzajú v malom množstve akýchkoľvek látok na zlepšenie ich vlastností, sa nazývajú legované.

Kremík sa do železa zavádza vo forme ferosilicia (zliatina cissilidu železa FeSi so železom) a nachádza sa v ňom v rozpustenom stave kremík reaguje s najškodlivejšou (pre magnetické vlastnosti železa) nečistotou — kyslíkom, redukuje železo z jeho oxidy FeO a tvorí oxid kremičitý SiO2, ktorý čiastočne prechádza do trosky.

Kremík tiež podporuje uvoľňovanie uhlíka zo zlúčeniny Fe3C (cementit) za vzniku grafitu. Týmto spôsobom kremík eliminuje zlúčeniny železa (FeO a Fe3C), ktoré spôsobujú zvýšenie koercitívnej sily a zvýšenie — strata hysterézy… Okrem toho prítomnosť kremíka v železe v množstve 4 % alebo viac zvyšuje elektrický odpor v porovnaní s čistým železom, čo vedie k stratám vírivé prúdy.

Napriek skutočnosti, že saturácia indukcie Bs železa s nárastom kremíka v ňom výrazne stúpa a dosahuje veľkú hodnotu pri 6,4% kremíka (Bs = 2800 gauss), ale stále sa kremík zavádza nie viac ako 4,8%. Zvýšenie obsahu kremíka o viac ako 4,8 % vedie k tomu, že ocele získavajú zvýšenú krehkosť, t.j. zhoršujú sa ich mechanické vlastnosti.

Elektrooceľ sa taví v kunových peciach. Plechy sa vyrábajú valcovaním oceľového ingotu za studena alebo za tepla. Preto rozlišujte elektrooceľ valcovanú za studena a za tepla.

Železo má kubickú kryštálovú štruktúru. Podľa štúdie magnetizácie sa ukázalo, že môže byť nerovnomerné v rôznych smeroch tejto kocky.Kryštál má najväčšiu magnetizáciu pozdĺž okraja kocky, najmenšiu pozdĺž uhlopriečky čela a najmenšiu pozdĺž uhlopriečka kocky. Preto je žiaduce, aby všetky kryštály železa v plechu boli v priebehu valcovania usporiadané v radoch v smere hrán kocky.

Dosahuje sa to opakovaným valcovaním oceľových plechov, so silnou redukciou (až 70 %) a následným žíhaním vo vodíkovej atmosfére. To podporuje čistenie ocele od kyslíka a uhlíka, ako aj expanziu kryštálov a ich orientáciu tak, aby sa okraje kryštálov zhodovali so smerom valcovania. Takéto ocele sa nazývajú textúrované... Majú vyššie magnetické vlastnosti v smere valcovania ako bežná oceľ valcovaná za tepla.

Textúrované oceľové plechy sa vyrábajú valcovaním za studena. Magnetická priepustnosť sú vyššie a hysterézne straty sú menšie ako pri plechoch valcovaných za tepla.Okrem toho u ocele valcovanej za studena sa indukcia v slabých magnetických poliach zvyšuje silnejšie ako u ocele valcovanej za tepla, t.j. krivka magnetizácie v slabých poliach je výrazne vyššia ako krivka pre oceľ valcovanú za tepla.

Ryža. 1. Proces výroby elektrotechnického oceľového plechu

Treba však poznamenať, že v dôsledku orientácie zrna ocele s orientovaným zrnom pozdĺž smeru valcovania je magnetická permeabilita v iných smeroch nižšia ako pri oceli valcovanej za tepla. Takže pri indukcii 6 = 1,0 T v smere valcovania je magnetická permeabilita μm = 50 000 a v smere kolmom na valcovanie μm — 5500. V tejto súvislosti sa pri montáži jadier transformátorov v tvare W používajú samostatné oceľové pásy , narezané po dĺžke valcovania, ktoré sa potom zmiešajú tak, aby sa smer magnetického toku zhodoval so smerom valcovania ocele alebo s ňou zvieral uhol 180°.

Na obr. 2 sú znázornené magnetizačné krivky elektrotechnickej ocele EZZOA a E41 pre tri rozsahy intenzity magnetického poľa: 0 — 2,4, 0 — 24 a 0 — 240 A / cm.

Ryža. 2. Magnetizačné krivky elektroocelí: a — oceľ E330A (štruktúrovaná), b — oceľ E41 (bez textúry)

Elektrický oceľový plech má dobré magnetické vlastnosti – vysokú indukciu saturácie, nízku koercitívnu silu a nízku hysteréznu stratu. Vďaka týmto vlastnostiam má široké využitie v elektrotechnike na výrobu jadier statorov a rotorov elektrických strojov, jadier výkonových transformátorov, prúdových transformátorov a magnetických jadier rôznych elektrických zariadení.

Domáca elektrooceľ sa líši obsahom kremíka, spôsobom výroby plechov, ako aj magnetickými a elektrickými vlastnosťami.

Písmeno D s označením oceľ znamená «elektrotekhnikanichnaja oceľ», prvé číslo za písmenom (1, 2, 3 a 4) znamená stupeň legovania ocele kremíkom a obsah kremíka je v nasledujúcich limitoch v %: pre nízkolegovaná oceľ (E1) od 0,8 do 1,8, pre stredne legovanú oceľ (E2) od 1,8 do 2,8, pre vysoko legovanú oceľ (EZ) od 2,8 do 3,8, pre vysoko legovanú oceľ (E4) od 3,8 do 4,8.

Priemerný elektrický odpor, ktorý sa má stať ρ, tiež závisí od množstva kremíka. Čím vyšší, tým vyšší je obsah kremíka v oceli. Ocele Mirok E1 majú odpor ρ =0,25 Ohm NS mm2/m, triedy E2 — 0,40 Ohm NS mm2/m, triedy EZ — 0,5 Ohm NS mm2/m a triedy E4 — 0,6 Ohm NS mm2/m.

NSmagnetizácia (W / kg). Tieto straty sú menšie, čím je číslo vyššie, teda čím vyšší je stupeň legovania ocele kremíkom. Nuly za týmito číslami ОznPredpokladajme, že oceľ je valcovaná za studena s textúrou (0) a za studena s nízkou textúrou (00). Písmeno A označuje obzvlášť nízke špecifické straty pri obrátení magnetizácie ocele.

Elektrooceľ sa vyrába vo forme plechov so šírkou 240 až 1000 mm, dĺžkou 720 až 2000 mm a hrúbkou 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 a 1,0 mm. Textúrované ocele sú najpoužívanejšie, pretože majú najvyššie hodnoty magnetických charakteristík.

Ryža. 3. Elektrická oceľ