פלדת חשמל ותכונותיה

פלדה חשמלית הייתה בשימוש נרחב ביותר בהנדסת חשמל... פלדה זו היא סגסוגת של ברזל עם סיליקון, שתכולתה היא 0.8 - 4.8%. פלדות כאלה, המוכנסות בכמות קטנה של חומרים כלשהם כדי לשפר את תכונותיהן, נקראות סגסוגת.

סיליקון מוכנס לברזל בצורה של פרוסיליקון (סגסוגת של ברזל cissilide FeSi עם ברזל) ונמצא בו במצב מומס. הסיליקון מגיב עם הטומאה המזיקה ביותר (לתכונות המגנטיות של הברזל) - חמצן, מפחית ברזל מ. שלו תחמוצת FeO ויוצר סיליקון דו חמצני SiO2, שעובר חלקית לתוך הסיגים.

הסיליקון גם מקדם את שחרור הפחמן מהתרכובת Fe3C (צמנטיט) עם היווצרות של גרפיט. בדרך זו, הסיליקון מבטל את תרכובות הברזל (FeO ו-Fe3C) הגורמות לעלייה בכוח הכפייה ולעלייה ב- אובדן היסטרזיס... בנוסף, נוכחות של סיליקון בברזל בכמות של 4% או יותר מגבירה את ההתנגדות החשמלית בהשוואה לברזל טהור, וכתוצאה מכך אובדן של זרמי מערבולת.

למרות העובדה כי אינדוקציית הרוויה Bs של ברזל עם עלייה בסיליקון בו עולה משמעותית ומגיעה לערך גדול של 6.4% סיליקון (Bs = 2800 גאוס), אך עדיין סיליקון מוכנס לא יותר מ-4.8%. הגדלת תכולת הסיליקון ביותר מ-4.8% מובילה לעובדה שפלדות רוכשות פריכות מוגברת, כלומר התכונות המכניות שלהן מתדרדרות.

פלדה חשמלית מותכת בתנורי מרטן. יריעות מיוצרות על ידי גלגול מטיל פלדה במצב קר או חם. לכן יש להבחין בין פלדה חשמלית מגולגלת קרה וחמה.

לברזל מבנה גבישי מעוקב. על פי מחקר המגנטיזציה, התברר שהוא יכול להיות לא אחיד בכיוונים שונים של הקובייה הזו. הגביש הוא בעל המגנטיות הגדולה ביותר לאורך קצה הקוביה, הקטן ביותר לאורך האלכסון של הפנים, והקטן ביותר לאורך הקובייה. אלכסון של הקובייה. לכן, רצוי שכל גבישי הברזל בסדין יהיו מסודרים במהלך הגלגול בשורות לכיוון קצוות הקובייה.

זה מושג על ידי גלגול חוזר של יריעות פלדה, עם הפחתה חזקה (עד 70%) ולאחר מכן חישול באווירת מימן. זה מקדם את טיהור הפלדה מחמצן ופחמן, כמו גם את התרחבות הגבישים והכיוון שלהם כך שקצוות הגבישים עולים בקנה אחד עם כיוון הגלגול. פלדות כאלה נקראות מרקם... יש להן תכונות מגנטיות גבוהות יותר בכיוון הגלגול מאשר פלדה רגילה בגלגול חם.

יריעות פלדה בעלות מרקם מיוצרות בגלגול קר. חדירות מגנטית הם גבוהים יותר והפסדי ההיסטרזיס קטנים יותר מאלו של יריעות מגולגלות חם.בנוסף, עבור פלדה מגולגלת קרה, האינדוקציה בשדות מגנטיים חלשים עולה בצורה חזקה יותר מאשר עבור פלדה מגולגלת חמה, כלומר. עקומת המגנטיזציה בשדות חלשים גבוהה משמעותית מהעקומה של פלדה מגולגלת חמה.

אורז. 1. תהליך ייצור של פח פלדה חשמלי

עם זאת, יש לציין שכתוצאה מכיוון התבואה של פלדה מוכוונת גרגר לאורך כיוון הגלגול, החדירות המגנטית לכיוונים אחרים נמוכה מזו של פלדה מגולגלת חמה. אז, עם אינדוקציה 6 = 1.0 T בכיוון הגלגול, החדירות המגנטית μm = 50,000, ובכיוון הניצב ל-μm המתגלגל - 5500. בהקשר זה, בעת הרכבת ליבות שנאי בצורת W, משתמשים ברצועות פלדה נפרדות , חותכים לאורך הגלגול, ואז מערבבים אותם כך שכיוון השטף המגנטי עולה בקנה אחד עם כיוון הגלגול של הפלדה או עושה איתה זווית של 180 מעלות.

באיור. 2 מציג את עקומות המגנטיזציה של פלדה חשמלית EZZOA ו-E41 עבור שלושה טווחים של חוזק שדה מגנטי: 0 - 2.4, 0 - 24 ו-0 - 240 A / ס"מ.

אורז. 2. עקומות מגנטיזציה של פלדות חשמליות: א - פלדה E330A (בעלת מרקם), ב - פלדה E41 (ללא מרקם)

ליריעת פלדה חשמלית מאפיינים מגנטיים טובים - אינדוקציית רוויה גבוהה, כוח כפייה נמוך ואובדן היסטרזיס נמוך. בשל תכונות אלה, הוא נמצא בשימוש נרחב בהנדסת חשמל לייצור ליבות סטטור ורוטור של מכונות חשמליות, ליבות שנאי כוח, שנאי זרם וליבות מגנטיות של מכשירים חשמליים שונים.

פלדת חשמל ביתית שונה בתכולת הסיליקון שלה, באופן ייצור היריעות, כמו גם בתכונות המגנטיות והחשמליות.

האות D עם הכיתוב פלדה פירושה «פלדה electrotekhnikanichnaya», המספר הראשון אחרי האות (1, 2, 3 ו-4) פירושו מידת הסגסוגת של פלדה עם סיליקון, ותכולת הסיליקון נמצאת בגבולות הבאים ב-%: עבור פלדה סגסוגת נמוכה (E1) מ-0.8 עד 1.8, עבור פלדה מסגסוגת בינונית (E2) מ-1.8 עד 2.8, עבור פלדה מסגסוגת גבוהה (EZ) מ-2.8 עד 3.8, עבור פלדה מסגסוגת גבוהה (E4) מ-3.8 עד 4.8.

ההתנגדות החשמלית הממוצעת להפוך ל-ρ תלויה גם בכמות הסיליקון. ככל שיותר גבוה, תכולת הסיליקון של הפלדה גבוהה יותר. לפלדות Mirok E1 יש התנגדות ρ =0.25 אוהם NS mm2/m, דרגות E2 - 0.40 Ohm NS mm2/m, EZ ציונים - 0.5 Ohm NS mm2/m ו-E4 דרגות - 0.6 Ohm NS mm2/m.

NSmagnetization (W / kg). הפסדים אלה קטנים יותר, ככל שהמספר גבוה יותר, כלומר, מידת הסגסוגת של פלדה עם סיליקון גבוהה יותר. אפסים אחרי המספרים האלה Оznהנח שהפלדה היא במרקם התגלגל קר (0) ומרקם התגלגל קר נמוך (00). האות A מציינת הפסדים ספציפיים נמוכים במיוחד בעת היפוך המגנטיזציה של הפלדה.

פלדה חשמלית מיוצרת בצורת יריעות ברוחב של 240 עד 1000 מ"מ, אורך של 720 עד 2000 מ"מ ועובי של 0.1, 0.2, 0.35, 0.5 ו-1.0 מ"מ. פלדות מרקם הן הנפוצות ביותר, שכן יש להן את הערכים הגבוהים ביותר של מאפיינים מגנטיים.

אורז. 3. פלדת חשמל