Електротехнічна сталь: властивості, види, виробництво та застосування

Котушка з електротехнічної сталі GNEE

Що таке електротехнічна сталь?

Електротехнічна стальце феромагнітний матеріал, що складається із заліза з різними кількостями кремнію (Si), що варіюються від 1% до 6,5%. Розробку електротехнічної сталі спонукало електрообладнання, яке вимагало сталі, яка могла б зменшити розсіювання тепла, проблема, яка призводила до марних витрат енергії. Найбільш економічно вигідним варіантом виявилося залізо, але його домішки не були оптимальними. Було виявлено, що додавання кремнію збільшило питомий опір, збільшило магнітну проникність і зменшило втрати на гістерезис. Найбільш широко використовувана промислова електротехнічна сталь містить близько 3,25% Si, оскільки більший вміст кремнію робить отриманий матеріал занадто крихким для холодного прокату. Електротехнічна сталь із 6,5% вмістом кремнію має найбільш покращені магнітні та електричні властивості, але потребує додаткової термомеханічної обробки для подолання її крихкості та обмеженої пластичності.

Властивості електротехнічної сталі

Додавання кремнію в чавун значно покращує фізичні властивості електротехнічних сталей. Електротехнічні сталі мають такі бажані властивості для підтримки виробництва, розподілу та споживання електроенергії:

• Висока проникність - підвищена здатність підтримувати магнітні поля
• Низька магнітострикція - низька тенденція до розширення або стиснення в магнітних полях
• Високий питомий електричний опір - зменшує втрати в сердечнику за рахунок зменшення компонента вихрових струмів
• Зменшені втрати на гістерезис - низькі втрати на гістерезис означають менше втраченої енергії у вигляді тепла від змінної сили намагнічування.

Види електротехнічної сталі

Неорієнтована повністю оброблена електротехнічна сталь

Неорієнтована, повністю оброблена електротехнічна сталь має різні рівні кремнію в діапазоні від 0,5% до 3,25% Si. Має однакові магнітні властивості в усіх напрямках. Цей тип електротехнічної сталі не вимагає процесів рекристалізації для розвитку своїх властивостей. Сплави з низьким вмістом кремнію забезпечують кращу магнітну проникність і теплопровідність. Для високоякісних сплавів очікується краща продуктивність на високих частотах з дуже низькими втратами. Цей тип чудово підходить для магнітних ланцюгів у двигунах, трансформаторах і корпусах електричних систем. Цей повністю оброблений тип ускладнює штампування через завершений процес відпалу. Органічні покриття додаються для покращення змащування в процесі штампування.

Неорієнтована напівоброблена електротехнічна сталь

Неорієнтована напівоброблена електротехнічна сталь в основному не є легованою кремнієм і відпалюється при низьких температурах після остаточної холодної прокатки. Однак кінцевий користувач повинен забезпечити остаточний відпал для зняття напруги відповідно до передбачуваного застосування сталі. Штампованість цього типу електротехнічної сталі краща, ніж неорієнтованого повністю обробленого типу, тому органічні покриття не потрібні. Неорієнтовані напівоброблені сорти є хорошими основними матеріалами для малих роторів, статорів і малих силових трансформаторів.

Орієнтована електротехнічна сталь

Ворієнтовані електротехнічні сталіскладаються із заліза з 3% вмістом кремнію з зернами, орієнтованими для забезпечення високої проникності та низьких втрат енергії. Зернисті сорти мають сильні кристалографічні властивості. Цей тип проходить процес рекристалізації, що призводить до покращеної зернистої структури, яка демонструє кращі магнітні властивості в напрямку прокатки листа. Зернисті сталі в основному використовуються для необертових застосувань, таких як трансформатори.

електрична сталева котушка

Для чого використовують електротехнічну сталь?

Електротехнічні сталі з їх перевагами магнітних характеристик життєво важливі в багатьох електричних системах. Нижче наведено деякі з застосувань, де використовуються електротехнічні сталеві сердечники [6]:

Обертові машини:

• Двигуни приводу електромобілів
• Герметичні двигуни
• Двигуни змінного струму (АС).
• Двигуни періодичної роботи

Статичні машини:

• Силові та розподільні трансформатори
• Реактори та магнітні підсилювачі
• Зварювальні трансформатори
• Аудіо трансформатори
• Трансформатори струму
• Магнітні вимикачі та реле
• Електричний баласт

орієнтована кремнієва сталь