المواد المغناطيسية المستخدمة في صناعة الأجهزة الكهربائية

تُستخدم المواد المغناطيسية الحديدية التالية لإنتاج النوى المغناطيسية في الأجهزة والأجهزة: الحديد النقي تقنيًا ، والفولاذ الكربوني عالي الجودة ، والحديد الزهر الرمادي ، والفولاذ الكهروتقني للسيليكون ، وسبائك الحديد والنيكل ، وسبائك الحديد والكوبالت ، إلخ.

دعونا نلقي نظرة موجزة على بعض خصائصها وإمكانيات التطبيق.

حديد نقي تقنيًا

بالنسبة للدوائر المغناطيسية للمرحلات ، والعدادات الكهربائية ، والموصلات الكهرومغناطيسية ، والدروع المغناطيسية ، وما إلى ذلك ، يتم استخدام الحديد النقي تجارياً على نطاق واسع. تحتوي هذه المادة على نسبة منخفضة جدًا من الكربون (أقل من 0.1٪) وكمية قليلة من المنجنيز والسيليكون والشوائب الأخرى.

تشتمل هذه المواد عادةً على: حديد أرمكو ، حديد سويدي نقي ، كهربي وحديد كربوني ، إلخ. تعتمد جودة الحديد النقي على نسب قليلة من الشوائب.

أكثر التأثيرات الضارة على الخصائص المغناطيسية للحديد هي الكربون والأكسجين.يرتبط الحصول على الحديد النقي كيميائيًا بصعوبات تكنولوجية كبيرة وهي عملية معقدة ومكلفة. التكنولوجيا ، التي تم تطويرها خصيصًا في ظروف معملية مع التلدين المزدوج بدرجة حرارة عالية في الهيدروجين ، جعلت من الممكن الحصول على بلورة واحدة من الحديد النقي بخصائص مغناطيسية عالية للغاية.

تم العثور على أكبر ذراع فولاذي منتشر تم الحصول عليه بالطريقة المفتوحة. تحتوي هذه المادة على محتوى عالٍ جدًا النفاذية المغناطيسية، تحريض تشبع كبير ، تكلفة منخفضة نسبيًا وفي نفس الوقت لها خصائص ميكانيكية وتكنولوجية جيدة.

تعتبر المقاومة الكهربائية المنخفضة لصلب Armco لمرور التيارات الدوامة ، مما يزيد من استجابة ووقت إطلاق المرحلات الكهرومغناطيسية والموصلات ، من العيوب الرئيسية. في الوقت نفسه ، عند استخدام هذه المادة لمرحلات الوقت الكهرومغناطيسية ، فإن هذه الخاصية ، على العكس من ذلك ، هي عامل إيجابي ، لأنها تتيح الحصول على تأخيرات كبيرة نسبيًا في تشغيل التتابع بوسائل بسيطة للغاية.

تنتج الصناعة ثلاثة أنواع من صفائح الفولاذ من نوع armco النقية تجاريًا: E و EA و EAA. وهي تختلف في قيم النفاذية المغناطيسية القصوى والقوة القسرية.

فولاذ كربوني

يتم إنتاج الفولاذ الكربوني على شكل مقاطع مستطيلة ودائرية وأقسام أخرى ، حيث يتم أيضًا صب أجزاء من مقاطع مختلفة.

الحديد الزهر الرمادي

كقاعدة عامة ، لا يتم استخدام الحديد الزهر الرمادي في الأنظمة المغناطيسية نظرًا لخصائصه المغناطيسية الضعيفة. يمكن تبرير استخدامه للمغناطيسات الكهربائية القوية على أسس اقتصادية. كما ينطبق أيضًا على المؤسسات والمجالس والأعمدة والأجزاء الأخرى.

الحديد الزهر مصبوب جيدًا وسهل العمل معه.الحديد الزهر القابل للطرق ، الملدن بشكل خاص ، بالإضافة إلى بعض درجات الحديد الزهر ذو السبائك الرمادية ، له خصائص مغناطيسية مرضية تمامًا.

فولاذ السيليكون الكهروتقني

يستخدم الفولاذ الكهربائي ذو الألواح الرقيقة على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية وهندسة الأجهزة ويستخدم لجميع أنواع أدوات القياس الكهربائية ، والآليات ، والمرحلات ، والمختنق ، والمثبتات المقاومة للإرهاب وغيرها من الأجهزة التي تعمل على التيار المتردد العادي والمتزايد. اعتمادًا على المتطلبات الفنية للصلب الخسائر والخصائص المغناطيسية والتردد المطبق للتيار المتردد ، يتم إنتاج 28 نوعًا من الألواح الرقيقة بسمك 0.1 إلى 1 مم.

من أجل زيادة المقاومة الكهربائية للتيارات الدوامة ، تتم إضافة كمية مختلفة من السيليكون إلى تركيبة الفولاذ ، واعتمادًا على محتواها ، يتم الحصول على الفولاذ منخفض السبائك ، والسبائك المتوسطة ، والسبائك العالية ، والسبائك العالية.

مع إدخال السيليكون ، تنخفض الخسائر في الفولاذ ، وتزداد النفاذية المغناطيسية في المجالات الضعيفة والمتوسطة ، وتقل القوة القسرية. الشوائب (خاصة الكربون) في هذه الحالة يكون لها تأثير أضعف ، يتم تقليل تقادم الفولاذ (تتغير الخسائر في الفولاذ قليلاً بمرور الوقت).

يعمل استخدام فولاذ السيليكون على تحسين استقرار تشغيل الآليات الكهرومغناطيسية ، ويزيد من وقت الاستجابة للتشغيل والإفراج ، ويقلل من إمكانية التصاق المحرك. في الوقت نفسه ، مع إدخال السيليكون ، تتدهور الخواص الميكانيكية للصلب.

مع وجود محتوى كبير من السيليكون (أكثر من 4.5٪) ، يصبح الفولاذ هشًا وصلبًا ويصعب تصنيعه آليًا. ينتج عن الختم الصغير حالات رفض كبيرة وتآكل سريع للقالب.زيادة محتوى السيليكون يقلل أيضًا من تحريض التشبع. يتم إنتاج فولاذ السيليكون في نوعين: المدرفلة على الساخن والمدرفلة على البارد.

الفولاذ المدلفن على البارد له خصائص مغناطيسية مختلفة اعتمادًا على الاتجاهات البلورية. وهي مقسمة إلى مادة ذات نسيج منخفض. يتميز الفولاذ المحكم بخصائص مغناطيسية أفضل قليلاً. بالمقارنة مع الفولاذ المدلفن على الساخن ، يتميز الفولاذ المدلفن على البارد بنفاذية مغناطيسية أعلى وخسائر منخفضة ، ولكن بشرط أن يتزامن التدفق المغناطيسي مع اتجاه درفلة الفولاذ. خلاف ذلك ، يتم تقليل الخصائص المغناطيسية للصلب بشكل كبير.

يوفر استخدام الفولاذ المدلفن على البارد للمغناطيسات الكهرومغناطيسية للجر وغيرها من الأجهزة الكهرومغناطيسية التي تعمل في محاثات عالية نسبيًا وفورات كبيرة في n. pp. وخسائر في الفولاذ ، مما يجعل من الممكن تقليل الأبعاد الكلية ووزن الدائرة المغناطيسية.

وفقًا لـ GOST ، تعني أحرف وأرقام العلامات التجارية الفردية للصلب: 3 - الفولاذ الكهربائي ، يشير الرقم الأول 1 و 2 و 3 و 4 بعد الحرف إلى درجة خلائط الفولاذ بالسيليكون ، وهي: (1 - سبيكة منخفضة ، 2 - سبيكة متوسطة ، 3 - شديدة السبائك و 4 - مخلوطة بشكل كبير.

يشير الرقم الثاني 1 و 2 و 3 بعد الحرف إلى قيمة الخسائر في الفولاذ لكل 1 كجم من الوزن بتردد 50 هرتز والحث المغناطيسي B في الحقول القوية ، ويميز الرقم 1 الخسائر النوعية العادية ، الرقم 2 - منخفض و 3 - منخفض.يشير الرقم الثاني 4 و 5 و 6 و 7 و 8 بعد الحرف E إلى: 4 - فولاذ بخسائر محددة بتردد 400 هرتز وتحريض مغناطيسي في المجالات المتوسطة ، 5 و 6 - فولاذ بنفاذية مغناطيسية في المجالات الضعيفة من 0.002 إلى 0.008 أ / سم (5 - بنفاذية مغناطيسية عادية ، 6 - مع زيادة) ، 7 و 8 - فولاذ بنفاذية مغناطيسية في الوسط (المجالات من 0.03 إلى 10 أ / سم (7 - بنفاذية مغناطيسية عادية ، 8 - مع زيادة).

يشير الرقم الثالث 0 بعد الحرف E إلى أن الفولاذ ملفوف على البارد ، بينما يشير الرقمان الثالث والرابع 00 إلى أن الفولاذ ملفوف على البارد بنسيج منخفض.

على سبيل المثال ، فولاذ E3100 عبارة عن فولاذ منخفض الملمس عالي السبيكة وملفوف على البارد مع خسائر عادية محددة بتردد 50 هرتز.

يشير الحرف A الموضوع بعد كل هذه الأرقام إلى خسائر محددة منخفضة بشكل خاص في الفولاذ.

للمحولات الحالية وبعض أنواع أجهزة الاتصال التي تعمل دوائرها المغناطيسية في محاثة منخفضة للغاية.

سبائك الحديد والنيكل

تُستخدم هذه السبائك ، المعروفة أيضًا باسم بيرمالويد ، بشكل أساسي لإنتاج أجهزة الاتصال والأتمتة. الخصائص المميزة لـ permalloy هي: نفاذية مغناطيسية عالية ، قوة قسرية منخفضة ، خسائر منخفضة في الفولاذ ، ولعدد من العلامات التجارية - وجود ، بالإضافة إلى ذلك ، شكل مستطيل حلقات التخلفية.

اعتمادًا على نسبة الحديد والنيكل ، وكذلك محتوى المكونات الأخرى ، يتم إنتاج سبائك الحديد والنيكل في عدة درجات ولها خصائص مختلفة.

يتم إنتاج سبائك الحديد والنيكل في شكل شرائح وشرائط مدلفنة على البارد وغير معالجة بالحرارة بسمك 0.02-2.5 مم في عروض وأطوال مختلفة.يتم أيضًا إنتاج شريط مدلفن على الساخن وقضيب وأسلاك ، لكن هذه ليست موحدة.

من بين جميع درجات بيرمالويد ، فإن السبائك المحتوية على نيكل بنسبة 45-50٪ لديها أعلى تحريض تشبع ومقاومة كهربائية عالية نسبيًا. لذلك ، فإن هذه السبائك تجعل من الممكن مع وجود فجوات هوائية صغيرة الحصول على قوة السحب المطلوبة لمغناطيس كهربائي أو مرحل مع خسائر منخفضة. ص. على الفولاذ وفي نفس الوقت توفر أداءً كافيًا.

بالنسبة للآليات الكهرومغناطيسية ، فإن قوة الجر المتبقية الناتجة عن القوة القسرية للمادة المغناطيسية مهمة جدًا. استخدام بيرمالويد يقلل من هذه القوة.

السبائك من الدرجات 79НМ و 80НХС و 79НМА ، ذات قوة قسرية منخفضة للغاية ، ونفاذية مغناطيسية عالية جدًا ومقاومة كهربائية ، يمكن استخدامها في الدوائر المغناطيسية ذات المرحلات الكهرومغناطيسية والمستقطبة وغيرها من المرحلات الحساسة للغاية.

إن استخدام السبائك الثابتة 80HX و 79 HMA لمختنق الطاقة الصغيرة مع فجوة هوائية صغيرة يجعل من الممكن الحصول على محاثات كبيرة جدًا بدوائر مغناطيسية صغيرة الحجم والوزن.

بالنسبة للمغناطيسات الكهربائية والمرحلات والأجهزة الكهرومغناطيسية الأخرى الأكثر قوة والتي تعمل عند درجة حرارة عالية نسبيًا ، لا يوجد لدى بيرمالويد مزايا خاصة على فولاذ الكربون والسيليكون ، نظرًا لأن تحريض التشبع أقل بكثير وتكلفة المادة أعلى.

سبائك الحديد والكوبالت

سبيكة مكونة من 50٪ كوبالت و 48.2٪ حديد و 1.8٪ فاناديوم (المعروفة باسم بيرمندور) تلقت تطبيقات صناعية. مع n صغيرة نسبيًا. ج - يعطي أعلى تحريض لجميع المواد المغناطيسية المعروفة.

في الحقول الضعيفة (حتى 1 أ / سم) يكون تحريض البيرمندور أقل من تحريض الفولاذ الكهربائي المدلفن على الساخن E41 و E48 وخاصة الفولاذ الكهربائي المدلفن على البارد والحديد الإلكتروليتي والبيرمالويد. تكون تيارات التباطؤ والدوامة في الرخوة كبيرة نسبيًا ، والمقاومة الكهربائية صغيرة نسبيًا. لذلك ، فإن هذه السبيكة مهمة لإنتاج المعدات الكهربائية التي تعمل بالحث المغناطيسي العالي (المغناطيسات الكهربائية ، ومكبرات الصوت الديناميكية ، وأغشية الهاتف ، وما إلى ذلك).

على سبيل المثال ، بالنسبة للمغناطيسات الكهرومغناطيسية والمرحلات الكهرومغناطيسية ، فإن استخدامها مع فجوات هوائية صغيرة يعطي تأثيرًا معينًا. يمكن تحقيق قوة سحب معينة بدائرة مغناطيسية أصغر.

يتم إنتاج هذه المادة على شكل صفائح مدلفنة على البارد بسمك 0.2 - 2 مم وقضبان بقطر 8-30 مم. من العيوب الكبيرة لسبائك الحديد والكوبالت ارتفاع تكلفتها ، بسبب تعقيد العملية التكنولوجية والتكلفة الكبيرة للكوبالت. بالإضافة إلى المواد المدرجة ، يتم استخدام مواد أخرى في الأجهزة الكهربائية ، على سبيل المثال سبائك الحديد والنيكل والكوبالت ، والتي لها نفاذية مغناطيسية ثابتة وخسائر منخفضة للغاية في التباطؤ في المجالات الضعيفة.