Магнитная проницаемость трансформаторного железа: Магнитная проницаемость трансформаторного железа

Содержание

Магнитная проницаемость трансформаторного железа

Все материалы и комплектующие приобретаются нами непосредственно у, на протяжении длительного времени проверенных местных производителей, тоесть в Германии. Марка стали, если не указано дополнительно, М6 с дополнительным отжигом после штамповки. Это, на сегодняшний день пока самое лучшее из штампованых пластин, производимых в Европе, который нам удалось найти. По запросу мы предоставляем информацию о ценах и типоразмерах не вошедших в таблицу, а также оптовых ценах и поставках! Сталь М6 0,35мм с дополнительным отжигом после штамповки и повышеннй магнитной проницаемостью. Чертежи и электротехнические характеристики на Ш-образное железо.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как узнать магнитную проницаемость сердечника

Электротехническая сталь или трансформаторное железо


Добавлено КАКАЯ табличка!!! Название материала 2. Индукция насыщения, Тл Железо чистое 0,05 прим 10 4 2,15 Железо техническое 0,2 прим 80 2,15 Железо кремнистое 3 Si 40 8 2,0 Сталь мягкая 0,2 C 2,12 Пермаллой 78,5 Ni 4 1,08 Пермендюр 50 Co 2,45 Кобальт 99 Co 70 1,79 Никель 99 Ni 56 0,61 Феррит Ni — Zn 8 0,25 Добавлено Материал 2. Этот сплав производится и используется в промышленных масштабах.

Отечественной промышленностью выпускается сплав 5БДСР близкого химического состава. Сплав разработан в США в х годах. Индукция насыщения ,4 Тл. В России пермендюром называют сплав марки 49К2Ф. Может быть дополнительно легирован несколькими другими компонентами. Благодаря низкой магнитострикции сплав применяется в прецизионных магнито-механических устройствах и других устройствах, где требуется стабильность размеров в меняющемся магнитном поле.

Индукция насыщения порядка 1Тл до 2Тл Мю-металл англ. В России мю-металл относится к классу пермаллоев. Электротехнические стали наиболее дешевые материалы, имеющие большие индукции насыщения порядка 1, Железо-никелевые сплавы пермаллоя дороже стальных в раз, имеют меньшую индукцию насыщения, но позволяют получать высокочувствительные магнитные элементы за счет малой коэрцитивной силы и высокой начальной магнитной проницаемости. Железо-никелевые сплавы изготовляют в виде листов или лент.

Толщина ленты иногда достигает нескольких микрометров. Их широко применяют для изготовления магнитных головок в устройствах магнитной записи, где в процессе работы головка непрерывно трется о поверхность ленты. Ферриты — это неметаллические магнитные материалы твердые растворы , изготовленные из смеси оксидов железа с оксидами магния, меди, марганца, никеля и других металлов. Оксиды измельчают на маленькие куски и смешивают в определенной пропорции.

Готовые магнитопроводы серо-черного цвета имеют высокую твердость, но довольно хрупкие. Обмотки обычно наматывают без каркаса непосредственно на ферритовые магнитопроводы без дополнительной изоляции последних. Удельное электрическое сопротивление ферритов в миллионы раз больше чем у металлических ферромагнетиков, что практически устраняет вихревые токи. Это позволяет перемагничивать ферриты с частотой в сотни килогерц. Наиболее распространенные магниево-марганцевые ферриты марок ВТ 1.

Для магнитопроводов цифровых устройств широко применяют бифериты, есть ферриты с двумя металлами, например магниево-марганцевые или литий-натриевые ферриты, а также полифериты, которые являются твердыми растворами трех и более ферритов. Магнитно-твердые материалы. Важнейшими материалами для постоянных магнитов являются сплавы Fe-Ni-Al. Большую роль в образовании высококоэрцитивной состояния этих сплавов играет механизм дисперсионного твердения.

Сплавы Fe-Ni-Al без легирующих элементов не применяют из-за их сравнительно низких магнитных свойства. Наиболее распространенными являются сплавы, легированные медью и кобальтом. При этом рост магнитных характеристик происходит только в направлении действия поля, то есть материал становится магнитно-анизотропными.

Дальнейшее существенное повышение магнитных свойств сплавов Fe-Ni-Al- Co возможно созданием магнитов с макроструктурой в виде столбчатых кристаллов. Кристаллическую структуру получают в процессе особых условий охлаждения сплава. Приведем краткие рекомендации по выбору марок сплавов. Безкобальтовые сплавы ЮНД и др. Есть дешевые, их свойства относительно низкие. В тех случаях, когда система разомкнутая, применяют сплавы с наиболее высокой Н с, например титанистий сплав ЮНДК35Т5.

Сплавы с монокристаллической структурой ЮНДК35Т5АА и ЮНДК40Т8АА по сравнению со сплавами с направленной кристаллизацией имеют следующие преимущества: более высокие магнитные свойства за счет дальнейшего совершенствования структуры, наличие трех взаимно перпендикулярных направлений, в которых свойства оптимальны; лучшие механические свойства.

Основные недостатки сплавов Fe-Ni-Al- Co — плохие механические свойства высокие твердость и хрупкость , что значительно усложняет их механическую обработку. Магниты, которые получают методами порошковой металлургии, можно разделить на — металлокерамические, — металопластиковые и — оксидные. Для первых двух групп физические процессы образования высококоэрцитивного состояния зависят от тех же причин, что и для монолитных магнитов, для двух других групп необходимым условием получения высококоэрцитивных свойств является измельченный до определенной степени дисперсии состояние, которому соответствует однодоменная структура.

Металлокерамические магниты получают из металлических порошков прессованием их без связующего материала и спеканием при высокой температуре. По магнитным свойствам они лишь немного уступают литым магнитам, но дороже остальных. Металопластиковые магниты производят, как металлокерамические, из металлических порошков, но прессуют их вместе с изолирующей связкой и подвергают нагреву до невысокой температуры, необходимой для полимеризации связующего вещества.

По сравнению с отлитыми магнитами они имеют более низкие магнитные свойства, но имеют большое электрическое сопротивление, малую плотностью и относительно дешевы.

Среди оксидных магнитов практическое значение имеют магниты на основе ферритов бария и кобальта. Бариевые магниты. Промышленность выпускает две группы бариевых магнитов: изотропные БИ и анизотропные БА. Бариевые магниты по сравнению с отлитыми имеют очень большую коэрцитивная силу и малую остаточную индукцию.

Удельное электрическое сопротивление у бариевых магнитов в миллионы раз выше, чем у металлических материалов, что позволяет использовать бариевые магниты в магнитных цепях, которые подвергаются воздействию полей высокой частоты. Бариевые магниты не содержат дефицитных и дорогих материалов, они примерно в 10 раз дешевле чем магниты с ЮНДК К недостаткам бариевых магнитов следует отнести плохие механические свойства высокие хрупкость и твердость и, самое главное, большую зависимость магнитных свойств от температуры.

Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции ТК В у бариевых магнитов примерно в 10 раз больше, чем ТК B у литых магнитов. Что лучше — высокая проницаемость или низкая? Если использовать каскад с 0м выходным сопротивлением например с ООС , то чем выше индуктивность — тем меньше ток потерь ток который не трансформируется и идет в нагрузку, а ток, текущий через индуктивность, то есть мимо нагрузки на одинаковых частотах.

Независимо от Мю проницаемости индукция насыщения примерно одинакова обычно чем больше Мю, тем меньше индукция насыщения. Индуктивность пропорциональна квадрату кол-ва витков и Мю. При этом если используем транс как анодный, то индукция в трансформаторе с меньшим Мю будет в 2 раза меньше в 2 раза больше витков, зато в 4 раза меньше Мю.

Выходит, чем меньше Мю, тем дальше от насыщения при той-же индуктивности. При индуктивности в десятки Гн, емкость в единицы наноФарад — вполне реальна. Пусть 10Гн и 1нФ получим частоту всего 1. Видимо, спасает то, что емкость и индуктивность не локализованные, а распределенные.

А ничего. Посмотрим, как различается макс. В общем-то максимальная энергия ничем кроме естественных тепловых ограничений, не ограничена. Надо ограничиться индукцией насыщения. Пусть у нас всё линейно а это совсем не так!!! Хотя на первый нет — на нулевой взгляд кажется, что должно быть наоборот. Хостинг от uCoz.

Регистрация Вход Вы зашли как: Гость. Физика мягких магнитных материалов такова, что значение Bsat материалов, доступных на современном рынке, составляет примерно от 0,3T до 1,8T. В наиболее экзотичном имеющемся материале, каковым является сплав кобальта — железа — ванадия супермендюр , это значение достигает 2,2T. Более высокие значения не существуют. Технически чистое железо относится также к электротехническим сталям.

Оно является электротехническим магнитно-мягким материалом марки Э, ЭА, ЭАА и применяется для сердечников, полюсных наконечников, электромагнитов, пластин аккумуляторов. Технически чистое железо низкоуглеродистая электротехническая сталь содержит менее 0.

Получается прямым восстановлением чистых руд. Железо в чистом виде является магнитомягким материалом, магнитные свойства которого существенно зависят от содержания примесей. Среди элементарных ферромагнетиков железо обладает наибольшей индукцией насыщения около 2,2 Тл. Особо чистое железо, содержащее малое количество примесей получают двумя сложными способами: Электролитическое железо — путем электролиза раствора сернокислого или хлористого железа.

Прикрепления: Тематический каталог сайтов Доска объявлений Каталог изделий фирмы «Sonido» English version Карта сайта Поиск по сайту Связаться с администратором Сотрудничество Чертежи проектов. Страница 1 из 1 1. Магнитное поле и магнитные материалы. Дата: Среда, Попробую здесь собрать некоторые знания по поводу всяких формул, зависимостей, Дата: Четверг, Тестовый форум.


Магнитные и электротехнические стали и сплавы

Наибольшее применение в электротехнике получила листовая электротехническая сталь. Такие стали, в которые вводятся в малом количестве какие-либо вещества для улучшения их свойства, называются легированными. Кремний вводится в железо в виде ферросилиция сплав сислицида железа FeSi с железом и находится в нем в растворенном состоянии. Кремний реагирует с наиболее вредной для магнитных свойств железа примесью — кислородом, восстанавливая железо из его окислов FеО и образуя кремнезем SiO2, который переходит частично в шлак. Кремний также способствует выделению углерода из соединения Fе3С цементит с образованием графита.

Трансформаторные КИТ-ы, по желанию заказчика, комплектуются каркасами отжигом после штамповки и повышеннй магнитной проницаемостью.

Трансформаторы малой мощности — Применяемые материалы

Андреева в конце г. Гадфилда, подробное сообщение об этих работах опубликовано в г. В результате за период с по г. Задача освоения и внедрения в производство трансформаторной стали сгавится перед ВИМЗ. Работа ведется под руководством С. С, Штейн-берга, и с конца г. В г. Принципиально новой явилась технология изготовления анизотропной трансформаторной стали с ребровой текстурой. В каждом из них электромагнитные свойства стали с кубической текстурой аналогичны свойствам стали с ребровой текстурой в направлении прокатки. Элменом Канада.

Электротехническая сталь

Новосибирск, 13 февраля г. Скачать книгу -и : Сборник статей конференции. Клименко Ксения Александровна. E — mail : klimenko 22 rambler. В электроэнергетике актуальной является проблема получения достоверных данных от измерительных приборов.

Сплав железа с кремнием в промышленности использовали еще в прошлом веке см. Баррет, В.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Добавлено КАКАЯ табличка!!! Название материала 2. Индукция насыщения, Тл Железо чистое 0,05 прим 10 4 2,15 Железо техническое 0,2 прим 80 2,15 Железо кремнистое 3 Si 40 8 2,0 Сталь мягкая 0,2 C 2,12 Пермаллой 78,5 Ni 4 1,08 Пермендюр 50 Co 2,45 Кобальт 99 Co 70 1,79 Никель 99 Ni 56 0,61 Феррит Ni — Zn 8 0,25 Добавлено Материал 2. Этот сплав производится и используется в промышленных масштабах.

Трансформаторы малой мощности — Применяемые материалы

Электротехническая сталь. Электротехническая сталь, тонколистовая магнитомягкая сталь для магнитопроводов сердечников электротехнического оборудования трансформаторов, генераторов, электродвигателей, дросселей, стабилизаторов, реле и т. К электротехническим сталям относятся кремнистая электротехническая сталь и чистое железо. Редактировать Кремнистая электротехническая сталь. Кремнистая электротехническая сталь является основным магнитомягким материалом массового потребления. По составу она представляет собой сплавы железа с 0. В зависимости от требуемого уровня магнитных свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния. Введение кремния уменьшает потери на вихревые токи , так как увеличивает удельное сопротивление материала.

Сравнительные измерения зависимости магнитной проницаемости от магнитной индукции сердечников трансформаторного железа M6 EI и.

Конструкции и характеристики магнитопроводов трансформаторов

Влияние упругих напряжений на доменную структуру и магнитные свойства железо-кремнистых сплавов. Влияние электроизоляционных покрытий на доменную структуру и магнитные свойства трансформаторной стали. Остаточные макронапряжения, создаваемые электроизоляционными покрытиями в трансформаторном железе. Способ и устройство для измерения продольных деформаций, создаваемых электроизоляционными покрытиями в листовом прокате.

Сталь 10895 (Э12) купить

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как определить начальную магнитную проницаемость ферритового кольца.

Намагничивание стали. Магнитная проницаемость. Для усиления магнитного поля и придания ему определенной формы в различных электрических машинах и аппаратах широко применяют ферромагнитные материалы: железо, кобальт, никель и их сплавы — сталь и др. Если ферромагнитный материал поместить в катушку и пропустить по ее виткам электрический ток, то под воздействием магнитного поля, созданного током, материал намагнитится. Это значит, что в материале образуется собственное магнитное поле, полученное в результате сложения магнитных полей магнитных моментов отдельных атомов. Изменение силы тока в катушке приводит к изменению напряженности ее магнитного поля H , что вызывает изменение магнитной индукции В в сердечнике этой катушки.

Форум А.

Магнитнотвердые стали и сплавы. Эти стали и сплавы, применяемые для изготовления постоянных магнитов, должны иметь большую устойчивую Коэрцитивную силу. Такими материалами являются высокоуглеродистые стали, легированные стали и специальные сплавы, химический состав и магнитные свойства которых. Хромистые стали по сравнению с углеродистыми прокаливаются значительно глубже, поэтому из них изготавливают более крупные магниты. Магнитные свойства этих сталей такие же, как и углеродистых; хромокобальтовые стали имеют более высокие магнитные свойства. Специальные магнитные сплавы имеют очень высокие магнитные свойства, что позволяет изготовлять из них магниты небольшого размера, но большой мощности.

Магнитомягкий ферромагнитный материал. Имеет улучшенные ферромагнитные свойства для применения в знакопеременных магнитных полях. В зависимости от требуемых свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния.


Трансформаторное железо (электротехническая сталь)

Одна из разновидностей черного металла — электротехническая сталь (или трансформаторное железо), обладающая улучшенными электромагнитными характеристиками. Добиться лучших показателей можно исключительно внедрением в состав компонента кремния, содержание последнего может варьироваться в пределах 0,8-4,8%, в зависимости от марки, наименования сплава. Такое название, железо, получило в результате специфики применения (данную электротехническую сталь содержат в себе трансформаторы разных типов).

Свойства кремния в составе

Основным отличием данного типа сплава, является кремний в составе, однако, легирование осуществляется не чистым элементом, а ферросилицием. Благодаря этому, происходит выведение из структуры металла кислорода, оказывающего наиболее негативное влияние на магнитные свойства железа. В конечном счете, имеет место восстановление железа из отдельных окислов, оксид кремния частично переходит в указанном состоянии в шлак. Это достаточно важный эффект, которым обладает трансформаторное железо, чем оно выделяется среди прочих наименований структур.

Отмечается и второй положительный эффект от внедрения в трансформаторное железо кремния. В результате такого действия, из металла будет выделяться непосредственно цеменит, который вполне легко заменяется графитом, образующимся в процессе. Как оксид железа, так и цеменит, способны увеличивать коэрцитивные силы в металле, что в будущем приводит к увеличению количества гистерезисных потерь. Если концентрация кремния превышает показатель в 4%, то наблюдается некоторое внимание общих потерь, выделенных и вихревые токи. Данное обстоятельство вызвано общим повышением электрического сопротивления данного типа стали в сравнении с отдельными марками, для которых легирование кремнием не было проведено. 

Химический состав трансформаторного железа

Наличие кремния в повышенном количестве будет способствовать тому, что снижается общий удельный вес оксидов железа. Вместе с тем (и это показали практические исследования структуры металла), имеет место и некоторый рост индукции насыщения Bs данного состава железа. Если увеличить процентное содержание кремния на уровень порядка 6,4%, то в трансформаторном железе индукция насыщения будет отмечена с максимальной величиной. Однако, стоит указать следующие характерные особенности состава:

  • По химическому составу, электротехническая стать остается металлом легированной группы, содержание кремния в котором установлено не более чем 4,8%;
  • При росте самой концентрации Si, наблюдаются некоторые ухудшения механических характеристик, сильно страдает показатель хрупкости, чего нельзя допустить, в противном случае, при чрезмерном добавлении данного элемента, сталь будет просто непригодной к эксплуатации в составе различного оборудования;
  • Наряду с кремнием, для увеличения прочности добавляют также незначительное количество алюминия, уровень которого составляет в пределах 0,5%, не более, что указывается в наименовании структуры металла.

Собственно, по критериям химического состава, данный вид железа можно условно подразделить на две отдельные группы – динамную и трансформаторную.

 

 

Отнесение конкретной марки сплава к одной из этих категорий зависит от того, имеет ли место содержание отдельных легирующих примесей и насколько большим является их количество. В отношении динамной стали отмечается, что количество кремния установлено на уровне не более 0,8-2,5%, в то же самое время, чистое трансформаторное железо уже включает в себя в среднем порядка 3,0-4,5%, что также влияет на срок службы и особенности эксплуатации конкретного оборудования. 

Отличительные особенности изотропной и анизатропной сталей

Опираясь на сказанное выше, стоит отметить, характеристики самого легированного соединения железа слишком прямо зависят от процентного содержания кремния в структуре сплава.

Вторым же фактором является непосредственно внутренняя структура, образование которой имеет место в рамках производственного процесса. Важно отметить, как холоднокатаная, так и горячекатаная стали имеют различные по размеру ячейки. Для тех металлов, которые имеют крупнокриссталическую решетку, отмечается большая магнитная проницаемость, но значительно меньший показатель коэрцитивной силы (относительно групп металлов, имеющих мелкокристаллическую решетку). Размер зерна варьируется посредством применения в процессе производства термической и механической обработки.

Учитываются следующие особенности производства:

  • Проведенный отжиг стали будет способствовать последующему понижению показателей внутреннего напряжения в металле. Данное обстоятельство будет приводить к тому, что количество кристаллов, которые образуют его структуру, будет неизменно возрастать;
  • В свою очередь, горячая прокатка стали не может создать достаточно устойчивую ориентацию отдельных зерен внутри самого металла, она остается хаотичной;
  • Согласно исследованиям механических характеристик данной изотропной стали, она не может создавать устойчивую ориентацию отдельных зерен внутри металла, в результате чего, она остается хаотичной. В конечном счете, сталь может характеризоваться независимостью своих магнитных свойств от направления движения частиц.

Если попробовать использовать технологию повторной холодной прокатки стали, то можно добиться определенной текстурованной структуры, с четко выраженной пространственной ориентацией кристаллических элементов в трансформаторном железе. В конечном счете это позволит гарантировать получение анизотропной стали, в рамках которой ребра решетки всех кристаллов установлены непосредственно в направлении последующее прокатки. Если попробовать расположить саму анизотропную сеть в строго правильном направлении, достигается высокая магнитная проницаемость, вместе с тем понижается и показатель коэрцитивной силы.

Само по себе производство данного сплава налажено в виде своеобразного листового проката, который предусматривает ширину одной полосы в пределах 240-1000 мм. Также, данный металл выпускается отдельными листами или же рулонами, длина которых может существенно варьироваться, в пределах 720-2000 мм. Отличается в данном случае и толщина листа, которая может начинаться с показателя в 0,05 мм и заканчиваться значением в 1,0 миллиметр. Лист очень тонкий, при его транспортировке обеспечиваются все необходимые меры предосторожности. Показатели толщины позволят выбрать оптимальное значение для конкретного случая эксплуатации. Помимо прочего, классификация всех электротехнических сталей предусматривает наличие отдельных типов – сортовой и резанной ленты.

Форма трансформаторного железа

Рассматривая структуру трансформатора, можно отметить наличие множества пластин, которые носят вид букв «Е» или «Ш» (в перевернутом виде). Как раз эти пластины и изготавливаются из того самого трансформаторного железа, их можно было видеть в огромном количестве разбросанным по дворам. Появлялись такие элементы после разбора и ремонта трансформаторов, сердцевина которых просто была невостребованной.

Выделяют четыре отдельные маркировки трансформаторного железа, которые проставляются в виде отдельных цифр на пластине. К примеру, первая цифра устанавливает состояние структуры металла, соответствующий класс его прокатки. Вторая цифра отображает уже процентное соотношение количества Si, которое входит в сплавжелеза, третья позволяет определить сами электромагнитные характеристики, которые присущи данному материалу. Последние цифры в маркировке позволяют увидеть количественное значение всех указанных выше характеристик, особенное значение уделяется показателям из третьего пункта.

Важно четко понимать, какие именно характеристики требуется принимать к сведению, чтобы не ошибиться в своем выборе.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

10.4.1. МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ. История электротехники

10.4.1. МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ

На протяжении многих лет для массивных магнитопроводов применялась конструкционная низкоуглеродистая сталь марки Ст10 с содержанием углерода 0,1%. Требования увеличения магнитной индукции и снижения коэрцитивной силы привели к разработке технически чистого железа, соответствующего марке «армко» в США, Швеции и других странах [10.28, 10.32].

Промышленные опыты по производству железа «армко» были проведены на заводе им. А.А. Андреева в конце 1932 г. Развитию производства этого железа в значительной степени способствовали исследования, проведенные в 1933 г. на московском заводе «Серп и молот», который с тех пор является основным поставщиком высококачественного технически чистого железа.

Впервые в СССР технология производства специальной низкоуглеродистой стали под маркой ВИТ-железа была разработана в начале 30-х годов. По своему составу ВИТ-железо близко к железу «армко», но отличается от последнего большим содержанием кремния и имеет более низкие магнитные свойства.

Фундаментальные исследования кремнистых сталей связаны с именем английского инженера Р.А. Гадфилда, подробное сообщение об этих работах опубликовано в 1902 г. [10.22]. Оптимальным является легирование железа до 6% Si. Однако присадки кремния снижают магнитную индукцию в средних и сильных магнитных полях и повышают хрупкость железа.

На протяжении десятилетий работы ученых и металлургов были направлены на совершенствование технологии плавки, горячей прокатки и термообработки листовых электротехнических сталей с целью получения сплавов, максимально свободных от вредных примесей, неметаллических включений и обладающих зернами максимального размера. В результате за период с 1931 по 1958 г. удалось почти вдвое снизить гистерезисные потери энергии в горячекатаной трансформаторной стали.

Задача освоения и внедрения в производство трансформаторной стали ставится перед ВИМЗ. Работа ведется под руководством С.С. Штейнберга, и с конца 1928 г. начинается выпуск этой стали. В первые годы сталь имела невысокие магнитные свойства, но в результате совместной работы коллективов ВИМЗ, ВЭИ и Ленинградского института металлов качество стали улучшалось из года в год, ив 1941 г. удается выпустить сталь на уровне зарубежных аналогов.

Во время и после Великой Отечественной войны продолжается разработка и внедрение новых марок электротехнических сталей. Появляются стали с улучшенными свойствами, предназначенные для работы в слабых магнитных полях и на повышенных частотах.

В 1935 г. Н.Р. Госсом (Германия) разработана технология холодной прокатки и термообработки так называемой малотекстурованной динамной стали, позволяющая получить исключительно высокие магнитные свойства вдоль направления прокатки [10.28, 10.32, 10.33].

В результате совместной работы коллективов ВИМЗ и Нижнетагильского завода в 1937 г. выпускается сталь ХВП (холоднокатаная с высокой проницаемостью, имеющая свойства, аналогичные свойствам заграничной стали «гайперсил» [10.34].

Принципиально новой явилась технология изготовления анизотропной трансформаторной стали с ребровой текстурой. Железо и сплавы железа с кремнием имеют объемно центрированную кубическую решетку, оси легкого намагничивания которой совпадают с ребрами куба. В обычной горячекатаной стали в плоскости листов зерна расположены хаотически, в результате чего получаются некоторые усредненные магнитные свойства, примерно одинаковые во всех направлениях. При изготовлении холоднокатаной стали с содержанием кремния 2,8–3,2% холодная прокатка чередуется с промежуточными отжигами, после чего проводят рекристализационный отжиг. При определенных режимах термической обработки и проката удается получить направленное расположение кристаллитов (текстуру). В этом случае в плоскости листа лежит плоскость грани куба (110) и большинство кристаллитов имеет ребро куба вдоль направления прокатки (отсюда «ребровая текстура»). Сталь с ребровой текстурой обладает лучшими магнитными свойствами вдоль листа, худшими под углом 55° к направлению прокатки и некоторыми промежуточными свойствами во всех остальных направлениях. Сталь с ребровой текстурой освоена в нашей стране и выпускается в промышленном масштабе с 1949 г. Анизотропия потерь энергии отечественной стали с ребровой текстурой (отношение потерь под углом 90° к потерям под углом 0) равна примерно 2, тогда как соответствующее отношение удельных магнитодвижущих сил — от 3 до 8. Поэтому при конструировании магнитопроводов необходимо, чтобы направление магнитного потока возможно ближе совпадало с направлением прокатки. Для маломощных трансформаторов эта задача успешно решена созданием витых ленточных магнитопроводов. Таким образом удалось полностью использовать высокую магнитную проницаемость стали, резко повысить рабочую магнитную индукцию, уменьшить массу и габариты трансформаторов почти на 30%.

Большой интерес представляет трансформаторная сталь с кубической текстурой. Определенные технологические режимы разливки, холодной прокатки и термообработки позволяют получить рулонную сталь, в которой в плоскости прокатки лежит плоскость куба. Ребра куба направлены как вдоль, так и поперек прокатки. Таким образом, в листах стали имеется не одно, а два направления легкого намагничивания: вдоль и под углом 90° к направлению прокатки. В каждом из них электромагнитные свойства стали с кубической текстурой аналогичны свойствам стали с ребровой текстурой в направлении прокатки. Сталь с кубической текстурой успешно выпускается и отечественной промышленностью.

В табл. 10.1 приведены параметры некоторых промышленных магнитомягких материалов.

Таблица 10.1. Некоторые параметры промышленных магнитомягких материалов

Материал Начальная магнитная проницаемость ?нач Максимальная магнитная проницаемость ?max Коэрцитивная сила НC, А/м Индукция насыщения BS, Тл Удельное электрическое сопротивление ?, Ом?м Технически чистое железо 250 3500–4500 40–100 2,18 10—7 Электротехническая сталь 200–600 3000–8000 10–6 5 1,89 (6–2,5)?10—7 Пермаллой: низконикелевые (примерно 40–50%Ni) 2000–4000 15 000–60 000 5–32 1,3–1,6 (2,5–6)?10—7 высоконикелевые (примерно 79% Ni) 15 000–100 000 70 000–300 000 0,65–4 0,7–0,75 (1,6–8,5)?10—7 Ферриты: никель-цинковые 10–2000* 40–7000 1700–8 0,2–0,44 108–10 марганец-цинковые 700–20 000[7] 1800–35 000 28–0,25 0,35–0,40 20–10—3 Магнитодиэлектрики на основе: альсифера 20–65 — 100–500 0,2–0,5 — карбонильного железа 5–15 — — — — молибденового пермаллоя 60–250 — — 0,6–0,7 —

В настоящее время широким фронтом продолжаются исследования магнитных материалов с целью достижения экстремальных характеристик. Направлениями повышения качества этих материалов являются уменьшение вредных примесей в стали, разработка методов выплавки стали при малых скоростях кристаллизации, разработка оптимальных режимов термической обработки, применение термомагнитной обработки, уменьшение констант магнитной анизотропии и магнитострикции, разработка технологии получения электротехнических сталей с повышенным содержанием кремния, применение методов порошковой металлургии и другие способы.

Для большинства элементов устройств автоматического регулирования требуются магнитные материалы с высокими значениями магнитной проницаемости при форме петли гистерезиса, близкой к прямоугольной. Отечественная металлургия выпускает две группы таких сплавов: железоникелевый сплав с 50% никеля и 50% железа, известный под маркой 50НП, и железоникелевые и железоникелькобальтовые, легированные в некоторых случаях молибденом, медью, хромом и кремнием.

Исследование железоникелевых сплавов было начато в 1913 г. Г. Элменом (Канада). К этой работе его побудило желание найти сплав с высокой магнитной индукцией. Он хотел обойтись без дефицитного кобальта, влияние которого на увеличение магнитной индукции насыщения было открыто им же. Он установил, что сплавы с содержанием никеля более 30% (от 36 до 80%) дают возможность резко повысить как начальную, так и максимальную магнитные проницаемости, но одновременно снижается намагниченность насыщения по сравнению с чистым железом. Бинарные железоникелевые сплавы, которые были названы пермаллоями, с высоким содержанием никеля отличаются сравнительно низким удельным электрическим сопротивлением. Поэтому уже в самом начале работ над пермаллоями были сделаны попытки повысить удельное сопротивление введением дополнительных легирующих присадок — молибдена и хрома. К этому периоду относится и первое применение пермаллоя в технике связи при конструировании телеграфного реле.

Систематическое изучение тройных сплавов (железо-никель-медь) было предпринято О. Ауверсом и X. Нейманом (Германия). В 1935 г. они установили, что если в исходном сплаве, содержащем от 70 до 80% никеля (остальное железо), уменьшать содержание никеля вплоть до 50% и вводить в сплав до 40% меди, то можно

получить целый ряд сплавов, характеризующихся максимумом начальной магнитной проницаемости.

Другой, четырехкомпонентный, сплав на основе хромпермаллоя, известный под названием мюметалл (75% никеля, 18% железа, 5% меди и 2% хрома), который долго являлся материалом с наибольшей магнитной проницаемостью, был разработан Н. Рандаллом в 1937 г. в Германии. С этого времени начинается интенсивная и очень успешная работа над улучшением качества металлических магнитных материалов.

Для высокочастотных цепей в сердечниках долгое время применялся так называемый феррокарт. Это было торговое название материала, изготовленного из прессованных слоев бумаги и слоев мелкого железного порошка с лаком в качестве связки. В 1928 г. Д. Митташ (Германия) из пентакарбонила железа изготовил железный порошок с размером частиц от 1 до 10 мк, который стал использоваться для изготовления колец и стержней карбонильных сердечников. В 1930 г. В. Шаселтоном и Г. Барбером в Англии были изготовлены сердечники из порошка пермаллоя, превосходившие по свойствам карбонильные сердечники. Такой материал был получен в 1935 г. в Японии X. Масумото и известен под названием альсифер. Он представляет собой сплав на основе железа, легированный кремнием и алюминием. Современные высокие требования электротехники могут быть выполнены благодаря новым видам магнитных материалов. Систематические экспериментальные исследования металлических материалов, начатые 30–40 лет назад, почти исчерпали свои возможности. Из простых, двойных и более сложных сплавов были использованы лишь самые лучшие. Совершенствовались технологические процессы: были применены вакуумные плавки и отжиг. Новые свойства материалы получили при термомагнитной обработке, действие которой известно со времени, когда отыскивали средства увеличения магнитной индукции насыщения кремнистой стали.

Следующий этап был связан с разработкой в 1947 г. Р. Бозортом (США) [10.28] новой технологии термообработки пермаллоев, а именно: были введены отжиг при температуре 1200–1300 °С в среде чистого водорода и длительный отпуск при температуре 400–550 °С. После подобной обработки одной из промышленных марок пермаллоя — так называемого супермаллоя (79% никеля, 16% железа, 5% молибдена) удается получить начальную проницаемость более 100 тыс. В 1958 г. Ф. Ассмус (Германия) доказал, что эффект удаления примесей в процессе высокотемпературного отжига и последующего отпуска имеет место не только в супермаллое и что таким способом достигается очень высокая магнитная проницаемость в целой группе тройных сплавов, например в мюметалле и сплаве 1040.

Дальнейшие исследования привели к получению двойных сплавов алюминий-железо, к которым относятся, например, альфенол (16% алюминия) и терменол (16% алюминия, 3% молибдена), которые по магнитным свойствам не уступают низконикелевым пермаллоям. Альфенол удается изготавливать в виде лент толщиной до 0,1 мм, что позволяет использовать его в головках для звукозаписи. Отечественный альфенол марок 12Ю с магнитной проницаемостью ?r = 1000 и 12ВИ с ?r = 10 000 характеризуется высокой прочностью, износоустойчивостью и стойкостью к коррозии, что позволяет изготовлять изделия с высокой чистотой обработки поверхности.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Магнитная проницаемость основных материалов, таблица.


Таблицы DPVA.ru — Инженерный Справочник



Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Магнитная проницаемость. Магнитная постоянная.  / / Магнитная проницаемость основных материалов, таблица.

Поделиться:   

Магнитная проницаемость основных материалов, таблица.

  • Магнитная проницаемость это способность материала поддерживать распростарнение магнитного поля в нем
  • Магнитная проницаемость измеряется в Гн/м = (H/m (henries/m))  или Н/А2 = (N/A2(newtons/ampere2)
    • Магнитная проницаемость вакуума = Магнитная постоянная это:
    • µ0 = 4π*10−7 (Гн/м) ≈ 1.257*10−6 (H/m, N/A2)

Относительная магнитная проницаемость материала (случается ее называют просто «магнитной проницаемостью») это: отношение магнитной проницаемости среды к магнитной проницаемости вакуума µ0:

  • µr = µ / µ0    
    • где
    • µr = относительная магнитная проницаемость материала (среды)
    • µ =магнитная проницаемость материала (среды)
Medium Permeability
— µ —
(Гн/м)
Relative permeability
μ / μ0
Воздух 1.25663753*10−6 1.00000037
Алюминий 1.256665*10−6 1.000022
Аустенитная нержавеющая сталь 1.260*10−6  — 8.8*10−6 1.003–7
Вакуум (µ0) 4π*10−7 1
Вода 1.256627*10−6 0.999992
Водород 1.2566371*10−6 1
Висмут 1.25643*10−6 0.999834
Дерево 1.25663760*10−6 1.00000043
Железо (чистота 99.8%) 6.3*10−3 5000
Железо (99.95% чистое Fe отожженное в водороде) 2.5*10−1 200000
Железо-кобальтовые сплавы 2.3*10−2 18000
Медь 1.256629*10−6 0.999994
Никель-цинковый феррит — магнит 2.0*10−5 – 8.0*10−4 16 – 640
Мартенситная нержавеющая сталь (отожженная) 9.42*10−4 — 1.19*10−3 750 – 950
Мартенситная нержавеющая сталь (закаленная) 5.0*10−5 — 1.2*10−4 40 – 95
NANOPERM® — магнитомягкий нанокристаллический сплав 1.0*10−1 80000
Неодимовый магнит 1.32*10−6 1.05
Никель 1.26*10−4 — 7.54*10−4 100 – 600
Пермаллой (сплав 80% никеля и 20% железа) 1.0*10−2 8000
Платина 1.256970*10−6 1.000265
Сарфир 1.2566368*10−6 0.99999976
Сверхпроводники 0 0
Углеродистая сталь 1.26*10−4 100
Ферритная нержавеющая сталь (отожженная) 1.26*10−3 — 2.26*10−3 1000 – 1800
Фторопласт 4, Ф-4,   Teflon 1.2567*10−6 1
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru
Начинка: KJR Publisiers

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Электротехническое железо — Энциклопедия по машиностроению XXL

Аноды растворимые изготовляются из электротехнического железа марки А по ГОСТ 3836-47, имеющего следующий химический состав Fe >99,5%,  [c.88]

Однако в ряде случаев это правило не выполняется. Например, в листах электротехнического железа или в текстурованных фольгах размер зерна в десятки раз может превосходить толщину металла.  [c.125]

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ТОНКОЛИСТОВАЯ — см. Электротехническое железо.  [c.240]

В качестве магнитномягкого материала можно использовать чистое железо. Электротехническое железо (марки ЭА, ЭАА) используют для изготовления сплошных сердечников, работающих в условиях постоянного магнитного потока, когда потери на вихревые токи незначительны.  [c.345]


Твердые покрытия применяют для восстановления изношенных поверхностей стальных п чугунных деталей. Аноды обычно применяют из электротехнического железа марки А (ГОСТ 3836—47) или из стали 10.  [c.88]

Электротехническое железо Трансформаторная сталь. . .  [c.333]

Магнитно-мягкие стали и сплавы имеют малую коэрцитивную силу и большую магнитную проницаемость. Это электротехническое железо и сталь, железоникелевые сплавы (пермаллои).  [c.96]

Электротехническое железо (марки Э, ЭА, ЭАА) содержит менее 0,04 % С, имеет высокую магнитную проницаемость ([а = 4500 Гс/Э) и применяется для сердечников, полюсных наконечников электромагнитов и др.  [c.96]

Для исследования влияния частоты вращения шпинделя на динамическую податливость был создан специальный электродинамический вибратор. Магнитное поле двух установленных под углом 90° друг к другу и-образных электромагнитов действовало на вал, закрепленный в патроне токарного станка. Вал, изготовленный из электротехнического железа, набран из пластин для уменьшения вихревых токов. Направление статической нагрузки и переменной составляющей силы можно изменять в широких пределах смещением электромагнитов. Результаты исследования, показывающие влияние частоты вращения шпинделя на динамическую податливость, представлены на рис. 13. С увеличением частоты вращения шпинделя амплитуда резонансных колебаний уменьшается.  [c.17]

ТАБЛИЦА 69. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ЖЕЛЕЗА  [c.148]

Магнитные свойства электротехнического железа приведены в табл. 60.  [c.148]

Роторы и статоры. Пластины роторов и статоров электрогенераторов, изготовленные из электротехнического железа, перед сборкой подвергаются травлению. После сборки поверхности пакетов из этих пластин зачищаются абразивной шкуркой и окрашиваются эпоксидной эмалью или эпоксидными грунтом и эмалями.  [c.285]

Магнитно-мягкие стали и сплавы. Магнитно-мягкие стали и сплавы имеют малую коэрцитивную силу и большую магнитную проницаемость. К ним относят электротехническое железо и сталь, железоникелевые сплавы (пермаллои).  [c.64]

Электротехническое железо (марки Э, ЭА, ЭАА) содержит менее 0,04% С, имеет высокую магнитную проницаемость Ма=(2,78- 3,58) 10 Гн/м и применяется для сердечников, полюсных наконечников электромагнитов и др. Электротехническая сталь содержит менее 0,05% С и кремний, сильно увеличивающий магнитную проницаемость. Электротехническую сталь по содержанию кремния делят на четыре группы с 1% 81 — марки Э11, Э12, Э13 с 2% 81 — Э21, Э22 с 3% 81 — Э31, Э32 с 4% 81 — Э41-Э48. Вторая цифра (1-8) характеризует уровень электротехнических свойств.  [c.64]


Электротехническая сталь представляет собой феррит-ный сплав железа с кремнием (3% Si, см. рис. 278).  [c.547]

Низкоуглеродистая электротехническая сталь с незначительным количеством С и примесей, ухудшающих магнитную мягкость, является техническим железом.  [c.279]

Железо (Fe) и его сплавы являются одним из основных применяемых во всех отраслях народного хозяйства металлов и сплавов. Его сплавы широко используются всюду как конструкционный, жаропрочный и электротехнический металл.  [c.39]

Чистое электролитическое железо представляет собой очень мягкий и пластичный металл и широко используется в радио- и электротехнической промышленности при изготовлении феррито-вых изделий и трансформаторной стали.  [c.39]

Электротехническая низкоуглеродистая сталь (технически чистое железо) является дешевым и технологичным магнитомягким материалом. От качества этой стали зависит качество выпускаемых приборов и аппаратов.  [c.131]

Для того чтобы выяснить, почему электротехническую сталь легируют кремнием, а не каким-либо другим элементом, необходимо рассмотреть влияние содержания различных элементов, образующих с железом твердый раствор, на константы магнитной кристаллической анизотропии /С и магнитострикции (от этих величин зависят потери на гистерезис), величину намагниченности насыщения (электротехническая сталь должна иметь возможно более высокую индукцию) и величину удельного электросопротивления (эта характеристика определяет потери на токи Фуко). Изменение указанных характеристик в зависимости от содержания легирующего элемента приведено на рис. 98—101. На магнитную проницаемость и потери на гистерезис в большей степени  [c.139]

Самым массовым магнитомягким материалом, имеющим весьма широкую область применения, является специальная электротехническая сталь, легированная кремнием. Она используется для работы в сравнительно сильных переменных магнитных полях в силовых трансформаторах всех типов, электрических машинах, дросселях, в различных электромагнитных реле, приборах. Выпускается электротехническая сталь, легированная кремнием, в листах и рулонах. Кремний, вводимый в сталь в количестве 0,8— 4,8%, образует с железом твердый раствор и резко повышает удельное электрическое сопротивление.  [c.294]

Технически чистое железо содержит в себе некоторое количество примесей. При содержании углерода менее 0,1% и выплавке в мартеновских или электрических печах сталь называют низкоуглеродистой электротехнической сталью. При особо низком содержании углерода и применении электрического или карбонильного процесса, а также при прямом восстановлении из особо чистых руд за материалом сохраняется название железо . В табл. 6-1 показано количество примесей в разных марках низкоуглеродистой стали и железа.  [c.302]

Магнитомягкие материалы можно разделить на следующие группы технически чистое железо (низкоуглеродистая сталь) кремнистая электротехническая сталь сплавы с высокой начальной магнитной проницаемостью сплавы с большой индукцией насыщения ферриты.  [c.92]

Для электротехнических целей используются специальные марки алюминия А5Е и А7Е, в которых содержание железа и кремния находится в определенном соотношении, а содержание титана, ванадия, хрома и марганца снижено до тысячных долей процента.  [c.121]

Степень крупнозернистости. Магнитные свойства зависят от величины зерна в случае мелкозернистой структуры магнитные свойства ниже по сравнению с крупнозернистой, так как в первом случае суммарная удельная поверхность (на единицу объема) зерен больше, чем во втором. Поэтому в материале, состоящем из мелких зерен, влияние поверхностных искаженных слоев сказывается сильнее. Для получения крупнозернистой структуры проводят рекристаллизацию металла или сплава, а также вводят некоторые присадки. Изучение факторов, оказывающих влияние на магнитные свойства, является основой получения различных магнитномягких сплавов с округлой петлей гистерезиса технического железа, электротехнической стали, пермаллоя и пермендюра.  [c.233]


ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ И ЖЕЛЕЗО  [c.233]

Общие требования, предъявляемые к магнитомягким материалам — это высокие значения магнитной проницаемости и индукции по возможности, малые потери на гистерезис, токи Фуко и низкая коэрцитивная сила. Для получения таких свойств ферромагнитный материал должен иметь гомогенную структуру (чистый металл или твердый раствор) с возможно низким содержанием включений и примесей, Материал должен иметь рекристаллизован-ную структуру, Т. е. минимальные внутренние напряжения. По своим свойствам и назначению материалы этого класса сплавов могут существенно различаться, например, для изготовления реле и трансформаторов применяют электротехническое железо, динамную и трансформаторную сталь для изготовления трансформаторов тока используют сплавы пермаллойной группы. К этому классу материалов относятся также сплавы перминварной группы и сплавы с высокой намагниченностью насыщения. Магнитомягкие ферромагнитные материалы в приборостроении классифицируются по свойствам и применению следующим образом  [c.130]

Электротехнические металлокерамичеекис материалы 3—42 Электротех1Н1ческие пластмассы 2—394 Электротехнический стеклотекстолит 3—272, 292 Электротехнический фарфор 1—375 Электротехническое железо 3—47(1 Электротехническое стекло 3—262 Электрохимическая коррозия нержавеющпх сталей 2—16  [c.527]

В качестве магнитомягкого материала люжно использовать чистое железо. Электротехническое железо (марки ЭА, ЭАА. по ГОСТу 3836—47) ик еет Н = 0,8 1,2 э и ртах = 3500 4500 гс э. Железо применяется для изготовления сплсп]гых сердечников, работающих в условиях прохождения магнитного потока постоянной величины, когда несущественны потери на вихревые токи.  [c.322]

Примечание. Плотность завески деталей в ванне 0,015…0,025 дм на 1 дм рабочего объема ванны. Аноды, растворимые из электротехнического железа, марки А (ГОСТ 3836-83) либо из стали 10 или 20. Соотношение между площадью анодов и катодов 1… 2. Электрохимический эквивалент а = 1,042 г/(А ч). Скорость осаждения 150… 200 мкм/ч. Выход по току т) для всех электролитов равен 85… 95%,  [c.188]

Промышленное электротехническое железо применяется для изготовления сердечников и полюсов электромагнитов и различного назначения реле. Оно имеет удовлетворительные магнитные свойства — задерживающую силу около 0,8 э и максимальную магнитную проницаемость порядка 500 гЫэ. Однако такое железо имеет невысокое электросопротивление и, следовательно, большие потери на вихревые токи. Последнее определяет нецелесообразность его применения для сердечников трансформаторов и деталей диналюмашин, работающих в условиях многократного пере-магничивания. Для указанных изделий применяется ма.тоуглеродистая легированная кремнием трансформаторная и динамная сталь (железо).  [c.332]

Среди существующих способов получения железных порошков электролитический способ выделяется преимуществами, которые особенно ценны при получении в массовых масштабах продукта с определенными физико-химическими свойствами, удовлетворяющими требованиям отдельных видов производств. Высокая дисперсность, хорошо развитая поверхность и дендритообразная форма частиц делают эти порошки пригодными для металлокерамического производства некоторых специальных сортов электротехнического железа, пористых антифрикционных материалов и т. д. Методом электролиза можно получать высокодисперсные порошки (размер частиц 2— 10 мкм) большой чистоты (99,0% Ре), у которых отсутствует магнитный гистерезис. Эти свойства делают такие порошки исключительно ценным материалом для изготовления сердечников высокочастотных установок, магнитных сердечников для катушек в технике связи, для щеток переключателей, для индукционных катушек и т. п.  [c.113]

Теория работы ферродатчика применительно к измерению коэрцитивной силы электротехнического железа рассмотрена в [5, 6]. Ниже исследуется работа ферродатчика при использовании его в дифференциальных магнитных приборах.  [c.262]

Электротехническое железо (железо Армко). В соответствии с ГОСТ ЗвЗб—47 хими-  [c.147]

Электротехническое железо обладает высокой пластичностью и в этом отношении мало уступает меди. Благодаря высокой пластичности оно может подвергаться штамповке, вытяжке и гнбке в холодном состоянии. При чрезмеряом росте зерна, повышении содержания кислорода -и при низких температурах электротехническое железо становится хрупким. Температура его хладноломкости зависит от размеров зерна феррита.  [c.148]

Пониженная пластичность наблюдается у железа Армко и в интервале температур ВБО- ЫЗО С, что следует учитывать при горячей обработке железа давлением. Применяют электротехническое железо для изготовления различных электромагнитных механизмов, где требуется малая коэрцитив- чая сила и большая магнипная индукция— машитопроводов и полюсных нако нечников электромагнитов и реле, электроизмерительных приборов, магнитных экранов, мембран и т. п.  [c.148]

Как отмечалось, электротехническая листовая сталь лредстааляет собой С(1лаа железа с кремнием при строго ограниченном содержании других примесей.  [c.548]

Кипящая ниякоуглеродистая электротехническая сталь (арм-ко) [461 Электролитическое железо Карбонильное железо  [c.634]

Изучалось поведение железа и сплава Fe + Si (2,16%) с аксиальной текстурой , а также искусственно созданных с помощью аргоно-дуговой сварки квази-бикристаллов, состоящих из вырезанных под разными углами полосок листа электротехнической стали ЭИЗЗО с совершенной ребровой текстурой 110).  [c.296]

Сплав железа с кремнием (0,5-ь 5%) называют электротехнической сталью. В стали могут присутствовать примеси углерода и серы при их содержании свыше 0,01% заметно увеличиваются магнитные потери / ю/бо- Легирование кремнием имеет важное значение. При введении кремния происходит раскисление стали, а углерод переводится из ухудшающего магнитные свойства соединения цементита Feg в графит, выпадающий в виде мелких включений. При наличии кремния снижаются магнитострикция и анизотропия, а строение стали приобретает крупнозернистую структуру. Слегка искажая кристаллическую структуру, кремний вызывает повышение удельного сопротивления р до примерно 60-10 ом-см. Вместе с тем  [c.233]



Электротехническая (трансформаторная) сталь − цели применения

Электротехническая сталь – разновидность черного металлопроката, нелегированная или легированная кремнием, алюминием с заданными ферромагнитными свойствами. Она широко применяется в сильноточном и слаботочном производстве электрооборудования и электротоваров общего потребления. Из нее изготавливают магнитопроводы, рассчитанные для работы в магнитных полях при изменении вектора намагниченности частотой до 400 Гц. При этом сталь отличается низкой доступной ценой и высоким уровнем индукции.

Влияние содержания кремния на свойства стали

Электротехническая сталь относится к мягким ферромагнетикам с улучшенными свойствами. Ее отличительная особенность ‒ устанавливать ниже температуры точки Кюри скачкообразное изменение свойств материала, следствием которого является спонтанная намагниченность. Сталь приобретает ферромагнитные свойства за счет упорядоченного параллельного расположения магнитный моментов электронов. То есть материал приобретает свойства магнита без присутствия магнитного поля.

Для увеличения магнитных свойств железа его легируют кремнием. При введении силицида железа FeSi увеличивается электрическое сопротивление, повышается индукция насыщения, сплав достигает максимально возможного уровня намагниченности. Наиболее вредная для магнитных свойств сплава форма углерода из цементита переходит в графит. Кремний помогает снизить до минимума магнитную анизотропию и установить стабильные показатели магнитного поля по всем направлениям стали. Уменьшение магнитострикции (изменение объема и размеров ферромагнитных деталей) снижает уровень шума, вибрации, что уменьшает дискомфорт и сохраняет приборы и детали от разрушения.

Пример электротехнической стали

Количество легирующего элемента формирует свойства ферросплава и влияет на качественные характеристики. Но с добавлением кремния свыше 4,38% сталь приобретает крупнозернистую структуру, что повышает ее твердость и хрупкость, снижает пластичность и прочность. Кремний гарантирует стабильность магнитных свойств, снижает время ее старения.

Легирование алюминием применяют при производстве спокойных сталей для удаления со сплава кислорода, который образует в материале пустоты, снижает прочность, повышает хрупкость.

Содержание кремния строго регламентируется стандартами и нормативными документами и колеблется в зависимости от назначения и вида материала от 0,8% до 4,8%.

Свойства электротехнической стали

Изменения, связанные с добавлением кремния, улучшают свойства электротехнической стали:

  • Чем выше удельное электрическое сопротивления, тем больше способность материала препятствовать прохождению электротока. Это снижает его потери и препятствует образованию вихревых токов, которые вызывают нагрев сердечника и защитных устройств электротехники.
  • У магнито-мягкого ферросплава из которого изготавливают трансформаторы, генераторы, контролеры, реле, передатчики, должна быть низкая коэрцитивная сила. Для стали, которую используют для производства магнитопроводов, сердечников и магнитов максимально высокая. Значение коэрцитивной силы показывает напряженность внешнего магнитного поля, которое приводит к полному размагничиванию стали. Ее повышают путем увеличения содержания кремния.
  • Петля гистерезиса характеризуется показателем ширины. Чем она шире, тем больше времени потребуется электродетали для восстановления своих изначальных параметров. При снижении ширины уменьшается временный промежуток для восстановления первоначальных значений и снятия механических напряжений.
  • Магнитная проницаемость характеризует способность магнитных моментов электронов ориентироваться параллельно при воздействии внешнего магнитного поля. Увеличение коэффициента магнитной проницаемости приводит к уменьшению потерь на вихревые токи, снижение петли гистерезиса. Коэффициент зависит от величины внешнего магнитного поля.
  • Толщина выпускаемых листов трансформаторной стали варьируется от 0,05 до 2 мм.

Перечисленные свойства обеспечивают надежную работу электротехнических деталей, изготовленных из ферросплава и увеличивают срок их эксплуатации.

Производство ЭТС

Электротехническую сталь выплавляют в доменных печах при температуре 1500-16500 С методом полного окисления, при котором до минимума снижается содержание кислорода и вредных примесей в материале. Получают спокойную сталь, которую разливают на слитки или платины весом от 0,5 т или плиты размером 140Х630 мм и 140Х1000 мм.

Наиболее востребованные марки нелегированной стали: 10880, 10895, 10850, 10860, 11880, 11895, 20880, 21880, 21895 и другие, где первая цифра указывает на класс согласно виду обработки давлением:

  • Цифра 1 (горячекатаная и кованая),
  • Цифра 2 (калиброванная) показывает, что сталь подверглась дополнительной обработке методом холодного волочения с изменением размера заготовки с помощью обжатия валками.

Вторая цифра показывает содержание кремния в заготовке:

  • 0 – нелегированная с содержанием кремния до 0,03% без установленного коэффициента старения (изменения свойств металла с течением времени),
  • 1 – установлен коэффициент старения, то есть гарантированно отсутствие изменения свойств и микроструктуры материала.

Цифра 8 указывает на основной качественный показатель, для данного вида это коэрцитивная сила.

Четвертая и пятая цифры устанавливают количественный показатель коэрцитивной силы для данного класса стали в целых единицах ампер/метра.

Виды, ферромагнитные свойства и физические показатели качества формируются в процессе прокатки заготовок в тонкие листы или ленты.

На этапе получения из стальных заготовок листового проката используют две технологии производства: горячекатаную и холоднокатаную обработку.

Горячекатаный метод предполагает предварительный нагрев слябов до температуры 800-13000 С. Затем нагретые заготовки подаются на прокатный стан. Прокатный стан представляет собой набор чередующихся валков с разной толщиной зазора между ними. Разогретая заготовка, проходя поочередно между ними, под давлением с помощью пластической деформации изменяет толщину с 7,5 мм-60 мм до 0,05 мм-2 мм. Предварительный нагрев повышает пластичность материала, но при этом повышенная температура изменяет свойства стали.

Горячекатаные электротехнические стали содержат максимально возможное количество кремния от 3,5% до 4,5%. Она имеет крупнокристаллическую структуру с хаотичным расположением зерен, что снижает ее магнитные характеристики. После прокатки физические свойства одинаковы во всех направлениях, поэтому горячекатаная сталь бывает только изотропной.

Холоднокатаную электросталь получают при температуре окружающей среды в два этапа. На первом этапе листовой прокат вальцуют толщиной более 0,5 мм. Затем сталь разрезают на листы или сворачивают в рулон и проводят отжиг при температуре 1150-11800 С с последующей прокаткой до необходимой толщины. Холоднокатаный прокат бывает изотропным и анизотропным. У анизотропных материалов физические свойства усиленные по ходу движения валков, что приводит к строгому структурированию электромагнитных потоков по горизонтальной оси зерен металла.

Виды и химический состав стали

Для улучшения адгезии и антикоррозийных свойств изделия из ЭТС покрывают слоем изоляции, который не влияет на магнитные свойства и способность пропускать электрический ток. К ним относятся покрытия на основе эмалей, лаков, стеклоэмали и полимеров.

В зависимости от содержания кремния сталь делится на:

  • Трансформаторную с содержанием кремния от 3,0% до 4,5%,
  • Динамную со степенью легирования кремнием от 0,8% до 2,5%.

Сталь считается нелегированной если содержание кремния не превышает 0,3%. Помимо него в состав электротехнической стали нелегированной входят: Mn до 0,3%, S минимум 0,03%, Р до 0,02% и Сu до 0,3%.

Магнито-мягкая легированная сталь помимо кремния 0,2% содержит до 0,3% марганца, от 15,5 до 16,5% хрома, 0,3% никеля, от 0,01% до 0,015% серы, фосфора соответственно не белее 0,015%, молибдена 0,1% и 0,2% титана.

Электротехническая трансформаторная сталь легируется силицидом железа FeSi. С его помощью восстанавливаются оксиды железа, углерод переходит в графит, сплав освобождается от кислорода, который оказывает негативное влияние на структуру металла и его магнитные свойства.

Трансформаторное железо производят методом горячего и холодного проката. Количество марок достигает 79, с заданными свойствами удельного сопротивления, противостояния образованию вихревых магнитных полей, узкой петлей гистерезиса, высокой индукцией. Легированные изотропные материалы идут на изготовление высокоточного силового оборудования: трансформаторов, выпрямителей, генераторов, электродвигателей.

Трансформатор представляет собой устройство с несколькими обмотками, который с помощью электромагнитной индукции меняет величины переменного тока и напряжение. Преобразование проходит без изменений частоты и мощности электротока.

Собирают сердечник трансформатора из тонких пластин. Металлическая буква Е или металлическая буква Ш, кто под каким углом рассматривает составляющую сердечника, изготавливается из сернистой стали. Сталь 3414 с содержанием кремния 2,8-3,8% холоднокатаная анизотропная, плотностью 7650 кг/м3, толщиной 0,35-0,5 мм, с удельными потерями 1,1-1,5 Вт/кг.

Динамная сталь используется для изготовления слаботочной продукции, к которой относятся дешевые электротехнические изделия для всех видов промышленного оборудования и электроприборов для быта.  Наиболее широко применяемая марка сталь 2212. Это сернистый, изотропный холоднокатаный прокат толщиной 0,5-0,65 мм, плотностью 7800 кг/м3, содержанием кремния 0,8-1,8%.

Цели применения электротехнических сталей связаны с ростом использования электроэнергии. Ее необходимо транспортировать потребителю с наименьшими потерями, без изменения заданных параметров электросетей с различных источников ее производства.

Пункты приема в ближайших городах области

Применяемые материалы | Трансформаторы малой мощности | Архивы

Страница 5 из 19

ГЛАВА III
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
§ 5. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Магнитный материал сердечника имеет две основные характеристики: химический состав, определяемый маркой материала, и толщину листа или ленты. Выбор того и другого зависит от предъявляемых к трансформатору требований — габаритных показателей, экономичности, стоимости. Так, для снижения потерь в сердечнике на вихревые токи выбирают материал меньших толщин. В настоящее время находят применение материалы очень широкого диапазона значений толщины — от 0,5 мм до 0,02 мм. Снижение потерь в сердечнике может быть достигнуто и применением соответствующих марок материала.
От выбранной марки зависит также величина необходимой намагничивающей силы (н. с.), т. е., в конечном итоге, тока холостого хода. Применение качественных материалов позволяет выполнить при заданной мощности трансформатор меньших габаритов и веса или с большим к. п. д. (в ряде случаев это приводит к увеличению стоимости трансформатора).
Длительное время для изготовления сердечников силовых трансформаторах малой мощности использовали исключительно трансформаторные стали горячей прокатки с различным содержанием кремния. Подобные стали широко применяют и сейчас. Это стали марок Э41, Э42, Э43, Э44 (по ГОСТ 802—58). Из них первые три предназначены преимущественно для частоты 50 Гц, а стальЭ44 — для частот 400 Гц и выше. Они выпускаются в листах с размерами сторон от 600 X 1500 мм до 1000 X 2000 мм.
В последние годы отечественная промышленность освоила выпуск холоднокатаных трансформаторных сталей марок «Э» (распространенное название ХВП). Эти стали обладают пониженными удельными потерями, высокой индукцией насыщения и относительно высокой магнитной проницаемостью в средних и сильных полях, т. е. при больших индукциях. Это особенно ценно для силовых трансформаторов. Получены холоднокатаные стали и с повышенной магнитной проницаемостью в слабых полях (для входных трансформаторов и ряда других случаев). Особенностью холоднокатаных сталей является наличие магнитной текстуры, т. е. преимущественность магнитных свойстз в определенном направлении, именно вдоль направления проката. Поэтому их применение полностью оправдывает себя лишь в тех случаях, когда конструкция сердечника обеспечивает совпадение направлений магнитного потока и магнитной текстуры вдоль всей длины магнитной линии. Это обстоятельство и вызвало, в частности, к жизни конструкции ленточных сердечников.
Холоднокатаные стали выпускают как в листах, так и в виде длинных рулонов или лент. Отечественные стали холодной прокатки получили по ГОСТ 802—58 наименования Э310, Э320, ЭЗЗО в толщинах 0,35—0,5 мм, Э340 — в толщине 0,2 мм. По проекту ГОСТ на ленточную холоднокатаную сталь последняя именуется как Э31, Э32, ЭЗЗ в толщинах 0,35—0,5 мм\ Э31 —Э34 — в толщине 0,2 мм\ Э34, Э35, Э36 — в толщинах 0,05—0,15 мм. Лента выпускается в стандартных ширинах: 5; 5,6; 6,3; 6,5; 7,1; 8; 9; 10; 11,2; 12; 12,5; 14; 15; 16; 18; 20; 22,4; 25; 28; 32; 35,5; 40; 45; 50; 56; 64; 71; 80; 90; 100 мм.
Разработана прецизионная холоднокатаная сталь ЗСТА, требующая усложненной технологии, но обладающая улучшенными свойствами. В зарубежной литературе холоднокатаную сталь часто называют гайперсил.
Внедрение холоднокатаной стали в области трансформаторах малой мощности идет быстрыми темпами. Поскольку стоимость холоднокатаной стали лишь немного превосходит стоимость горячекатаной, а при больших масштабах производства может стать даже ниже, условия для ее распространения весьма благоприятны.
Для трансформаторов повышенных частот, а также различных входных, выходных, импульсных находят применение в виде листов и лент специальные сплавы железа и никеля с различными присадками марок 50Н, 80НХС, 79НМ и др. Первый из них имеет наивысшую индукцию насыщения, второй и третий — минимальные удельные потери. Новый сплав ЗЗНКМС хорошо сочетает оба эти качества. Перспективен благодаря своей дешевизне и достаточно высоким магнитным свойствам на повышенных и ультразвуковых частотах, особенно в части магнитной проницаемости, сплав железа с алюминием — алфенол. Сочетанием высокой начальной и максимальной магнитных проницаемостей отличаются сплавы 74НМД (50Х 103/150X 103) и супермаллой (105/106).
Для импульсных трансформаторов могут использоваться также железоникелевые сплавы с высоким электросопротивлением 38НС, 42НС, 50НХС. Все перечисленные здесь и выше сплавы являются материалами нетекстурованными.
На высоких частотах используют магнитодиэлектрики и оксидные ферромагнетики, называемые обычно оксиферами или ферритами. Последние начинают применять также для импульсных трансформаторов.
Основные свойства отожженных магнитных материалов на переменном токе, необходимые при расчете различных трансформаторах малой мощности, приведены в табл. 2—5. Для полноты в таблицах указаны и отдельные характеристики на постоянном токе. Для выражения приведенных в таблице величин удельных н. с. Н _ через намагничивающую мощность Q (ва/кг) и наоборот можно пользоваться зависимостью
 

где Yc — удельный вес материала, г/см3.
Табл. 2—5 составлены по материалам: ГОСТ 802—58, проекту I ОСТ на ленточную сталь, техническим условиям на ленточную сталь, на железоникелевые сплавы, а также по результатам проведенных исследовательских работ и литературным данным.

Свойства трансформаторных сталей на частоте 50 Гц                                        Таблица 2


Сталь

Свойства на постоянном токе

Свойства на переменном токе при 50 Гц

Вид

.Мар
ка

Тол
щина,
мм

Индукция В, гс

Начальная магнитная проницаемость fx0, гс/э

Напряженность в действующих значениях Я~, а/см

Удельные потери рг вт/кг

Напряженность Я=, а/см

В, гс

В, гс

10 | 25

10 000

15 000 | 17 000

10 000

15 000

17 000

Горячекатаные (уд. вес 7с = 7,55)

Э41

0,5
0,35

13 000

14 600

350—400

1,7

11

1,55
1,35

3,5
3,0

Э42

0,5
0,35

12 900

14 500

350—400

1,7

11

1,4
1,2

3,1
2,8

Э43

0,5
0,35

12 900

14 400

350—400

1,7

11

1,25
1,05

2,9
2,5

Э43а

0,5
0.35

12 900

14 400

350—400

1,7

11

 

1,15
0,9

2,7
2,2

 

Холоднокатаные (уд. вес 7с=7,65)

Э310,
Э31

0,5
0,35
0,2

16 000 16 000 14 500

17 500 17 500 17 000

500

0,7

2,5

6

1,1
0,8

2,45
1,75
1,5

 2,5
2.2

Э330,
ЭЗЗ

0,5
0,35
0,2

17 000 17 000 16 500

18 500 18 500 18 200

600—700

0,5

1,8

4

0,8
0,6

1,75
1,3
1,2

2,5
1,9 : 1,8

Лучшие партии горячекатаной стали

0,35

1

7

0,95

2,2

Лучшие партии холоднокатаной стали

0,35

1500

0,3

0,6

2,5

0,45

1,0

Таблица 3


Сталь

Свойства на постоянном токе

Свойства на переменном токе при 400 Гц

Вид

Мар
ка

Тол
щина,
мм

Индукция В, гс

Напряженность в действующих значениях а/см

Удельные потери pt , вт]кг

Напряженность // = , а/см

В, гс

В, гс

 

 

 

10

25

7 500

| 10 000

15 000

17 000

7 500

10 000

15 000

Горячеката
ная

Э44

0,35
0,2
0,1

13 000 12900 12 800

14 000 14 200 14 000

2,8

5

18

10,7
7,2
6

19
12.5
10.5

30

 

934

0,2
0,15
0,1
0,08
0,05

16 000 14 500 14 500 14 500 14 500

17 000 17 000 17 000 17 000 17 000

0,7

2,8

6,5

11
10
10
10
10

23
23
22
22
21

Холодно
катаные
рулонные

ЭЗБ

0,15
0,1
0,08
0,05

15 500

17 500
1

0,6

2,6

6

9
8.5
8.5
8.5

20
19
19
19

 

Э36

0,15
0,1
0,08
0,05

16 500

18 200

0,5

2,5

5

8
7.5
7.5
7.5

19
17
17
16

Лучшие партии холоднокатаной стали

0,1

0,35

0,7

2,8

6

14

Примечание. Сталь ЗСТА имеет потери на 15—20% меньшие, чем сталь ЭЗб.

 

 

 

 

Свойства трансформаторных сталей на частоте 400 Гц

Материал

Общие свойстваСвойства на переменном

Вид

Удельный вес, г/см3

Марка

Толщина, мм

Индукция насы- щения Bs , гс

Коэрцитивная ста Нс , э

400

Но»
гс/э

^тах*
гс/э

Удельные потери, вт/кг

В, гс

3000

5000

10 000

Сталь
горячекатаная

7,55

Э44

0,05
од

-19 000

-1,2
~1

300
350

2,7
1.2

7
3

25
10,5

Сталь
холоднокатаная

7,65

Э35

0,2
0,15
0,08
0,05
0,02

~21 000

0,25
0,33
0,35
0,40
0,5

900
800
600
500
450

7 000 6 800 6 500 6 200 5 100

1.0
0,9
0,8
0,8
1,2

2.4
2,3
2,1
2,1
2,6

  1.  9

8.5

  1.  10

Сплавы с никелем

8,2

50 Н

0,15
0,05

15 000

0,20
0,25

3 500 2 500

11 000 14 000

0,6
0,5

1.5
1.3

5,5
5

8,5

80НХС,
79НМ

0,10
0,05
0,02

7000-
-7500

0,04
0,05
0,06

20 000 20 000 12 500

60 000 52 000 43 000

0,2
0,15
0,2

0,5
0,45
0,55

Сплав алфенол

10-16

0,2

7000

0,05

3000

30 000

Оксидный
ферромагнетик

4,6

Феррит-400

2300

0,8

Примечания.шах»
гс/э

Удельные потери, вт/кг
В, гс

max
гс/э

3000

5000

10 000

3000

5000

10 000

300
350

9
4,3

26
11

102
38

300
350

22
17

65
41

250
145

700
600
500
450
400

5 000 4 800

  1. 600
  2. 200 5 000
  1.  3,8 3

2.6
3,5

11
9.5
7.5
6.5
8,0

43
38

  1.  26

31

450
420
380

  1. 200
  2. 500 4 600

20
15
12
10
11

50
37
30
24
25

200
150
120
95
96

3 100

6 000

2,1

5

20

2 500

3 500

8,5

20

81

2 400

12 000

1,6

4

14

2 300

7 000

4,7

11

45

15 000″ 18 500 12 300

  1. 000
  2. 000 39 000

0,7
0,6
0,5

2
1,6
1,3

8 000 16 000 12 000

10 000 20 000 30 000

3,5
2
1,3

9,5
6
4

 

 

Материал

Общие свойства

Свойства на

Нид

Удельный вес, г/см3

Марка

Толщина, мм

Индукция насыщения Bs, гс

Коэрцитивная сила Нс,э
\

 

\h>
гс/э

^шах»
гс/э

Сталь Горячекатаная

7,55

Э44

0,05
0,1

-19 000

-1,2
-1

300
350

Сталь
холоднокатаная

7,65

Э35

0,2
0,15
0,08
0,05
0,02

-21 000

0,25
0,33
0,35
0,40
0,5

400
400
360

1 200 2 500 2900

Сплавы с никелем

8,2

50 Н

0,15
0,05

15 000

0,20
0,25

1 000 2 000

1 100 4 000

8,5

80НХС,
79НМ

0,10
0,05
0,02

7000
-7500

0,04
0,05
0,06

3 000 8 000 10 500

3 000 8 000 19 000

Сплав алфенол

10-16

0,2

7000

0,05

Оксидный
ферромагнетик

4,6

Феррит-400

2300

0,8

переменном токе при частотах, Гц

 

10 000

 

50 000

Удельные потери, вт/к

 

Удельные потери, вт/кг

В, гс

гс/э

В, гс

1000

3000

5000

10 000

 

1000

3000

5000

12

92

230

 

250

240

2200

_

16

126

300

1000

220

 

 

20

200

530

2100

 

 

 

 

16

160

370

1500

И

110

250

1000

 

8

75

190

750

90

1000

2400

7

70

170

700

 

60

650

1600

11

92

220

860

500

 

_

_

4

42

85

300

1200

55

350

750

3,3

22

100

 

1000

 

 

 

1,6

15

42

2500

16

160

600

1

9

30

 

7000

3,3

90

270

1

400

130

Таблица 5

Свойства магнитодиэлектриков и ферритов

Примечание. Пограничная частота — частота, выше которой начинается падение магнитной проницаемости. Ниже этой частоты практически постоянны.

Для наглядности кривые намагничивания различных материалов на переменном токе и кривые их удельных потерь при различных частотах приведены на рис. 43 и 44.

Рис. 43. Кривые намагничивания трансформаторных сталей на переменном токе при различных частотах.
Свойства текстурованных материалов определены в направлении проката. На рис. 45 для сравнения даны значения в направлении, перпендикулярном к текстуре, для отечественной стали ХВП, Увеличение потерь составляет примерно 50%. По американским данным, рост в этом направлении больше в несколько раз, а рост потерь — в три раза. В последние годы создана новая прецизионная сталь кубической текстуры, у которой свойства вдоль и поперек отличаются весьма мало.
Поскольку трансформаторах малой мощности приходится выполнять в настоящее время на самые различные частоты, необходимо располагать характеристиками материалов в широком диапазоне частот.
При этом основной интерес представляют удельные потери. Во многих случаях необходимо также знание начальной магнитной проницаемости. Зависимости этих величин от частоты в широком диапазоне ее изменений приведены для различных материалов на рис. 46 и 47. Кривые удельных потерь приведены при некоторых фиксированных индукциях Вп. При необходимости пересчета величины потерь на другие значения индукций В можно с достаточной для практики точностью для большинства материалов и частот пользоваться квадратичной зависимостью потерь от индукции

где pi—искомые удельные потери при индукции В; рп—удельные потери при индукции Вп.
Гораздо сложнее найти зависимость между удельными потерями и частотой. Поскольку с ростом частоты усиливается влияние вихревых токов, то чем толще материал и выше рассматриваемый диапазон частот, тем сильнее с ростом частоты растут потери в материале. Зависимости эти, кроме того, различны для различных материалов, Например, для стали ХВП удельный
вес потерь на вихревые токи значительно выше, чем для горячекатаных сталей,— 80% против 60% (при частоте 50 Гц и толщине 0,35 мм).

Рис. 44. Удельные потери различных, магнитных материалов при различных частотах.
——— — холоднокатаные стали и сплавы;
—————————- — горячекатаные стали
В общем случае можно записать

(3)
Примерные значения частотного коэффициента потерь даны в табл. 6.

Ориентировочные значения частотного коэффициента потерь х


Диапазон частот, Гц

х для материалов

Э35 (ХВП) |

| 50Н |

I 80НХС

при толщине, мм

0,2 |

0,15 |

0,08 |

0,05

0,02

0,15 |

0,05

0,1

0,02

400—1500

1,7

1.6

1,55

1,2

1,2

1,4

1,15

1,75

1,2

1500—5000

1.7

1,6

1,55

1,4

1,3

1,5

1,2

1,75

1,3

Свыше 5000

1,7

1,6

1,6

1,6

1,4

1,6

1,4

1,75

1,4

Для приближенных расчетов при применении холоднокатаной стали можно принимать х = 1,5, т. е.


Рис. 45. Кривые намагничивания холоднокатаной стали ЭЗЗО 0,35 мм на переменном токе. Частота 50 Гц.
1 — поперек проката; 2 — вдоль проката.
(4)

Рис. 46. Зависимость начальной магнитной проницаемости различных магнитных материалов от частоты
Однако достоверные результаты можно получить только определением потерь на данной частоте. По величине потерь для каждой частоты существует оптимальная толщина материала. Применение более тонкого материала может не дать снижения потерь, но привести даже к их росту. Происходит это потому, что с уменьшением толщины наряду со снижением потерь на вихревые токи растут потери на гистерезис. Суммарные потери достигают минимума при некоторой определенной толщине. На рис. 48 приведена зависимость потерь от толщины при постоянных индукциях для холоднокатаной ленточной стали Э35 и сплава 50Н.
Проведенные исследования позволили определить оптимальные толщины материалов для различных частот. Выбирая


Рис. 47. Зависимость удельных потерь различных магнитных материалов от частоты.
—- холоднокатаная сталь Э35 (ХВП),
—— железоникелевые сплавы.


Рис. 48. Зависимость удельных потерь магнитных материалов от толщины при различных частотах: а — сплав 50Н; б—сталь Э35 (ХВП)

Рекомендуемые толщины магнитных материалов для различных частот


Материал

Рекомендуемые для применения толщины, мм

Частота, Гц

Импульсные трансформаторы при длительностях импульса,* мкеек

50

400—500

1
1000—2500

2500—100000

>1

0,5—1

0,25—0,5

<0,25

Э41— Э13

0,35—0,5

Э44

0,1—0,2

0,1

0,1

0,1

Э34—ЭЗб (ХВП)

0,2—0,5

0,15—0,2

0,05-0,1

0,02—0,05

0,05—0,1

0,04—0,08

0,02—0,08

0,01—0 03

БОН; ЗСТА

0,35;0,5

0,1

0,05—0,1

0,05

80НХС; 79НМ;
ззнкмс

0,35; 0,5

0,1

0,05

0,02—0,05

БОН ХС; 79HMA; 38НС

Данные ориентировочные.

толщину материала, следует учитывать также, насколько важно иметь минимальные потери в сердечнике. Например, для трансформаторов малой мощности на частоту 50 Гц потери в сердечнике начинают играть существенную роль только при больших мощностях — свыше 300— 1000 ва. В то же время сердечник из тонкого материала дороже. С учетом сказанного, ориентируясь на освоенную отечественной промышленностью номенклатуру, приводим в табл. 7 оптимальные толщины различных материалов для использования на различных частотах. Первой в каждой графе поставлена толщина, предпочтительная для трансформаторов больших, второй—для трансформаторов меньших мощностей. Прочерки в графах означают нежелательность применения данного материала на соответствующих частотах.
Заметим, что на практике для трансформаторов малой мощности на частоту 400—500 Гц широкое распространение получила холоднокатаная сталь толщиной 0,08 мм. Как видно из приведенных по результатам исследований характеристик и из табл. 7, это ничем не оправдано.
Без всякого ущерба для качества можно перейти к гораздо более дешевым и технологичным сталям толщиной 0,15—0,2 мм. Такой переход и осуществляется в настоящее время.
Дополнительно к данным табл. 7 напомним, что для трансформаторов высокой частоты наиболее рационально применение магнитодиэлектриков и особенно ферритов. Применение первых выгодно в тех случаях, когда при невысокой величине магнитной проницаемости требуется ее независимость от величины индукции.
Важно подчеркнуть, что при частотах вплоть до 100 кГц удельные потери ферритов выше, чем у лучших никелевых сплавов при малой толщине, и лишь при частотах 200—300 кГц и более потери у ферритов становятся меньшими.

Руководство по трансформаторам — Transformer Magnetics



1. Введение

Слово «трансформатор» имеет разные значения в разных областях.

Например, в одном учебном пособии по физике в колледже трансформатор определяется как «устройство используется для изменения переменной разности потенциалов от одного значения к другому». В руководстве по промышленной электронике говорится, что «любые две катушки, расположенные в таким образом, чтобы они имели взаимную индуктивность по отношению друг к другу, может быть называется трансформатором.» Недавнее руководство по электричеству для средней школы. относится к трансформатору как к устройству, «имеющему первичную и вторичную обмотку». с общим многослойным железным сердечником». Наконец, радиоучебник определяет трансформатор как устройство, в котором «две или более катушки расположены так, что энергия может передаваться от одной цепи к другой с помощью электромагнитных индукция». Из этих определений последнее является наиболее общим и всеобъемлющим.

Принимая это определение, логично разделить трансформаторы на типы, каждая классификация основана на применении.Радиоинженер думает о трансформаторах с точки зрения типов с воздушным сердечником или порошковым железом. Он часто намеренно размещает две катушки, так что лишь небольшая часть магнитного поля, создаваемого одной катушка проходит через другую. Эти катушки являются слабосвязанными. Энергетик занимается только трансформаторами с железным сердечником, так как его интерес заключается в получении очень высокая степень сцепления. Он хотел бы, чтобы все магнитные линии создается током в одной катушке, связанной со второй катушкой.С другой С другой стороны, инженер, интересующийся общей электроникой, имеет дело со всеми типами трансформаторы — от слабосвязанных типов с воздушным сердечником до различных степеней связи в трансформаторах промежуточной частоты (i-f) с силовыми трансформаторами с почти 100% сцеплением.

Теоретически степень связи или тот факт, что один трансформатор железный сердечник, в то время как другой имеет воздушное ядро, не имеет большого значения в математической лечение. К ним применимы одни и те же фундаментальные математические законы.Тем не менее, было обнаружено, что определенные методы подхода более подходят для одного случае, чем другой. Поэтому мы будем отделять трансформаторы с железным сердечником от трансформаторы без железного сердечника в нашей обработке. Поскольку мы начинаем с железного ядра типы, мы рассмотрим фундаментальные факты и уравнения, связанные с магнетизмом которые применимы к таким трансформаторам. [Для более подробного обсуждения магнетизма см. см. Advanced Magnetism and Electromagnetism под редакцией Александра Шуре.John F. Rider Publisher, Inc., 1959. ]

2. Плотность потока и напряженность магнитного поля

Характеристики намагничивания трансформатор с железным сердечником должен быть проанализирован с точки зрения двух факторов, которые вызвать значительную путаницу-H, напряженность поля (или напряженность магнитного поля) и, B, плотность потока или магнитная индукция. Чтобы получить сначала качественный концепции, рассмотрим следующее. Когда магнитное вещество, такое как железо, помещается в магнитном поле железо намагничивается, потому что оно ферромагнитно в характере.В результате этого намагничивания количество линий индукции внутри него (плотность потока, обозначенная буквой B) больше, чем количество силовые линии (напряженность магнитного поля, обозначенная буквой H). Разница между B и H для каждого конкретного случая определяется характеристиками конкретного образец железа в магнитном поле.

Если железо сильно ферромагнитно, отношение между B и H будет большим. Если железо плохого магнитного качества из-за примесей, отношение B до H будет мало.Отсюда следует, что мы можем описать природу железа по утверждению: B » = H (1)

, в котором µ является константой для данного образца и называется его проницаемостью. Таким образом, в любом данном магнитном веществе имеется в µ раз больше линий индукции так как есть силовые линии. Таким образом, константа µ является символом, представляющим легкость, с которой материал может быть намагничен.

3. Обзор магнитных блоков

Хотя система измерения мкс (метр-килограмм-секунда) лучше к системе cgs (сантиметр-грамм-секунда) во многих важных аспектах, cgs Система встречается во многих современных учебниках и статьях.Поэтому мы просмотрите детали обеих систем и обсудите коэффициенты преобразования, которые разрешить переход из одной системы в другую.

Напряженность магнитного поля (Гн). Измеряется напряженность магнитного поля силой, действующей на единичный полюс, помещенный в поле. В системе СГС единицей напряженности магнитного поля является эрстед. Он определяется как интенсивность магнитного поля, в котором на единичный магнитный полюс действует сила я дин.В системе мкс единицей напряженности магнитного поля является ампер. оборот на метр. Этот блок основан на напряженности поля внутри соленоида. из N витков и длиной L метров, через которые протекает ток в i ампер. его обмотка.

Н = Ni/л (2)

Из уравнения (2) видно, что катушка, имеющая, скажем, 100 витков и длину 10 см (0,1 метра) и ток в 1 ампер, протекающий через него, будет иметь напряженность поля в его вакуумном или воздушном ядре H = 100 x 1.7 веберов на амперметр (6)

4. Проницаемость свободного пространства

В системе СГС проницаемость свободного пространства (и очень близко к проницаемости воздуха при нормальном атмосферном давлении) принимают за единицу.

Это означает, что напряженность поля в одну эрстеду создает плотность потока в воздуха одного гаусса. Следовательно, уравнение (1) можно переписать как: B = µ.H (7)

По соглашению проницаемость свободного пространства обозначается символом u_o, поэтому: (8)

Таким образом, проницаемость свободного пространства равна I гаусс/эрстед.7 веберов на амперметр.

5. Относительная проницаемость

Часто удобно говорить об относительной проницаемости или соотношении проницаемость вещества для проницаемости свободного пространства. То есть:


и=и/и_о (9)

, в котором µ. — проницаемость вещества, а u_o — проницаемость свободного пространства. Поскольку оба выражения в правой части уравнения равны приведенная в тех же единицах, относительная проницаемость является чистым числом.Для немагнитных материалы, u_r приближается к единице; для ферромагнитных веществ часто выполняется до десятков тысяч.

Ни проницаемость, ни относительная проницаемость не являются постоянными для любого образца из магнитного материала. Проницаемость зависит от магнитной истории конкретный образец и степень, в которой он уже намагничен в время проведения измерения.

Пример 1. Чему равна относительная проницаемость куска железа, в котором плотность потока 1.-7) 1 200

Обратите внимание, что «железные» сердечники трансформатора (действительно высококачественная кремнистая сталь или другие специальные сплавы, такие как Hypersil) имеют относительную проницаемость до 10000. Сплав, такой как пермаллой (78,5 % никеля и 21,5 % железа) в магнитном отношении характеризуется относительной магнитной проницаемостью из более чем 80 000 человек.


Рис. 1. Аппарат для получения координат при нормальной намагниченности изгиб.

6. Кривые намагничивания

Непостоянство проницаемости ферромагнитного материала легко видно из так называемой нормальной кривой намагничивания.Чтобы получить координаты для такой кривой определяется плотность потока B в магнитном материале для различных значений напряженности поля H. Как правило, магнитный материал для тестируется в виде замкнутого тороида в форме пончика (часто называемого кольцо) и намотанные с первичной и вторичной обмоткой (рис. 1).


Рис. 2. Кривая нормального намагничивания ферромагнитного материала.

При нажатии клавиши бросок тока в первичной обмотке вызывает вторичная ЭДС, вызывающая определенный бросок баллистического гальванометра.Начиная с ненамагниченного образца для каждой координаты, первичный ток постепенно увеличивается (реостатом) и для каждого значения отмечается ход тока.

Можно показать, что напряженность поля H внутри образца пропорциональна к первичному току, а плотность потока пропорциональна гальванометру бросать. Нормальная кривая намагничивания затем получается путем нанесения этих точек на график: как показано на рис. 2.

Нормальная кривая намагничивания показывает, что отношение B/H, или проницаемость образца остается постоянным при малых напряженностях поля, так как поток плотность возрастает от 0 до примерно 1 вебера/м^2.Дальше проходимость падает. резко, затем постепенно уменьшается при более высоких значениях напряженности поля. В виде напряженность поля превышает 25 000 ампер-витков/метр (не показано на графике) образец приближается к насыщению, состоянию, в котором увеличение H не приводит к соответствующему увеличению B. На рис. 3 показана кривая зависимости плотности потока от напряженности поля, необходимой для изменения намагниченности материала между двумя значениями плотности потока B1 и B2. Кривая этого вид известен как петля гистерезиса.Обратное поле, необходимое для уменьшения плотность потока к нулю, называется коэрцитивной силой. Оставшаяся плотность потока в материале, когда положительное намагничивающее поле становится равным нулю (Br), называется остаточная плотность потока.


Рис. 3. Петля гистерезиса.

Сохраняющая способность магнитного вещества определяется как остаточная плотность потока после воздействия на него насыщающего поля. Материалы с высокой сохраняющей способностью называются магнитотвердыми и пригодны для использования в качестве постоянных магнитов.

Если сохраняющая способность низкая, материал является магнитно-мягким и пригоден для использования. в качестве основного материала в дросселях и трансформаторах.

7. Потери в сердечнике

При работе любого устройства со стальным сердечником потери в сердечнике возникают двумя путями. Основной потери в значительной степени ответственны за снижение эффективности индуктивной таких как трансформатор или дроссель, и важно, чтобы они были минимальными.

Когда переменный ток проходит через обмотки первичной обмотки трансформатора, при каждом изменении направления тока магнитные домены в материале сердечника должны переориентироваться.Во время этих инверсий тока плотность потока следует характеристика петли гистерезиса конкретного сердечника. Поскольку домены предлагают оппозицию переориентации, энергию, которая не проявляется во вторичном цепь расходуется в основном веществе. Эта потеря энергии известна как гистерезис. потеря.

Когда материал сердцевины мягкий, его удерживающая способность мала. Аналогично, принудительное сила, необходимая для возврата плотности потока к нулю, невелика. Оба эти Эффекты приводят к уменьшению площади, заключенной в петлю гистерезиса.Если бы площадь контура можно было уменьшить до нуля, потери на гистерезис были бы исчезают, так как исчезают и остаточная плотность потока, и коэрцитивная сила. Анализ показал, что фактическое значение потерь на гистерезис прямо пропорциональна площади петли.


Рис. 4. Многослойный сердечник ограничивает поток вихревых токов, разрывая электрическая цепь под прямым углом к ​​изменяющемуся магнитному полю.

Когда устройства с железным сердечником работают нормально, потери на гистерезис одинаковы для каждый цикл переменного тока, независимо от его частоты.Таким образом, с увеличением частоты в той же пропорции растут гистерезисные потери. Таким образом, чтобы сохранить гистерезис потери на низком уровне, материал сердечника должен быть достаточно мягким, чтобы имеют небольшую площадь контура и частота должна быть относительно низкой. При 60 Гц, потери в обычных трансформаторных «железных» сердечниках сносно малы; но при частоте 400 Гц они могут увеличиваться до такой степени, что работа прекращается. достижимый. Именно по этой причине в 400 используются специальные материалы сердечника. оборудование Гц.2 R мощность потребляется в основном, где он не может отображаться как полезный выход во вторичном схема. Вихревые токи текут под прямым углом к ​​изменяющемуся потоку, так как максимум ЭДС всегда индуцируется в проводнике перпендикулярно направлению поле. Использование тонкослойного материала сердцевины (каждая пластина изолирована электрически от соседнего шеллаком, лаком или оксидной окалиной) может снизить потери на вихревые токи до достаточно низкого значения. Потому что индуцированный токи в сердечнике текут под прямым углом к ​​полю, слои всегда ориентированы параллельно полю, как показано на рис.4.

Как теоретические, так и практические соображения позволяют нам разработать уравнение посредством чего можно рассчитать потери на вихревые токи в ваттах.

f2B2t Потери= k -R— (10)

, где f = частота переменного тока в обмотке катушки, B = плотность потока переменного тока, t = сердечник толщина ламинирования, R = удельное сопротивление материала сердцевины и k = пропорциональность константа, зависящая от единиц, используемых в уравнении. Из уравнения (10) , видно, что потери на вихревые токи в данном трансформаторе прямо пропорциональна квадрату частоты, квадрату плотности потока переменного тока, и среднюю толщину каждого слоя; и обратно пропорциональны к удельному сопротивлению материала сердечника.2 потери в первичном проводе) и потери в сердечнике.

Первичное сопротивление затем определяется с помощью омметра и первичного тока. измерял амперметром. Сумма потерь на гистерезис и вихревые токи разница между потерями, полученными с помощью ваттметра и рассчитанные потери меди.

Для индивидуального определения гистерезиса и потерь на вихревые токи мощность должен быть доступен источник, напряжение и частота которого являются переменными. процедура следующая:

А.Сумма потерь в сердечнике получается описанным выше методом, но трансформатор должен быть нагружен до его номинального вторичного тока, так что плотность потока в сердечнике указана производителем.

B. Потери в сердечнике на нескольких более низких частотах, но при той же плотности потока затем определяется. Плотность потока можно поддерживать на постоянном уровне, уменьшая приложенное напряжение в той же пропорции, в которой частота уменьшенный. Поскольку плотность потока обратно пропорциональна частоте приложенной ЭДС, уменьшая напряжение ступенчато с уменьшением частоты обеспечивает равномерную плотность потока на протяжении всего испытания.

C. Затем наносят потери в сердечнике за цикл в зависимости от частоты, при этом потери в сердечнике обрабатывается как зависимая переменная и откладывается по оси Y графика.

D. Следующим шагом является экстраполяция кривой на нулевую частоту. Ядро потери за цикл при нулевой частоте — это гистерезисные потери за цикл для конкретного значение B сохраняется во время измерения. Потери на вихревые токи исчезают при нулевой частоты, так как без переменного магнитного поля не может быть индукции. поле.С другой стороны, остаточный поток и коэрцитивная сила все еще существуют, поэтому что гистерезисные потери при нулевой частоте имеют вполне определенный смысл.

E. Затем получают гистерезисные потери при нормальной рабочей частоте. от произведения гистерезисных потерь за цикл и частоты нормально использовал.

F. Наконец, потери на вихревые токи определяются путем вычитания гистерезиса потери на нормальной рабочей частоте из полученных общих потерь в сердечнике на этапе А.

Г.Формы тока и напряжения в трансформаторе

Праймериз В хорошо продуманном трансформатора, можно заметить, что, хотя приложенное напряжение может быть идеально синусоидальный, первичный ток (вторичный без нагрузки) далек от синусоидальный по форме. Это происходит из-за эффектов гистерезисных потерь.

Рассмотрение первичной обмотки трансформатора как последовательно включенной индуктивности с генератором переменного тока мы можем вывести соотношение, данное в уравнении (11). eu – напряжение генератора, R – сопротивление обмотки, icf, – ток возбуждения в индуктивности, е — противоЭДС, развиваемая в катушка.8 х дт (12)

Если трансформатор хорошо сконструирован, его первичное сопротивление будет довольно мало, а индуктивное сопротивление достаточно велико, чтобы поддерживать индуцированный ток id> совсем маленький. Произведение Ri¢ обычно намного меньше входного напряжение генератора e0

Это означает, что индуцированное напряжение e1 будет почти таким же, как приложенное Напряжение. Следовательно, если e0 является синусоидальным, e1 будет очень близко приближаться к форму синусоиды.


Рис.5. Форма волны возбуждающего тока

В первичной обмотке правильно спроектированного трансформатора.

Из уравнения (12) мы видим, что форма волны переменного магнитного потока в ядре также почти синусоидальна, так как они прямо пропорциональны. Однако форма петли гистерезиса препятствует возникновению синусоидального потока. создается синусоидальным током. Следовательно, ток возбуждения не синусоидальный, но имеет форму, подобную показанной на рис. 5. Этот ток содержит составляющую то есть в фазе с наведенным напряжением и составляющая, которая отстает индуцированное напряжение на 90°.Синфазную составляющую тока обычно называют to как ток потерь в сердечнике; противофазная составляющая известна как намагничивающая Текущий.

10. Экранирование трансформатора

Экран трансформатора часто необходим для ограничения магнитного поля заданной области пространства или для предотвращения ощущения воздействия поля в какой-то другой области. Блуждающие магнитные поля вызывают гудение в звуковом оборудовании, создавать обратную связь и нестабильность в высокочастотных устройствах, а в противном случае давать привести к нежелательным эффектам сопряжения.

D-c и низкочастотные поля лучше всего отводятся защитным материалом из металлов с высокой проницаемостью. Готовый экран должен образовывать непрерывный магнитный путь для отводимого потока.

Для этой ситуации индуктивность данной обмотки будет увеличена, т.к. экран представляет собой путь потока с более низкой проницаемостью, чем воздух, который он заменяет. Это особенно верно для высокочастотных катушек с воздушным сердечником, которые имеют мало индуктивность в первую очередь.

В диапазонах промежуточных частот (i-f) и радиочастот (r-f) наиболее эффективное магнитное поле состоит из хорошего электрического проводника, такого как медь или алюминий.Переменный магнитный поток, проходящий в металл, вызывает вихревые движения. токи, которые, в свою очередь, вызывают магнитный поток, противодействующий входящему поток (закон Ленца). Таким образом, ограничивающее действие в этом случае возникает из-за противодействующие силовые воздействия, а не новые пути, создаваемые магнитным экраном. материал. Вихретоковый экран должен быть тщательно притерт и припаян (или сварные) в конструкции, чтобы свести к минимуму общее электрическое сопротивление. Алюминиевый или медный экран оказывает обратное влияние на индуктивность.Это вызывает индуктивность уменьшается из-за уменьшения проницаемости пути обеспечивается щитом.

Электростатическое экранирование обычно менее критично, чем магнитное экранирование. Любой металл, даже с открытой сеткой, будет, если его тщательно заземлить, вообще обеспечивают адекватную электростатическую защиту. Когда отдельные обмотки трансформатора должны быть экранированы друг от друга, достаточно обернуть одним слоем фольги вокруг внешней стороны самой внутренней обмотки и заземлите ее в одном месте. обертку необходимо разрезать так, чтобы не было нахлеста, так как нахлест привести к короткому замыканию.


Рис. 6. Экран Фарадея уменьшает емкостную связь между обмотками трансформатора.

Часто встречается между обмотками антенной системы с индуктивной связью. это особый тип щита, известный как щит Фарадея. Так как гармоники излучается (или принимается) в основном за счет емкостной связи между катушкой антенны и резонансный контур, минимизация гармонических эффектов может быть достигнута установив связь так, чтобы она была полностью индуктивной.(См. рис. 6.) А Экран Фарадея должен быть сконструирован таким образом, чтобы не было полных электрических помех. пути, по которым могут протекать вихревые токи. Типичный подход к проблеме показана на рис. 6. Неизолированные проволоки, расположенные на расстоянии их собственного диаметра друг от друга, зацементированы. к листу полистирола параллельными рядами. Затем они соединяются вместе электрически вдоль одного конца, припаяв их к шинному проводу.

Провод шины заземлен на общую землю системы только с одной стороны.

11.ВИКТОРИНА

1. Тщательно опишите разницу между плотностью потока и напряженностью магнитного поля.

2. Дайте определение магнитной проницаемости через плотность потока и напряженность магнитного поля.

3. Просмотрите значения следующих единиц, дав определения каждой из них и каталогизировав их. их в любой системе cgs или mks: (a) эрстед, (b) максвелл, (c) ампер-виток на метр, (d) гаусс, (e) вебер и (e) вебер на квадратный метр

4. Для какой среды напряженность поля в 1 эрстед создает плотность потока гаусса? Какова проницаемость этой среды?

5.7 веберов на амперметр?

7. Какова относительная магнитная проницаемость образца магнитного материала в плотность потока 6 веберов на квадратный метр создается напряженностью поля 2000 ампер-витков/метр?

8. Что понимается под коэрцитивной силой в петле гистерезиса?

9. Назовите и опишите источник потерь в сердечнике трансформаторов.

10. Опишите метод определения общих потерь в сердечнике. Развернуть это описание для определения отдельных потерь на гистерезис и вихревых токов.


См. также:

Руководство по промышленным силовым трансформаторам

ТРАНСФОРМАТОРЫ : Основные принципы Промышленные трансформаторы

Проницаемость

Проницаемость — это способность поддерживать формирование магнитных полей в материале.

Проницаемость измеряется в Гн/м (Генри/м) или ньютонов/ампер 2 (Н/Д 2 ) .

Проницаемость свободного пространства

Проницаемость свободного пространства µ 0 (постоянная проницаемости или магнитная постоянная) равна

µ 0 = 4π 10 −7

    ≈ 1.257 10 −6 (H/m, N/A 2 )

Относительная проницаемость

Относительная проницаемость – это отношение проницаемости конкретной среды к проницаемости свободного пространства µ 0 0

μ R = μ / μ 0 (1)

, где

μ R = относительная проницаемость

µ = проницаемость среды (Гн/м)

Наименьшая относительная магнитная проницаемость парамагнитного материала равна 1.0 — и магнитный отклик материала такой же, как «свободное пространство» или полный вакуум.

1 1, 1,000265 0,99999976
Medium 1 проницаемость
— μ —
(H / m) 1 0 относительная проницаемость
— μ / μ

4 0 —
1
Air 1,25663753 10 −6 1,00000037
Алюминий 1,256665 10 −6 000022
AusteniciTic Нержавеющая сталь 1) 1.260 10 -6 — 80264 -6 — 80264 -6 — 80264 — 7 1.003 — 7
Bismute 1.25643 10 -6 0.999834
Углеродистая сталь 1.26 10 -4 -4 -4 100
2 2.3 10 -2 18000
Медь 1.256629 10 -6 -6 -6 0,999999
Феррита (никель цинковый) 2.0 10 -5 — 8,0 10 -4 16 — 640375
1.26 10 -3 — 2.26 10 — 2.26 10 -3 1000 — 1800
1.2566371 10 -6 10 -6 1
Утюг (99,8% чистым) 6.3 10 — 3 5000
Железо (99.95% чистое fe отжигается в h) 2.5 10 -1 -1 200000 200000
Мартенситная нержавеющая сталь (отожженные) 9.42 10 -4 — 1.19 10 -3 750 — 950
Мартенситная нержавеющая сталь (закаленные) 50375 5.0 10 -5 — 1.2 10 -4 -4 40 — 95
Nanoperm 1.0 10 -1 80000
Neodymium магнит 1.32 10 -6 1.05 1,05
Nickel 1.26 10 -4 — 7.54 10 -4 100 — 600
Permalloy 1.0 10 -2 8000
Платиновый 1.256970 10 -6
сапфир 1,2566368 10 -6
Сверхпроводники 0 0
Тефлон 1.2567 10 -6 -6 1
Patuum 0 ) 4π 10 -7 1
70
Вода 1.256627 10 — 6 0.999992 0.999992 9999992
Wood 1.25663760 10 -6 -6 1.00000043

1) Проницаемость аустенитных нержавеющих сталей не похожа на ферритовый, мартенситический и дуплекс из нержавеющей стали.Аустенитная сталь может быть классифицирована как парамагнитная с относительной магнитной проницаемостью, приближающейся к 1,0 в полностью аустенитном состоянии. Низкая проницаемость позволяет использовать аустенитную сталь там, где требуется немагнитный материал.

Экспериментальное исследование магнитной проницаемости мягкого полимерного композита, наполненного включениями, для трансформаторов с мягким сердечником

https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2021.107430Get rights and content магнитных включений, наполненных полимером, показывает пренебрежимо малое отклонение от испытательных частот (100 кГц-1МГц).

Полимер с CIP-наполнителем представляет собой потенциальный композитный материал для использования в трансформаторах с мягким сердечником.

При работе с высокими частотами необходимо учитывать скин-эффект.

Abstract

Магнитная проницаемость трех видов включений (карбонильное железо, ферроферрооксид, сплав NiFe), наполненных полимером (полидиметилсилоксан), исследована при комнатной температуре с использованием схемы Бака для динамического испытания и магнитометра с вибрирующим образцом ( VSM) для статического испытания.В отличие от традиционного метода измерения с использованием анализатора импеданса, самодельная схема может генерировать максимальный испытательный ток с амплитудой в амперах на высоких частотах для имитации рабочего состояния трансформатора. В настоящей работе рассматривается влияние содержания включений (от 0 об.% до 33 об.%) и частот тестирования (100 кГц-1 МГц). Экспериментальные результаты проницаемости сравниваются с теоретическими предсказаниями в предыдущих работах. Можно сделать три основных вывода: во-первых, магнитная проницаемость увеличивается с добавлением включения; Во-вторых, по мере увеличения частоты испытаний проницаемость композитного материала остается постоянной, не проявляя явной зависимости от частоты испытаний; В-третьих, тип магнитного включения мягко повлияет на проницаемость композиционного материала.В этой работе систематически исследуется проницаемость магнитных материалов на полимерной основе, и результаты полезны для применения магнитоактивных эластомеров в трансформаторах с мягким сердечником.

Ключевые слова

Магнитоактивные эластомеры

Магнитная проницаемость

Частота

Объемная доля

Трансформатор с мягким сердечником

Рекомендуемые статьи

© 2021 The Authors Опубликовано Elsevier Ltd.

electromagnetism — Почему сердечники трансформаторов сделаны из железа, а не из никеля, когда относительная магнитная проницаемость выше для никеля?

Конкретно по вашему вопросу ответ заключается в том, что повышенная проницаемость никеля не так важна для силового трансформатора.

Проницаемость материала просто измеряет предпочтение потока через сердечник, а не утечку через воздух вокруг катушек и обход сердечника. Чем больше просачивается поток, тем меньше связь между катушками и эффективность трансформатора снижается (просачивающийся поток проявляется как паразитная индуктивность, для возбуждения которой требуется реактивный ток).

Однако, если у нас есть, скажем, 1 Вт потока, создаваемого первичной катушкой, и площадь пути утечки аналогична площади сердечника (огромное упрощение, но, вероятно, недалеко), то использование железного сердечника около 1/ 200Wb флюса утечет.С никелевым сердечником это уменьшится до 1/600 Вт. Но 0,5% в любом случае не так уж много и вносит лишь небольшой вклад в электрические потери (из-за требуемого дополнительного реактивного тока). Если вас беспокоят электрические потери, их можно легко компенсировать, увеличив размер провода, что будет намного дешевле, чем переход на никель (или, что более вероятно, сплав никеля и железа 50/50, как было отмечено в других ответах, чистый никель имеет меньшая плотность потока насыщения).

Интересно, что основная ситуация, когда повышенная проницаемость полезна, связана с магнитным экранированием, и именно здесь вы обнаружите, что никелевые сплавы широко используются.В экранирующем приложении у вас слабое магнитное поле, и вы хотите максимально уменьшить утечку. В этом приложении 3-кратное увеличение проницаемости имеет огромный эффект, поскольку это означает, что намного больше потока рассеяния будет проходить через экран. Фактически это означает, что щит может быть либо на 300% эффективнее при той же толщине, либо сделан на 30% толщины для того же эффекта. А с передовыми сплавами, такими как мю-металл, мы можем добиться еще большего успеха (за счет дальнейшего снижения потока насыщения).

По сути, разница в 300% важна для экранирования, но разница ~0,3% не имеет значения для силового трансформатора.

Примечание. Чтобы не усложнять и без того длинный ответ, я не рассматривал другие факторы конструкции трансформатора, такие как потери на вихревые токи (как отметил Энди Ака) или влияние более низкой плотности потока насыщения. Все это способствует тому, что мы не используем никель, но ваш вопрос касался разницы в проницаемости.

Типы материалов магнитных сердечников для трансформаторов

Силовой трансформатор имеет первичную, вторичную и третичную обмотки. Поток между обмотками приводит в действие трансформатор. Магнитопроводы используются в трансформаторах, которые служат путем потока. Сердечник может быть изготовлен из различных материалов. В этом посте обсуждаются некоторые из них.

Магнитный сердечник представляет собой материал с магнитной проницаемостью, который помогает удерживать магнитные поля в трансформаторах.Для изготовления магнитопроводов трансформаторов используются следующие типы материалов:

  • Аморфная сталь:  Это один из популярных вариантов изготовления магнитопроводов в трансформаторах. Эти сердечники сделаны из нескольких металлических лент толщиной с бумагу, которые помогают уменьшить поток вихревых токов. Сердечники из аморфной стали имеют меньшие потери, чем другие магнитопроводы, и могут эффективно работать при высоких температурах, чем стандартные ламинированные пакеты. Сердечники из аморфной стали чаще всего используются в высокоэффективных трансформаторах, работающих на средних частотах.
  • Твердый железный сердечник:  Эти сердечники обеспечивают магнитный поток и помогают удерживать сильные магнитные поля без насыщения железом. Сердечники не рекомендуются для трансформаторов, работающих на переменном токе, поскольку магнитное поле создает большие вихревые токи. Эти вихревые токи производят тепло на высоких частотах.
  • Аморфные металлы : Также известные как стекловидные металлы, эти металлы стекловидные или некристаллические. Эти металлы используются для создания высокоэффективных трансформаторов.Материалы имеют низкую проводимость, что помогает уменьшить вихревые токи.
  • Ферритовая керамика : Ферритовая керамика представляет собой керамические соединения, изготовленные из оксида железа и одного или нескольких металлических элементов. Магнитопроводы из ферритовой керамики используются в высокочастотных устройствах. Керамические материалы производятся с различными спецификациями для удовлетворения различных электрических требований. Эти керамические материалы служат эффективными изоляторами и помогают уменьшить вихревые токи.
  • Многослойные магнитные сердечники : Эти сердечники состоят из тонких листов железа, покрытых изолирующим слоем.Эти изоляторы предотвращают вихревые токи и сводят их к узким петлям внутри каждого отдельного слоя ламинирования. Более тонкое ламинирование сводит к минимуму влияние вихревых токов.
  • Сердечники из карбонильного железа : Эти магнитные сердечники изготовлены из порошкового карбонильного железа и обеспечивают стабильную работу в широком диапазоне уровней магнитного потока и температуры. Сердечники из порошка карбонильного железа состоят из небольших железных сфер, покрытых тонким изолирующим слоем. Эти сердечники помогают уменьшить влияние вихревых токов при высоких температурах.
  • Кремниевая сталь : Кремниевая сталь имеет высокое удельное электрическое сопротивление. Сердечник из кремнистой стали обеспечивает стабильную работу на протяжении многих лет. Кремниевая сталь обеспечивает высокую плотность потока насыщения. Несколько лет назад характеристики кремнистой стали были изменены химическими изменениями, и сегодня новый продукт известен как AISI тип M6. Сталь М6 обладает высокой проницаемостью и низкими потерями и используется в высокопроизводительных приложениях.

Вот короткое видео о конструкции ферритовых сердечников.

Как и любой другой металлический сердечник, вышеупомянутые магнитопроводы имеют свои преимущества и недостатки. Вы всегда можете проконсультироваться со специалистом по электрике или производителем электрического кабеля, чтобы узнать, какой из вышеперечисленных магнитных сердечников идеально подойдет для вашего трансформатора.

Типы материалов магнитных сердечников для трансформаторов

Силовой трансформатор имеет первичную, вторичную и третичную обмотки.Трансформатор приводится в движение потоком между обмотками. Магнитопроводы используются в трансформаторах, которые служат путем потока. Сердечник может быть изготовлен из различных материалов, в этом посте рассматриваются некоторые из них.

Материалы, используемые для изготовления магнитных сердечников трансформаторов

Магнитный сердечник в основном представляет собой материал с магнитной проницаемостью, который помогает удерживать магнитные поля в трансформаторах. Для изготовления магнитопроводов трансформаторов используются следующие типы материалов:

  • Аморфная сталь: Это один из популярных вариантов создания магнитопроводов в трансформаторах.Эти сердечники сделаны из нескольких металлических лент толщиной с бумагу, которые помогают уменьшить поток вихревых токов. Сердечники из аморфной стали имеют меньшие потери, чем другие магнитные сердечники, и могут легко работать при высоких температурах, чем стандартные ламинированные пакеты. Сердечники из аморфной стали чаще всего используются в высокоэффективных трансформаторах, работающих на средних частотах.
  • Твердый железный сердечник: Эти сердечники создают магнитный поток и помогают удерживать сильные магнитные поля без насыщения железом.Сердечники не рекомендуются для трансформаторов, работающих на переменном токе, поскольку магнитное поле создает большие вихревые токи. Эти вихревые токи производят тепло на высоких частотах.
  • Аморфные металлы: Также известные как стекловидные металлы, эти металлы стекловидные или некристаллические. Эти металлы используются для создания высокоэффективных трансформаторов. Материалы имеют низкую проводимость, что помогает уменьшить вихревые токи.
  • Ферритовая керамика: Ферритовая керамика представляет собой класс керамических соединений, изготовленных из оксида железа и одного или нескольких металлических элементов.Магнитопроводы из ферритовой керамики используются в высокочастотных устройствах. Керамические материалы производятся с различными характеристиками для удовлетворения различных электрических требований. Эти керамические материалы служат эффективными изоляторами и помогают уменьшить вихревые токи.
  • Многослойные магнитные сердечники: Эти сердечники состоят из тонких листов железа, покрытых изолирующим слоем. Эти изоляторы предотвращают вихревые токи и сводят их к узким петлям внутри каждого отдельного слоя ламинирования.Более тонкое ламинирование сводит к минимуму влияние вихревых токов.
  • Сердечники из карбонильного железа: Эти магнитные сердечники изготовлены из порошкового карбонильного железа и обеспечивают стабильную работу в широком диапазоне уровней магнитного потока и температуры. Сердечники из порошка карбонильного железа состоят из маленьких железных сфер, покрытых тонким изолирующим слоем. Эти сердечники помогают уменьшить влияние вихревых токов при высоких температурах.
  • Кремниевая сталь: Кремнистая сталь имеет высокое удельное электрическое сопротивление.Сердечник из кремнистой стали обеспечивает стабильную работу на протяжении многих лет. Кремниевая сталь обеспечивает высокую плотность потока насыщения. Несколько лет назад характеристики кремнистой стали были изменены химическими изменениями, и сегодня новый продукт известен как AISI тип M6. Сталь М6 обладает высокой проницаемостью и низкими потерями и используется в высокопроизводительных приложениях.

Как и любые другие металлические сердечники, вышеупомянутые магнитопроводы имеют свои преимущества и недостатки. Вы всегда можете проконсультироваться со специалистом по электрике или производителем электрического кабеля, чтобы узнать, какой из вышеперечисленных магнитных сердечников идеально подойдет для вашего трансформатора.

О компании gt stepp

GT Stepp — инженер-электрик с более чем 20-летним опытом работы, специализирующийся на исследованиях, оценке, тестировании и поддержке различных технологий. Посвященный успеху; включая сильные аналитические, организационные и технические навыки. В настоящее время работает менеджером по продажам и операциям в Custom Coils, разрабатывая стратегии продаж и маркетинга, которые увеличивают продажи, чтобы сделать Custom Coils более узнаваемыми и уважаемыми на рынке.

Высококачественные материалы | Магнитные металлы

.
Наименование материала Описание Преимущества Приложения

Аморфные сплавы
Материалы из металлического стекла без кристаллической структуры и с лучшей электропроводностью, чем у обычных материалов
  • Высокая прочность на растяжение.
  • Превосходная стойкость к разрушению и коррозии.
  • Большая величина упругой деформации
  • Для высокочастотных приложений с малыми потерями
  • Катушки индуктивности
  • Катушки индуктивности для накопления энергии
  • Насыщаемые ядра

Железо кобальт
Fe/Co — это магнитно-мягкий материал с очень высоким насыщением намагниченности.
  • Лучше всего подходит для приложений, требующих меньшего размера и веса
  • Генераторы для самолетов,
  • Электродвигатели,
  • Магнитные подшипники.

Микросил ТМ
3% кремний-железо с ориентированным зерном Si/Fe. Его коэффициент прямоугольности и коэффициент усиления ниже, чем у Square 50, а потери в сердечнике выше.
  • Самый дешевый из материалов Square Loop.
  • Очень высокий максимальный поток.
  • Идеально подходит для мощных и относительно низкочастотных приложений.
  • Для высокопроизводительных приложений
  • Силовые трансформаторы,
  • Реакторы насыщения,
  • Инверторные трансформаторы,
  • Магнитные усилители (мощность),
  • Трансформаторы тока,
  • Выходные трансформаторы.

Нанокристаллические сплавы
Материалы, состоящие из одно- и многофазных поликристаллических структур, которые обладают более высокими магнитными свойствами, чем обычные материалы.
  • Высокая прочность и твердость.
  • Уменьшенные эластичные модули.
  • Большая теплоемкость и коэффициент теплового расширения.
  • Для высокочастотных применений,
  • Трансформаторы тока,
  • Трансформаторы GFCI,
  • Катушки индуктивности,
  • Промышленные средства управления,
  • Для применения в широком диапазоне температур.

Квадрат 50
50% Ni/Fe/зернистый сплав. Он имеет B m , а потери в сердечнике настолько малы, что его можно использовать в приложениях с более высокими частотами, чем кремниевые стали.
  • Максимально возможный коэффициент прямоугольности (наименьшее реактивное сопротивление насыщения).
  • Очень высокий коэффициент усиления.
  • Идеален там, где требуется чрезвычайно прямоугольная петля/материал с жесткими допусками.
  • Бистабильные коммутационные устройства,
  • Инверторные трансформаторы,
  • Высокопроизводительные магнитные усилители мощности
  • Линейные трансформаторы тока,
  • Устройства времени,
  • Драйверные трансформаторы.

Квадрат 80
80% Ni/Fe/Mo. Это материал с низкой коэрцитивной силой с характеристиками, аналогичными Supermalloy TM
  • Хорошая прямоугольность и высокий коэффициент усиления.
  • Низкие потери в сердечнике.
  • Маломощные высокоэффективные инверторные трансформаторы,
  • Низкоуровневые, высокочастотные магнитные усилители и модуляторы,
  • Импульсные трансформаторы.

Суперквадрат 80
80% Ni/Fe/Mo. Он имеет более высокую максимальную плотность потока, коэффициент усиления и прямоугольность, чем Square 80.
  • Обеспечивает замечательную однородность сердцевины.
  • Очень незначительное увеличение коэрцитивной силы.
  • Везде, где требуется высокая степень термической стабильности для определенных магнитных характеристик, таких как Bm/Br, H, δH.

Супермаллой ТМ
80% Ni/Fe/Mo. Этот сплав обработан для исключительно высокой начальной проницаемости.
  • Предназначен для приложений с очень низким уровнем или высокой стоимостью.
  • Трансформаторы сигналов очень низкого уровня,
  • Магнитные предусилители низкого уровня,
  • Высококачественные индукторы без наложенных постоянных токов,
  • Прецизионные трансформаторы тока.

Супермендур ТМ
49% Co/49% Fe/V. Это материал с самой высокой плотностью потока, доступный для ленточных сердечников.
  • Идеально подходит для тех случаев, когда размер и вес являются основными факторами при проектировании.
  • Силовые трансформаторы,
  • Силовые магнитные усилители,
  • Инверторы.

СуперПермь ТМ 49
50% Ni/Fe/сплав. Этот материал имеет характеристики, которые находятся между кремниевой сталью и 80% Ni/Fe/Mo.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.