Thép điện và tính chất của nó

Thép tấm điện được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật điện... Loại thép này là hợp kim của sắt với silic, hàm lượng của nó là 0,8 - 4,8%. Những loại thép như vậy, được đưa vào một lượng nhỏ bất kỳ chất nào để cải thiện tính chất của chúng, được gọi là thép hợp kim.

Silic được đưa vào sắt ở dạng ferrosilicon (một hợp kim của sắt cisilide FeSi với sắt) và ở trong đó ở trạng thái hòa tan Silic phản ứng với tạp chất có hại nhất (đối với tính chất từ ​​​​của sắt) - oxy, khử sắt từ oxit của nó FeO và tạo thành silicon dioxide SiO2, một phần đi vào xỉ.

Silic cũng thúc đẩy quá trình giải phóng cacbon từ hợp chất Fe3C (xi măng) với sự hình thành than chì. Bằng cách này, silic loại bỏ các hợp chất sắt (FeO và Fe3C) gây ra sự gia tăng lực cưỡng bức và sự gia tăng — mất độ trễ… Ngoài ra, sự hiện diện của silic trong sắt với lượng từ 4% trở lên làm tăng điện trở so với sắt nguyên chất, dẫn đến tổn thất dòng điện xoáy.

Mặc dù thực tế là cảm ứng bão hòa Bs của sắt khi tăng hàm lượng silic trong đó tăng lên đáng kể và đạt giá trị lớn ở 6,4% silic (Bs = 2800 gauss), nhưng silic vẫn được đưa vào không quá 4,8%. Việc tăng hàm lượng silic hơn 4,8% dẫn đến thực tế là thép có độ giòn tăng lên, tức là các tính chất cơ học của chúng bị suy giảm.

Thép điện được nấu chảy trong lò marten. Các tấm được sản xuất bằng cách cán một thỏi thép ở trạng thái nguội hoặc nóng. Do đó, phân biệt giữa thép cán nguội và cán nóng.

Sắt có cấu trúc tinh thể lập phương. Theo nghiên cứu về từ hóa, hóa ra khối lập phương này có thể không đồng đều theo các hướng khác nhau, tinh thể có từ hóa lớn nhất dọc theo cạnh của khối lập phương, nhỏ nhất dọc theo đường chéo của mặt và nhỏ nhất dọc theo cạnh của khối lập phương. đường chéo của hình lập phương. Do đó, điều mong muốn là tất cả các tinh thể sắt trong tấm được sắp xếp trong quá trình cuộn thành hàng theo hướng của các cạnh của khối lập phương.

Điều này đạt được bằng cách cán các tấm thép nhiều lần, với sự giảm mạnh (lên đến 70%) và sau đó ủ trong môi trường hydro. Điều này thúc đẩy quá trình tinh chế thép khỏi oxy và carbon, cũng như sự giãn nở của các tinh thể và hướng của chúng sao cho các cạnh của tinh thể trùng với hướng cán. Thép như vậy được gọi là kết cấu... Chúng có đặc tính từ tính cao hơn theo hướng cán so với thép cán nóng thông thường.

Thép tấm kết cấu được sản xuất bằng phương pháp cán nguội. Tính thấm từ chúng cao hơn và tổn thất từ ​​trễ nhỏ hơn so với các tấm cán nóng.Ngoài ra, đối với thép cán nguội, cảm ứng trong từ trường yếu tăng mạnh hơn so với thép cán nóng, tức là đường cong từ hóa trong trường yếu cao hơn đáng kể so với đường cong của thép cán nóng.

Cơm. 1. Quy trình sản xuất tôn điện

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng do định hướng thớ của thép định hướng thớ dọc theo hướng cán, độ từ thẩm theo các hướng khác thấp hơn so với thép cán nóng. Vì vậy, với cảm ứng 6 = 1,0 T theo hướng lăn, độ từ thẩm μm = 50.000 và theo hướng vuông góc với trục lăn μm — 5500. Theo cách này, khi lắp ráp các lõi biến áp hình chữ W, các dải thép riêng biệt được sử dụng , cắt dọc theo chiều dài cán, sau đó trộn chúng sao cho hướng của từ thông trùng với hướng cán của thép hoặc tạo với nó một góc 180 °.

Trong bộ lễ phục. Hình 2 cho thấy các đường cong từ hóa của thép điện EZZOA và E41 cho ba dải cường độ từ trường: 0 — 2,4, 0 — 24 và 0 — 240 A / cm.

Cơm. 2. Đường cong từ hóa của thép điện: a — thép E330A (có vân), b — thép E41 (không có vân)

Tấm thép điện có đặc tính từ tính tốt—cảm ứng bão hòa cao, lực cưỡng bức thấp và tổn thất từ ​​trễ thấp. Do những đặc tính này, nó được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện để sản xuất lõi stato và rôto của máy điện, lõi biến áp, biến dòng và lõi từ của các thiết bị điện khác nhau.

Thép điện trong nước khác nhau về hàm lượng silic, cách tạo ra các tấm, cũng như các đặc tính từ và điện.

Chữ D với ký hiệu thép có nghĩa là «thép điện tử», số đầu tiên sau chữ cái (1, 2, 3 và 4) có nghĩa là mức độ hợp kim của thép với silic và hàm lượng silic nằm trong các giới hạn sau tính bằng %: đối với thép hợp kim thấp (E1) từ 0,8 - 1,8, thép hợp kim trung bình (E2) từ 1,8 - 2,8, thép hợp kim cao (EZ) từ 2,8 - 3,8, thép hợp kim cao (E4) từ 3,8 - 4,8.

Điện trở trung bình trở thành ρ cũng phụ thuộc vào lượng silic. Càng cao, hàm lượng silic của thép càng cao. Thép Mirok E1 có điện trở ρ = 0,25 Ohm NS mm2/m, cấp độ E2 — 0,40 Ohm NS mm2/m, cấp độ EZ — 0,5 Ohm NS mm2/m và cấp độ E4 — 0,6 Ohm NS mm2/m.

NStừ hóa (W/kg). Những tổn thất này càng nhỏ, số lượng càng cao, nghĩa là mức độ hợp kim của thép với silicon càng cao. Số không sau những con số này ОznGiả sử rằng thép có kết cấu cán nguội (0) và kết cấu thấp cán nguội (00). Chữ A biểu thị tổn thất cụ thể đặc biệt thấp khi đảo ngược từ hóa của thép.

Thép điện được sản xuất ở dạng tấm có chiều rộng từ 240 đến 1000 mm, chiều dài từ 720 đến 2000 mm và độ dày 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 và 1,0 mm. Thép kết cấu được sử dụng rộng rãi nhất, vì chúng có giá trị cao nhất của các đặc tính từ tính.

Cơm. 3. Thép điện