Elektrisk stål: egenskaper, typer, produksjon og bruksområder

GNEE elektrisk stålspole

Hva er elektrisk stål?

Elektrisk ståler et ferromagnetisk materiale sammensatt av jern med varierende mengder silisium (Si), fra 1 % til 6,5 %. Utviklingen av elektrisk stål ble foranlediget av elektrisk utstyr som krevde stål som kunne redusere varmespredningen, et problem som resulterte i bortkastet energi. Jern ble funnet å være det mest økonomisk forsvarlige alternativet, men urenhetene var ikke optimale. Det ble funnet at tilsetning av silisium økte resistiviteten, økte magnetisk permeabilitet og reduserte hysterese-tap. Det mest brukte kommersielle elektriske stålet inneholder omtrent 3,25 % Si, da høyere silisiuminnhold har en tendens til å gjøre det resulterende materialet for sprøtt til å kaldvalses. Elektrisk stål med 6,5 % silisiuminnhold har de mest forbedrede magnetiske og elektriske egenskapene, men krever ekstra termomekanisk prosessering for å overvinne sprøheten og begrensede duktiliteten.

Egenskaper til elektrisk stål

Tilsetning av silisium i jern forbedrer i stor grad de fysiske egenskapene til elektriske stål. Elektrisk stål har følgende ønskelige egenskaper for å støtte generering, distribusjon og forbruk av elektrisitet:

• Høy permeabilitet - økt kapasitet til å støtte magnetiske felt
• Lav magnetostriksjon - lav tendens til å utvide seg eller trekke seg sammen i magnetiske felt
• Høy elektrisk resistivitet - reduserer kjernetapet ved å redusere virvelstrømkomponenten
• Redusert hysterese tap - lavt hysterese tap betyr mindre bortkastet energi i form av varme fra vekslende magnetiserende kraft.

Typer elektrisk stål

Ikke-orientert helbearbeidet elektrostål

Ikke-orientert, ferdig bearbeidet elektrisk stål har varierende silisiumnivåer som varierer fra 0,5 % til 3,25 % Si. Den har ensartede magnetiske egenskaper i alle retninger. Denne typen elektrisk stål krever ikke rekrystalliseringsprosesser for å utvikle egenskapene. De lave silisiumlegeringskvalitetene gir bedre magnetisk permeabilitet og varmeledningsevne. For høye legeringskvaliteter forventes bedre ytelse i høye frekvenser, med svært lave tap. Denne typen er utmerket for magnetiske kretser i motorer, transformatorer og elektrisk systemhus. Denne fullstendig bearbeidede typen gir vanskeligheter med stansbarhet på grunn av en fullført glødeprosess. Organiske belegg tilsettes for å forbedre smøringen i stanseprosessen.

Ikke-orientert halvbearbeidet elektrostål

Ikke-orienterte semi-bearbeidede elektriske stål er stort sett ikke-silisiumlegert stål og glødes ved lave temperaturer etter den siste kaldvalsingen. Sluttbrukeren må imidlertid sørge for den endelige spenningsavlastende glødingen i henhold til stålets tiltenkte bruk. Stansebarheten til denne elektriske ståltypen er bedre enn den ikke-orienterte ferdigbearbeidede typen, så organiske belegg er ikke nødvendig. Ikke-orienterte semi-bearbeidede kvaliteter er gode kjernematerialer for små rotorer, statorer og små krafttransformatorer.

Kornorientert elektrostål

Kornorienterte elektriske ståler sammensatt av jern med 3 % Si-innhold med korn orientert for å levere høy permeabilitet og lavt energitap. Kornorienterte kvaliteter har sterke krystallografiske egenskaper. Denne typen gjennomgår en rekrystalliseringsprosess som resulterer i en forbedret kornstruktur som viser bedre magnetiske egenskaper i rulleretningen til arket. Kornorientert stål brukes mest til ikke-roterende applikasjoner, for eksempel transformatorer.

elektrisk stålspole

Hva brukes elektrisk stål til?

Elektriske stål, med sin fordelaktige magnetiske ytelse, er avgjørende i mange elektriske systemer. Nedenfor er noen av applikasjonene der elektriske stålkjerner brukes [6]:

Roterende maskiner:

• Elektriske kjøretøy som driver motorer
• Hermetiske motorer
• Vekselstrømsmotorer (AC).
• Intermitterende servicemotorer

Statiske maskiner:

• Kraft- og distribusjonstransformatorer
• Reaktorer og magnetiske forsterkere
• Sveisetransformatorer
• Audio transformatorer
• Strømtransformatorer
• Magnetiske brytere og releer
• Elektrisk ballast

orientert silisiumstål