Магнитни материали, използвани за производството на електрически устройства

Следните феромагнитни материали се използват за производството на магнитни ядра в апарати и инструментариум: технически чисто желязо, висококачествена въглеродна стомана, сив чугун, електротехническа силициева стомана, сплави желязо-никел, желязо-кобалтови сплави и др.

Нека разгледаме накратко някои от техните свойства и възможности за приложение.

Технически чисто желязо

За магнитни вериги на релета, електрически измервателни уреди, електромагнитни съединители, магнитни екрани и др., Комерсиално чистото желязо се използва широко. Този материал има много ниско съдържание на въглерод (по -малко от 0,1%) и минимално количество манган, силиций и други примеси.

Тези материали обикновено включват: желязо armco, чисто шведско желязо, електролитно и карбонилно желязо и др. Качеството на чистото желязо зависи от незначителни пропорции на примеси.

Най -вредните ефекти върху магнитните свойства на желязото са въглеродът и кислородът. Получаването на химически чисто желязо е свързано с големи технологични трудности и е сложен и скъп процес. Технологията, специално разработена в лабораторни условия с двойно високотемпературно отгряване във водород, направи възможно получаването на монокристал от чисто желязо с изключително високи магнитни свойства.

Намерено най -голямо разпространение стомана armcoполучени по открит метод. Този материал има доста високо съдържание магнитна пропускливост, значителна индукция на насищане, относително ниска цена и в същото време има добри механични и технологични свойства.

Ниското електрическо съпротивление на стоманата armco към преминаването на вихрови токове, което увеличава времето за реакция и освобождаване на електромагнитни релета и съединители, се счита за основен недостатък. В същото време, когато се използва този материал за електромагнитни релета за време, това свойство, напротив, е положителен фактор, тъй като дава възможност да се получат относително големи забавяния на работата на релето чрез изключително прости средства.

Промишлеността произвежда три вида търговско чиста стоманена ламарина от тип armco: E, EA и EAA. Те се различават по стойностите на максималната магнитна пропускливост и принудителната сила.

Въглеродни стомани

Въглеродните стомани се произвеждат под формата на правоъгълни, кръгли и други секции, от които също се отливат части от различни профили.

Сив чугун

По правило сивият чугун не се използва за магнитни системи поради лошите си магнитни свойства. Използването му за мощни електромагнити може да бъде оправдано от икономически съображения. Прилага се и за основи, дъски, стълбове и други части.

Чугунът е добре излят и с него се работи лесно. Ковният чугун, специално отгрят, както и някои марки чугун от сива сплав, имат доста задоволителни магнитни свойства.

Електротехнически силициеви стомани

Електрическата стомана с тънък лист се използва широко в електрическото и хардуерното инженерство и се използва за всички видове електрически измервателни уреди, механизми, релета, дросели, ферорезонансни стабилизатори и други устройства, работещи на променлив ток с нормална и повишена честота.В зависимост от техническите изисквания за загуби в стомана, магнитни характеристики и приложената честота на променлив ток се произвеждат 28 вида тънка ламарина с дебелина от 0,1 до 1 мм.

За да се увеличи електрическото съпротивление на вихровите токове, към стоманения състав се добавя различно количество силиций и в зависимост от съдържанието му се получават: нисколегирани, среднолегирани, високолегирани и високолегирани стомани.

С въвеждането на силиций загубите в стоманата намаляват, магнитната пропускливост в слаби и средни полета се увеличава, а принудителната сила намалява. Примесите (особено въглеродните) в този случай имат по -слаб ефект, стареенето на стоманата намалява (загубите в стоманата се променят малко с течение на времето).

Използването на силициева стомана подобрява стабилността на работата на електромагнитни механизми, увеличава времето за реакция за задействане и освобождаване и намалява възможността за залепване на котвата. В същото време с въвеждането на силиций механичните свойства на стоманата се влошават.

Със значително съдържание на силиций (повече от 4,5%), стоманата става крехка, твърда и трудна за обработка. Малкото щамповане води до значителни отхвърляния и бързо износване на матрицата. Увеличаването на съдържанието на силиций също намалява индукцията на насищане. Силициевите стомани се произвеждат в два вида: горещовалцувани и студено валцувани.

Студено валцуваните стомани имат различни магнитни свойства в зависимост от кристалографските посоки. Те са разделени на текстурирани и ниско текстурирани. Текстурираните стомани имат малко по -добри магнитни свойства. В сравнение с горещовалцуваната стомана, студено валцованата стомана има по-висока магнитна пропускливост и ниски загуби, но при условие, че магнитният поток съвпада с посоката на търкаляне на стоманата. В противен случай магнитните свойства на стоманата са значително намалени.

Използването на студено валцувана стомана за тягови електромагнити и други електромагнитни устройства, работещи при сравнително високи индукции, дава значителни икономии в n. с. и загуби в стомана, което прави възможно намаляване на общите размери и тегло на магнитната верига.

Според ГОСТ буквите и цифрите на отделните марки стомана означават: 3 — електрическа стомана, първата цифра 1, 2, 3 и 4 след буквата показва степента на легиране на стомана със силиций, а именно: (1 — нисколегирана, 2 — средна сплав, 3 — високолегирана и 4 — силно легирана.

Второто число 1, 2 и 3 след буквата обозначава стойността на загубите в стомана на 1 кг тегло при честота 50 Hz и магнитна индукция В в силни полета, а номер 1 характеризира нормалните специфични загуби, номер 2 — ниски и 3 — ниско. Втората цифра 4, 5, 6, 7 и 8 след буквата Е показва: 4 — стомана със специфични загуби при честота 400 Hz и магнитна индукция в средни полета, 5 и 6 — стомана с магнитна пропускливост в слаби полета от 0,002 до 0,008 a / cm (5 — с нормална магнитна пропускливост, 6 — с повишена), 7 и 8 — стомана с магнитна пропускливост в среда (полета от 0,03 до 10 a / cm (7 — с нормална магнитна пропускливост, 8 — с повишена ).

Третата цифра 0 след буквата Е показва, че стоманата е студено валцувана, третата и четвъртата цифра 00 показват, че стоманата е студено валцувана с ниска текстура.

Например стомана E3100 е високолегирана студено валцувана стомана с ниска текстура с нормални специфични загуби при честота 50 Hz.

Буквата А, поставена след всички тези цифри, обозначава особено ниски специфични загуби в стоманата.

За токови трансформатори и някои видове комуникационни устройства, чиито магнитни вериги работят при много ниски индукции.

Желязо-никелови сплави

Тези сплави, известни също като пермалоид, използвани главно за производството на комуникационни устройства и автоматизация. Характерните свойства на пермалоя са: висока магнитна пропускливост, ниска коерцитивна сила, ниски загуби в стоманата, а за редица марки — наличието, в допълнение, на правоъгълна форма хистерезисни контури.

В зависимост от съотношението на желязо и никел, както и съдържанието на други компоненти, желязо-никеловите сплави се произвеждат в няколко степени и имат различни характеристики.

Желязо-никеловите сплави се произвеждат под формата на студено валцувани, термично необработени ленти и ленти с дебелина 0,02-2,5 мм с различни ширини и дължини. Произвеждат се и горещо валцувани ленти, пръти и проводници, но те не са стандартизирани.

От всички марки пермалоид, сплавите със съдържание на никел 45-50% имат най-висока индукция на насищане и относително високо електрическо съпротивление. Следователно тези сплави дават възможност с малки въздушни пролуки да се получи необходимата тягова сила на електромагнит или реле с малки загуби. с. върху стомана и в същото време осигуряват достатъчна производителност.

За електромагнитните механизми остатъчната тягова сила, получена поради принудителната сила на магнитния материал, е много важна. Използването на пермалоид намалява тази сила.

Сплави от марки 79НМ, 80НХС и 79НМА, притежаващи много ниска принудителна сила, много висока магнитна пропускливост и електрическо съпротивление, могат да се използват за магнитни вериги на високочувствителни електромагнитни, поляризирани и други релета.

Използването на пермалоидни сплави 80НХС и 79НМА за дросели с малка мощност с малка въздушна междина дава възможност за получаване на много големи индуктивности с малки по обем и тегло магнитни вериги.

За по -мощни електромагнити, релета и други електромагнитни устройства, работещи на относително високо N. c, пермалоидът няма особени предимства пред въглеродните и силициевите стомани, тъй като индукцията на насищане е много по -ниска, а цената на материала е по -висока.

Желязо-кобалтови сплави

Сплав, състояща се от 50% кобалт, 48,2% желязо и 1,8% ванадий (известна като пермендур) е получила промишлено приложение. С относително малък n. с. той дава най -високата индукция от всички известни магнитни материали.

При слаби полета (до 1 A / cm) индукцията на пермендура е по-ниска от индукцията на горещо валцувани електрически стомани E41, E48 и особено студено валцувани електрически стомани, електролитично желязо и пермалоид. Хистерезисът и вихровите токове на пермендура са сравнително големи, а електрическото съпротивление е относително малко. Следователно тази сплав представлява интерес за производството на електрическо оборудване, работещо при висока магнитна индукция (електромагнити, динамични високоговорители, телефонни мембрани и др.).

Например, за тягови електромагнити и електромагнитни релета, използването му с малки въздушни пролуки дава определен ефект. Дадено усилие на теглене може да бъде постигнато с по -малка магнитна верига.

Този материал се произвежда под формата на студено валцувани листове с дебелина 0,2 — 2 мм и пръти с диаметър 8 — 30 мм. Значителен недостатък на сплавите желязо-кобалт е тяхната висока цена, поради сложността на технологичния процес и значителните разходи за кобалт. В допълнение към изброените материали, други материали се използват в електрически устройства, например сплави желязо-никел-кобалт, които имат постоянна магнитна пропускливост и много ниски загуби на хистерезис в слаби полета.