Электротехническими сталями зазывают металлы, используемые в производстве элементов электротехнического оборудования. Ответ на вопрос, почему сердечник трансформатора выполняют из электротехнической стали: она обладает характеристиками, которые дают возможность уменьшить сопротивление. Благодаря снижению сопротивления трансформатор тратит меньше энергии при передаче импульсов.
Состав и производство
Электротехническая сталь – это сплав железа и силицида железа (FeSi) в различных пропорциях:
- горячекатаном сплаве до 3,3% FeSi (Э41, Э42, Э43);
- в холоднокатаном сплаве до 4,5% FeSi (Э310, Э320, Э3ЗО).
Силицид выводит из железа кислород, снижающий магнитные свойства. Железо восстанавливается из окислов, образуется оксид кремния, который частично превращается в шлак. Одновременно цеменит (Fe3C) заменяется графитом. Иногда в процессе производства добавляется до 0,5% алюминия. Готовая продукция поставляется в виде тонких листов.
Маркировка:
- Э – электротехническая;
- Первая цифра (содержание алюминия):
- «1» — слаболегированная;
- «2» — среднелегированная;
- «3» — повышеннолегированная;
- «4» — высоколегированная;
- «А» — небольшие удельные потери;
- 0 – холоднокатаная.
Горячекатаные сплавы в конце обработки подвергаются воздействию высокой температуры, позволяющей придать ей нужные параметры по толщине. Высокая температура способствует перестроению связей между молекулами, что влечет за собой снижение некоторых свойств.
У холоднокатаного сплава более высокая магнитная проницаемость, если она совпадает с направлением проката. Поперек показатель гораздо ниже, поэтому сердечник лучше производить так, чтобы линии смыкались, и использовать специальные методы сборки. Кроме того, холодная прокатка повышает механическую прочность и качество поверхности листов за счет образования кристаллографической текстуры. Ее качество зависят от степени обжатия, температуры обработки и толщины листа.
По этим причинам большинство производителей стараются выполняться сердечники из стали Э-3ЗОА, хотя ее себестоимость в 2 раза превышает себестоимость горячекатаного материала.
Эксплуатационные характеристики
При выборе сплава для изготовления сердечников учитывается:
- показатель удельно сопротивления (способность удерживать и передавать напряжение);
- коэрцитивная сила (напряжение магнитного поля, способность материала размагничиваться);
- коэффициент магнитной проницаемости (соотношение между индукцией и напряжением магнитного поля);
- толщина листа.
Коэрцитивная сила, удельное сопротивление, магнитная проницаемость должны быть максимальные.
Магнитопровод в трансформаторе концентрирует магнитные потоки, вызывающие вихревые электротоки. Сердечник трансформатора выполняется из электротехнической стали для того, чтобы их снизить. Достичь этой цели можно, если выполнять его из пластин толщиной 0,35-0,5 мм.
Технические характеристики холоднокатаной электротехнической стали:
- высокая магнитная проницаемость;
- высокое сопротивление, снижающее потери на нагрев;
- низкие потери на гистерезис (размагничивание) и вихревые токи.
Листы хорошо штампуются, в магнитопроводе изолируются лаком или тонкой бумагой. Это полностью отвечает на вопрос, почему сталь холоднокатаная.
Магнитопроводы трансформаторов выполняются из электротехнической стали для улучшения их эксплуатационных характеристик. При добавлении в сплав кремния и холодной прокатке сталь становится практически идеальным материалом для производства элементов электрических приборов.
