Bahan magnet yang digunakan dalam pembuatan peranti elektrik

Bahan feromagnetik berikut digunakan untuk penghasilan teras magnet dalam radas dan instrumentasi: besi tulen secara teknikal, keluli karbon berkualiti tinggi, besi tuang kelabu, keluli silikon elektroteknikal, aloi besi-nikel, aloi besi-kobalt, dsb.

Mari kita lihat secara ringkas beberapa sifat dan kemungkinan aplikasinya.

Besi tulen secara teknikal

Untuk litar magnet geganti, meter elektrik, penyambung elektromagnet, perisai magnet, dsb., besi tulen secara komersial digunakan secara meluas. Bahan ini mempunyai kandungan karbon yang sangat rendah (kurang daripada 0.1%) dan jumlah minimum mangan, silikon dan kekotoran lain.

Bahan-bahan ini biasanya termasuk: besi armco, besi swedish tulen, besi elektrolitik dan karbonil, dsb. Kualiti besi tulen bergantung pada bahagian kecil kekotoran.

Kesan yang paling berbahaya pada sifat magnet besi ialah karbon dan oksigen.Mendapatkan besi tulen secara kimia dikaitkan dengan kesukaran teknologi yang hebat dan merupakan proses yang kompleks dan mahal. Teknologi ini, yang dibangunkan khas dalam keadaan makmal dengan penyepuhlindapan suhu tinggi berganda dalam hidrogen, memungkinkan untuk mendapatkan satu kristal besi tulen dengan sifat magnet yang sangat tinggi.

Menemui armcoat keluli hamparan terbesar yang diperolehi dengan kaedah terbuka. Bahan ini mempunyai kandungan yang agak tinggi kebolehtelapan magnet, aruhan tepu yang ketara, kos yang agak rendah dan pada masa yang sama mempunyai sifat mekanikal dan teknologi yang baik.

Rintangan elektrik rendah keluli armco kepada laluan arus pusar, yang meningkatkan tindak balas dan masa pelepasan geganti dan penyambung elektromagnet, dianggap sebagai kelemahan utama. Pada masa yang sama, apabila bahan ini digunakan untuk geganti masa elektromagnet, sifat ini, sebaliknya, adalah faktor positif, kerana ia memungkinkan untuk mendapatkan kelewatan yang agak besar dalam operasi geganti dengan cara yang sangat mudah.

Industri ini menghasilkan tiga jenis kepingan keluli jenis armco tulen secara komersial: E, EA dan EAA. Mereka berbeza dalam nilai kebolehtelapan magnet maksimum dan daya paksaan.

Keluli karbon

Keluli karbon dihasilkan dalam bentuk segi empat tepat, bulat dan bahagian lain, dari mana bahagian pelbagai profil juga dibuang.

Besi tuang kelabu

Sebagai peraturan, besi tuang kelabu tidak digunakan untuk sistem magnetik kerana sifat magnetnya yang lemah. Penggunaannya untuk elektromagnet berkuasa boleh dibenarkan atas alasan ekonomi. Ia juga terpakai kepada asas, papan, tiang dan bahagian lain.

Besi tuang dituang dengan baik dan mudah digunakan.Besi tuang mudah ditempa, disepuh khas, serta beberapa gred besi tuang aloi kelabu, mempunyai sifat magnet yang cukup memuaskan.

Keluli silikon elektroteknikal

Keluli elektrik kepingan nipis digunakan secara meluas dalam kejuruteraan elektrik dan perkakasan dan digunakan untuk semua jenis alat pengukur elektrik, mekanisme, geganti, pencekik, penstabil feroresonan dan peranti lain yang beroperasi pada arus ulang-alik frekuensi biasa dan meningkat. Bergantung pada keperluan teknikal untuk keluli kehilangan, ciri magnet dan kekerapan penggunaan arus ulang alik, 28 jenis kepingan nipis dihasilkan dengan ketebalan 0.1 hingga 1 mm.

Untuk meningkatkan rintangan elektrik arus pusar, jumlah silikon yang berbeza ditambah kepada komposisi keluli, dan bergantung pada kandungannya, keluli aloi rendah, aloi sederhana, aloi tinggi dan aloi tinggi diperolehi.

Dengan pengenalan silikon, kerugian dalam keluli berkurangan, kebolehtelapan magnet dalam medan lemah dan sederhana meningkat, dan daya paksaan berkurangan. Kekotoran (terutama karbon) dalam kes ini mempunyai kesan yang lebih lemah, penuaan keluli dikurangkan (kerugian dalam keluli berubah sedikit dari semasa ke semasa).

Penggunaan keluli silikon meningkatkan kestabilan operasi mekanisme elektromagnet, meningkatkan masa tindak balas untuk penggerak dan pelepasan, dan mengurangkan kemungkinan melekat angker. Pada masa yang sama, dengan pengenalan silikon, sifat mekanikal keluli semakin merosot.

Dengan kandungan silikon yang ketara (lebih daripada 4.5%), keluli menjadi rapuh, keras dan sukar untuk dimesin. Setem kecil menghasilkan penolakan yang ketara dan haus cetakan yang cepat.Meningkatkan kandungan silikon juga mengurangkan aruhan tepu. Keluli silikon dihasilkan dalam dua jenis: gulung panas dan gulung sejuk.

Keluli canai sejuk mempunyai sifat magnet yang berbeza bergantung pada arah kristalografi. Mereka dibahagikan kepada bertekstur dan bertekstur rendah. Keluli bertekstur mempunyai sifat magnet yang lebih baik sedikit. Berbanding dengan keluli tergelek panas, keluli tergelek sejuk mempunyai kebolehtelapan magnet yang lebih tinggi dan kehilangan yang rendah, tetapi dengan syarat bahawa fluks magnet bertepatan dengan arah rolling keluli. Jika tidak, sifat magnet keluli berkurangan dengan ketara.

Penggunaan keluli gelek sejuk untuk elektromagnet daya tarikan dan peranti elektromagnet lain yang beroperasi pada kearuhan yang agak tinggi memberikan penjimatan yang besar dalam n. ms dan kerugian dalam keluli, yang memungkinkan untuk mengurangkan dimensi keseluruhan dan berat litar magnetik.

Menurut GOST, huruf dan nombor bagi jenama keluli individu bermaksud: 3 — keluli elektrik, nombor pertama 1, 2, 3 dan 4 selepas huruf menunjukkan tahap pengaloian keluli dengan silikon, iaitu: (1 — aloi rendah , 2 — aloi sederhana, 3 — beraloi tinggi dan 4 — beraloi berat.

Nombor kedua 1, 2 dan 3 selepas huruf menunjukkan nilai kerugian dalam keluli setiap 1 kg berat pada frekuensi 50 Hz dan aruhan magnetik B dalam medan kuat, dan nombor 1 mencirikan kerugian spesifik biasa, nombor 2 — rendah dan 3 - rendah.Nombor kedua 4, 5, 6, 7 dan 8 selepas huruf E menunjukkan: 4 - keluli dengan kerugian khusus pada frekuensi 400 Hz dan aruhan magnet dalam medan sederhana, 5 dan 6 - keluli dengan kebolehtelapan magnet dalam medan lemah dari 0.002 hingga 0.008 a / cm (5 — dengan kebolehtelapan magnet biasa, 6 — dengan peningkatan), 7 dan 8 — keluli dengan kebolehtelapan magnet dalam medium (medan dari 0.03 hingga 10 a / cm (7 — dengan kebolehtelapan magnet biasa, 8 — dengan meningkat).

Digit ketiga 0 selepas huruf E menunjukkan keluli digulung sejuk, digit ketiga dan keempat 00 menunjukkan keluli digulung sejuk dengan tekstur rendah.

Sebagai contoh, keluli E3100 ialah keluli bertekstur rendah tergelek sejuk aloi tinggi dengan kehilangan spesifik biasa pada frekuensi 50 Hz.

Huruf A yang diletakkan selepas semua nombor ini menunjukkan kerugian khusus yang sangat rendah dalam keluli.

Untuk pengubah arus dan beberapa jenis peranti komunikasi yang litar magnetnya beroperasi pada kearuhan yang sangat rendah.

Aloi besi-nikel

Aloi ini, juga dikenali sebagai permaloid, digunakan terutamanya untuk pengeluaran peranti komunikasi dan automasi. Ciri-ciri permalloy adalah: kebolehtelapan magnet yang tinggi, daya paksaan yang rendah, kehilangan yang rendah dalam keluli, dan untuk beberapa jenama - kehadiran, sebagai tambahan, bentuk segi empat tepat. gelung histerisis.

Bergantung pada nisbah besi dan nikel, serta kandungan komponen lain, aloi besi-nikel dihasilkan dalam beberapa gred dan mempunyai ciri yang berbeza.

Aloi besi-nikel dihasilkan dalam bentuk jalur dan jalur yang digulung sejuk, tidak dirawat haba dengan ketebalan 0.02-2.5 mm dalam pelbagai lebar dan panjang.Jalur gelek panas, rod dan wayar juga dihasilkan, tetapi ini tidak diseragamkan.

Daripada semua gred permaloid, aloi dengan kandungan nikel 45-50% mempunyai aruhan tepu tertinggi dan kerintangan elektrik yang agak tinggi. Oleh itu, aloi ini memungkinkan dengan jurang udara yang kecil untuk mendapatkan daya tarikan yang diperlukan bagi elektromagnet atau geganti dengan kehilangan yang rendah. ms pada keluli dan pada masa yang sama memberikan prestasi yang mencukupi.

Untuk mekanisme elektromagnet, daya tarikan sisa yang diperolehi disebabkan oleh daya paksaan bahan magnet adalah sangat penting. Menggunakan permaloid mengurangkan kekuatan ini.

Aloi gred 79НМ, 80НХС dan 79НМА, mempunyai daya paksaan yang sangat rendah, kebolehtelapan magnet yang sangat tinggi dan rintangan elektrik, boleh digunakan untuk litar magnet yang sangat sensitif elektromagnet, polarisasi dan geganti lain.

Penggunaan aloi permaloid 80HX dan 79HMA untuk pencekik kuasa kecil dengan jurang udara yang kecil memungkinkan untuk mendapatkan induktansi yang sangat besar dengan litar magnet isipadu dan berat yang kecil.

Untuk elektromagnet yang lebih berkuasa, geganti dan peranti elektromagnet lain yang beroperasi pada N. c yang agak tinggi, permaloid tidak mempunyai kelebihan tertentu berbanding keluli karbon dan silikon, kerana aruhan tepu jauh lebih rendah dan kos bahan lebih tinggi.

Aloi besi-kobalt

Aloi yang terdiri daripada 50% kobalt, 48.2% besi dan 1.8% vanadium (dikenali sebagai permendur) telah menerima penggunaan industri. Dengan n yang agak kecil. c. ia memberikan aruhan tertinggi bagi semua bahan magnet yang diketahui.

Pada medan lemah (sehingga 1 A / cm) aruhan permendur adalah lebih rendah daripada aruhan keluli elektrik gelek panas E41, E48 dan terutamanya keluli elektrik gelek sejuk, besi elektrolitik dan permaloid. Histeresis dan arus pusar bagi permendura adalah agak besar, dan rintangan elektrik agak kecil. Oleh itu, aloi ini menarik untuk pengeluaran peralatan elektrik yang beroperasi pada aruhan magnet tinggi (elektromagnet, pembesar suara dinamik, membran telefon, dll.).

Sebagai contoh, untuk elektromagnet daya tarikan dan geganti elektromagnet, menggunakannya dengan celah udara kecil memberikan kesan tertentu. Daya tarikan yang diberikan boleh dicapai dengan litar magnet yang lebih kecil.

Bahan ini dihasilkan dalam bentuk kepingan bergulung sejuk dengan ketebalan 0.2 - 2 mm dan rod dengan diameter 8 - 30 mm. Kelemahan ketara aloi besi-kobalt ialah kosnya yang tinggi, disebabkan oleh kerumitan proses teknologi dan kos kobalt yang ketara. Sebagai tambahan kepada bahan yang disenaraikan, bahan lain digunakan dalam peranti elektrik, contohnya aloi besi-nikel-kobalt, yang mempunyai kebolehtelapan magnet yang berterusan dan kehilangan histerisis yang sangat rendah dalam medan yang lemah.