Виды электротехнических материалов

 

Свойства изоляторов

 

Сердечники.

      Сердечники  силовых трансформаторов изготавливаются  из электротехнической стали.

      Электротехническая  нелегированная сталь с нормированными свойствами в постоянных полях используется для изготовления магнитопроводов всех видов и самых сложных форм: детали реле, сердечники, полюсные наконечники электромагнитов, элементы магнитоэлектрических, индукционных и электромагнитных приборов, экраны, телефонные мембраны, магнитопроводы двигателей переменного и постоянного тока малой и средней мощности и так далее.

      Химический  состав электротехнической нелегированной стали различных марок приведен в табл. 2. Магнитные свойства электротехнической нелегированной стали после отжига без доступа воздуха при температуре не выше 950 градусов Цельсия и далее после медленного охлаждения на воздухе (не более 10 часов) до 600 градусов Цельсия должны соответствовать нормам, приведенным в табл.3.

      Электротехнические  кремнистые стали - наиболее широко распространенный магнитомягкий материал, сочетающий высокие магнитные свойства с  низкой стоимостью и удовлетворительной технологичностью. Эти стали широко применяются для изготовления двигателей и генераторов всех типов, дросселей и трансформаторов, электромеханизмов и приборов, работающих как на постоянном, так и на переменном токе различной частоты. Разнообразные технические требования, предъявляемые к электротехническим сталям, удовлетворяются путем изменения их химического состава, толщины листов или ленты и применения специальных технологических процессов изготовления и термической обработки.

      Свойства  электротехнической магнитной горячекатаной стали марок 1571 и 1572 с содержанием кремния около 4% должны соответствовать нормам, приведенным в табл. 4. В этой таблице представлены также свойства холоднокатаной тонколистовой стали марок 3471 и 3472 с содержанием кремния около 3%. Свойства электротехнической магнитной горячекатаной тонколистовой стали марок 1561 и 1562 с содержанием кремния до 4% должны соответствовать нормам, приведенным в табл. 5. Нормированные магнитные свойства сталей при частоте перемагничивания 50 Гц представлены в табл. 6. и табл. 7.

      Для сталей всех типов нормируется коэффициент  старения (процент увеличения удельных потерь в образце после старения по сравнению с исходными удельными  потерями). Коэффициент старения должен быть не более 3 - 8% после нагрева в течение 120 часов при 120 - 150 °C в зависимости от типа стали. Магнитные свойства сталей с нормированием свойств при частоте перемагничивания 400 Гц представлены в табл. 8. Магнитные свойства сталей с нормированием свойств при частоте перемагничивания 3000 Гц приведены в табл. 9.

      Представленные  в табл. 6., табл. 7. и табл. 8. магнитные  параметры измеряются либо вдоль  направления прокатки (для анизотропных сталей), либо вдоль и поперек  направления прокатки (для изотропных и горячекатаных сталей).

      Магнитные свойства электротехнической стали  на переменном токе зависят при одинаковой структуре и текстуре от толщины  стального листа и частоты  перемагничивания. Наилучшие магнитные  свойства при частоте 50 Гц имеет  стальной лист толщиной 0.25 - 0.30 мм. Выбор толщины листа определяется оптимальным соотношением требуемых магнитных свойств материала, коэффициента заполнения и трудоемкости изготовления магнитопровода. По мере автоматизации процессов изготовления магнитопроводов, улучшения плоскости листа и уменьшения толщины электроизоляции оптимальная толщина стали снижается и следует применять сталь толщиной 0.30 мм и 0.27 мм.

      При частоте 400 Гц наилучшие магнитные  свойства имеет стальной лист толщиной 0.12 мм, с учетом коэффициента заполнения оптимальная толщина для этой частоты - 0.15 мм; увеличение частоты до 3000 Гц уменьшает оптимальную толщину стального листа до 0.05 мм.

      Существенное  влияние на свойства электротехнических сталей оказывают примеси ( кремний, углерод, сера и фосфор).

Таблица 2

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ НЕЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ

 

_____________________________________________________________________________

    Материал   Углерод  Марганец  Кремний   Сера  Фосфор  Медь    ГОСТ  или ТУ

_____________________________________________________________________________

    Сталь:

электро-

техническая

нелегированная 

тонколистовая   0.040    0.300     0.300     -      -      -    ГОСТ 3836-83

сортовая        0.035    0.300     0.300   0.030  0.020  0.300  ГОСТ 11036-75

_____________________________________________________________________________ 
 
 
 
 

Таблица 3

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ НЕЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ

 

_____________________________________________________________________________

        Коэрцитивная сила,      Относительная        Магнитная индукция,Тл,

Марка          А/м,        максимальная магнитная  не менее при напряженности 

            не более           проницаемость,           магнитного поля,

                                 не менее                 А/м, равной

                                                    500      1000       2500

_____________________________________________________________________________

                      Сортовая сталь (ГОСТ 11036 - 75)

10895          95                    -             1.32     1.45       1.54

20895          95                    -              1.36     1.45       1.54

11895          95                    -              1.32     1.45       1.54

21895          95                    -              1.32     1.45       1.54

10880          80                    -              1.36     1.47       1.57

20880          80                    -              1.36     1.47       1.57

11880          80                    -              1.36     1.47       1.57

21880          80                    -              1.36     1.47       1.57

10864          64                    -              1.40     1.50       1.60

20864          64                    -              1.40     1.50       1.60

11864          64                    -              1.40     1.50       1.60

21864          64                    -              1.40     1.50       1.60

                     Тонколистовая сталь (ГОСТ 3836 - 83)

10895          95                  3000              -        -          -

20895          95                  3000              -        -          -

11895          95                  3000              -        -          -

21895          95                  3000              -        -          -

10880          80                  4000              -        -          -

20880          80                  4000              -        -          -

11880          80                  4000              -        -          -

21880          80                  4000              -        -          -

10864          64                  4500             1.38     1.50       1.62

20864          64                  4500             1.38     1.50       1.62

11864          64                  4500             1.38     1.50       1.62

21864          64                  4500             1.38     1.50       1.62

10848          48                  4800              -        -          -

20848          48                  4800              -        -          -

11848          48                  4800              -        -          -

21848          48                  4800              -        -          -

10832         32                  5000              -        -          -

20832          32                  5000              -        -          -

11832          32                  5000              -        -          -

21832          32                  5000              -        -          -

_____________________________________________________________________________

Таблица 4

МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ СТАЛИ В  СРЕДНИХ ПОЛЯХ

 

____________________________________________________________________________

          Толщина     Магнитная индукция, Тл,   не менее,  при напряженности

 Марка     листа,                  магнитного поля, А/м, равной

            мм         5      10      20     50     70    100    200    500 

____________________________________________________________________________

1571        0.35       -     0.035   0.14   0.48   0.61   0.77   0.92   1.21

            0.20       -     0.030   0.10   0.38   0.58   0.66   0.90   1.18

1572        0.35       -     0.045   0.17   0.57   0.71   0.87   1.02   1.25

            0.20       -     0.040   0.14   0.48   0.62   0.74   0.92   1.20

3471        0.50      0.14     -      -      -      -      -      -      -

            0.35      0.17     -      -      -      -     1.61    -      -

3472        0.50      0.16     -      -      -      -     1.61    -      -

            0.35      0.19     -      -      -      -     1.61    -      -

____________________________________________________________________________ 

Таблица 5

МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ СТАЛИ В  СЛАБЫХ ПОЛЯХ

 

____________________________________________________________________________

          Толщина     Магнитная индукция, мкТл,  не менее, при напряженности

 Марка     листа,                  магнитного поля, А/м, равной

            мм           0,2                    0,4                    0,8 

____________________________________________________________________________

1561       0.35          100                    220                     650

           0.20          100                    220                     650

1562       0.35          120                    280                     760

           0.20          120                    300                     750

____________________________________________________________________________