Elektriskais tērauds: īpašības, veidi, ražošana un pielietojums

GNEE elektriskā tērauda spole

Kas ir elektriskais tērauds?

Elektriskais tēraudsir feromagnētisks materiāls, kas sastāv no dzelzs ar dažādu silīcija (Si) daudzumu, kas svārstās no 1% līdz 6,5%. Elektrisko tēraudu attīstību pamudināja elektriskās iekārtas, kurām bija nepieciešams tērauds, kas varētu samazināt siltuma izkliedi, un šī problēma izraisīja enerģijas izšķērdēšanu. Tika konstatēts, ka dzelzs ir ekonomiski izdevīgākais risinājums, taču tā piemaisījumi nebija optimāli. Tika konstatēts, ka silīcija pievienošana palielināja pretestību, palielināja magnētisko caurlaidību un samazināja histerēzes zudumus. Visplašāk izmantotais komerciālais elektrotērauds satur apmēram 3,25% Si, jo lielāks silīcija saturs padara iegūto materiālu pārāk trauslu, lai to varētu auksti velmēt. Elektriskajam tēraudam ar 6,5% silīcija saturu ir vislabākās magnētiskās un elektriskās īpašības, taču tam ir nepieciešama papildu termomehāniskā apstrāde, lai pārvarētu tā trauslumu un ierobežoto elastību.

Elektrotērauda īpašības

Silīcija pievienošana dzelzs sastāvā ievērojami uzlabo elektrisko tēraudu fizikālās īpašības. Elektriskajiem tēraudiem ir šādas vēlamās īpašības elektroenerģijas ražošanas, sadales un patēriņa atbalstam:

• Augsta caurlaidība - palielināta spēja atbalstīt magnētiskos laukus
• Zema magnetostrikcija - zema tendence paplašināties vai sarauties magnētiskajos laukos
• Augsta elektriskā pretestība - samazina serdes zudumus, samazinot virpuļstrāvas komponentu
• Samazināts histerēzes zudums — mazs histerēzes zudums nozīmē mazāk izšķērdētas enerģijas siltuma veidā no mainīga magnetizēšanas spēka.

Elektrisko tēraudu veidi

Neorientēts pilnībā apstrādāts elektrotērauds

Neorientētam, pilnībā apstrādātam elektrotēraudam ir atšķirīgs silīcija līmenis, kas svārstās no 0,5% līdz 3,25% Si. Tam ir vienādas magnētiskās īpašības visos virzienos. Šāda veida elektrotēraudam nav nepieciešami pārkristalizācijas procesi, lai attīstītu tā īpašības. Zemās silīcija sakausējuma kategorijas nodrošina labāku magnētisko caurlaidību un siltumvadītspēju. Augstām sakausējuma kategorijām ir sagaidāma labāka veiktspēja augstās frekvencēs ar ļoti zemiem zudumiem. Šis tips ir lieliski piemērots magnētiskajām ķēdēm motoros, transformatoros un elektrisko sistēmu korpusos. Šis pilnībā apstrādātais veids rada grūtības caurumošanā pabeigta atlaidināšanas procesa dēļ. Organiskie pārklājumi ir pievienoti, lai uzlabotu eļļošanu štancēšanas procesā.

Neorientēts daļēji apstrādāts elektrotērauds

Neorientēti pusapstrādāti elektrotēraudi lielākoties ir neleģēts tērauds ar silīciju un pēc pēdējās aukstās velmēšanas tiek atkausēti zemā temperatūrā. Tomēr gala lietotājam ir jānodrošina galīgā spriedzes samazināšanas atkvēlināšana atbilstoši tērauda paredzētajam pielietojumam. Šā elektrotērauda tipa perforējamība ir labāka nekā neorientētam pilnībā apstrādātam tipam, tāpēc organiskie pārklājumi nav nepieciešami. Neorientētas daļēji apstrādātas kategorijas ir labi kodolmateriāli maziem rotoriem, statoriem un maziem jaudas transformatoriem.

Uz graudainiem orientēts elektrotērauds

Uz graudainiem orientēti elektrotēraudisastāv no dzelzs ar 3% Si saturu ar graudiem, kas orientēti uz augstu caurlaidību un zemu enerģijas zudumu. Uz graudiem orientētajām šķirnēm ir spēcīgas kristalogrāfiskās īpašības. Šis tips tiek pakļauts pārkristalizācijas procesam, kā rezultātā tiek uzlabota graudu struktūra, kurai ir labākas magnētiskās īpašības loksnes velmēšanas virzienā. Graudu orientētus tēraudus galvenokārt izmanto nerotējošām vajadzībām, piemēram, transformatoriem.

elektriskā tērauda spole

Kam tiek izmantots elektriskais tērauds?

Elektriskie tēraudi ar to labvēlīgo magnētisko veiktspēju ir ļoti svarīgi daudzās elektriskās sistēmās. Tālāk ir norādīti daži pielietojumi, kuros tiek izmantotas elektriskās tērauda serdes [6]:

Rotējošās mašīnas:

• Elektrisko transportlīdzekļu piedziņas motori
• Hermētiski motori
• Maiņstrāvas (AC) motori
• Neregulāri servisa motori

Statiskās mašīnas:

• Strāvas un sadales transformatori
• Reaktori un magnētiskie pastiprinātāji
• Metināšanas transformatori
• Audio transformatori
• Strāvas transformatori
• Magnētiskie slēdži un releji
• Elektriskais balasts

orientēts silīcija tērauds