El acero eléctrico y sus propiedades.
La chapa de acero eléctrico fue la más utilizada en ingeniería eléctrica... Este acero es una aleación de hierro con silicio, cuyo contenido es del 0,8 al 4,8%. Dichos aceros, que se introducen en una pequeña cantidad de cualquier sustancia para mejorar sus propiedades, se denominan aleados.
El silicio se introduce en el hierro en forma de ferrosilicio (una aleación de cissiluro de hierro FeSi con hierro) y se encuentra en estado disuelto. El silicio reacciona con la impureza más dañina (para las propiedades magnéticas del hierro): el oxígeno, reduciendo el hierro de sus óxidos FeO y forma dióxido de silicio SiO2, que pasa parcialmente a la escoria.
El silicio también promueve la liberación de carbono del compuesto Fe3C (cementita) con la formación de grafito. De esta forma, el silicio elimina los compuestos de hierro (FeO y Fe3C) que provocan un aumento de la fuerza coercitiva y un aumento de — pérdida de histéresis… Además, la presencia de silicio en el hierro en una cantidad del 4 % o más aumenta la resistencia eléctrica en comparación con el hierro puro, lo que genera pérdidas de corrientes de Foucault.
A pesar del hecho de que la inducción de saturación Bs del hierro con un aumento de silicio aumenta significativamente y alcanza un valor grande en 6,4% de silicio (Bs = 2800 gauss), pero aún así el silicio no se introduce más del 4,8%. El aumento del contenido de silicio en más del 4,8% conduce a que los aceros adquieran una mayor fragilidad, es decir, sus propiedades mecánicas se deterioran.
El acero eléctrico se funde en hornos de marta. Las láminas se producen laminando un lingote de acero en estado frío o caliente. Por lo tanto, distinga entre acero eléctrico laminado en frío y en caliente.
El hierro tiene una estructura cristalina cúbica. Según el estudio de la magnetización, resultó que puede ser desigual en diferentes direcciones de este cubo. El cristal tiene la magnetización más grande a lo largo del borde del cubo, la más pequeña a lo largo de la diagonal de la cara y la más pequeña a lo largo de la diagonal del cubo. Por lo tanto, es deseable que todos los cristales de hierro de la lámina estén dispuestos en filas en el curso del laminado en la dirección de los bordes del cubo.
Esto se consigue mediante laminación repetida de chapas de acero, con una fuerte reducción (hasta un 70%) y posterior recocido en atmósfera de hidrógeno. Esto favorece la depuración del acero del oxígeno y del carbono, así como la expansión de los cristales y su orientación para que las aristas de los cristales coincidan con el sentido de laminación. Tales aceros se llaman texturizados... Tienen propiedades magnéticas más altas en la dirección de laminación que el acero laminado en caliente convencional.
Las láminas de acero texturado se producen mediante laminación en frío. Permeabilidad magnética son mayores y las pérdidas por histéresis son menores que las de las chapas laminadas en caliente.Además, para el acero laminado en frío, la inducción en campos magnéticos débiles aumenta más fuertemente que para el acero laminado en caliente, es decir la curva de magnetización en campos débiles es significativamente más alta que la curva del acero laminado en caliente.
Arroz. 1. Proceso de fabricación de chapa de acero eléctrico
Cabe señalar, sin embargo, que como resultado de la orientación del grano del acero de grano orientado a lo largo de la dirección de laminación, la permeabilidad magnética en otras direcciones es menor que la del acero laminado en caliente. Entonces, con la inducción 6 = 1.0 T en la dirección de laminación, la permeabilidad magnética μm = 50,000, y en la dirección perpendicular a la laminación μm — 5500. En este sentido, cuando se ensamblan núcleos de transformadores en forma de W, se utilizan tiras de acero separadas , cortados a lo largo de la longitud de laminación, que luego se mezclan de manera que la dirección del flujo magnético coincida con la dirección de laminación del acero o forme un ángulo de 180 ° con ella.
En la Fig. 2 muestra las curvas de magnetización del acero eléctrico EZZOA y E41 para tres rangos de intensidad de campo magnético: 0 — 2,4, 0 — 24 y 0 — 240 A / cm.
Arroz. 2. Curvas de magnetización de los aceros eléctricos: a — acero E330A (texturizado), b — acero E41 (sin textura)
La lámina de acero eléctrico tiene buenas características magnéticas: alta inducción de saturación, baja fuerza coercitiva y baja pérdida por histéresis. Debido a estas propiedades, es ampliamente utilizado en ingeniería eléctrica para la producción de núcleos de estatores y rotores de máquinas eléctricas, núcleos de transformadores de potencia, transformadores de corriente y núcleos magnéticos de diversos dispositivos eléctricos.
El acero eléctrico doméstico difiere en su contenido de silicio, en la forma en que se fabrican las láminas, así como en sus propiedades magnéticas y eléctricas.
La letra D con la designación acero significa «elektrotekhnikanichnaya acero», el primer número después de la letra (1, 2, 3 y 4) significa el grado de aleación del acero con silicio, y el contenido de silicio está dentro de los siguientes límites en %: para acero de baja aleación (E1) de 0,8 a 1,8, para acero de aleación media (E2) de 1,8 a 2,8, para acero de alta aleación (EZ) de 2,8 a 3,8, para acero de alta aleación (E4) de 3,8 a 4,8.
La resistencia eléctrica promedio para convertirse en ρ también depende de la cantidad de silicio. Cuanto mayor sea, mayor será el contenido de silicio del acero. Los aceros Mirok E1 tienen una resistencia ρ =0,25 Ohm NS mm2/m, grados E2 — 0,40 Ohm NS mm2/m, grados EZ — 0,5 Ohm NS mm2/m y grados E4 — 0,6 Ohm NS mm2/m.
NSmagnetización (W/kg). Estas pérdidas son menores cuanto mayor sea el número, es decir, cuanto mayor sea el grado de aleación del acero con el silicio. Ceros después de estos números ОznSuponga que el acero es de textura laminada en frío (0) y de baja textura laminada en frío (00). La letra A indica pérdidas específicas particularmente bajas cuando se invierte la magnetización del acero.
El acero eléctrico se produce en forma de láminas con un ancho de 240 a 1000 mm, una longitud de 720 a 2000 mm y un espesor de 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 y 1,0 mm. Los aceros texturizados son los más utilizados, ya que presentan los mayores valores de características magnéticas.
Arroz. 3. Acero eléctrico