Меню

Сердечник электромагнитного устройства постоянного тока выполнен из электротехнической стали

Классификация электромагнитов

Электромагнит (ЭМ) является наиболее распространенным преобразователем электрического сигнала в механическое движение. ЭМ получили применение в качестве приводных или управляющих устройств в ряде механизмов, электрических аппаратов и реле, например в подъемных и тормозных устройствах, приводах для включения и выключения коммутационных аппаратов, электромагнитных контакторах, автоматических регуляторах, приводах для включения и отключения механических, пневматических, гидравлических цепей, а также для сцепления и расцепления вращающихся валов, открывания и закрывания клапанов, вентилей, заслонок, золотников на небольшое расстояние до нескольких миллиметров с усилием в несколько десятков ньютонов.

По назначению различают электромагниты:

удерживающие, которые служат для фиксации положения ферромагнитных тел (например, электромагниты, предназначенные для подъема предметов из ферромагнитного материала, электромагнитные плиты для фиксации деталей на металлообрабатывающих станках, электромагнитные станки). Эти ЭМ не совершают работы, от них требуется лишь определенная сила, на которую они рассчитываются;

приводные, которые служат для перемещений исполнительных устройств (например, клапанов, золотников, заслонок, железнодорожных стрелок), а также используются в контакторах, электромагнитных муфтах и др. Эти ЭМ совершают определенную работу и поэтому рассчитываются на определенную силу и перемещение;

специальные, которые используются в ускорителях элементарных частиц, медицинской аппаратуре и др.

По роду тока в обмотке различают ЭМ постоянного и переменного токов. ЭМ постоянного тока делят на

нейтральные, не реагирующие на полярность управляющего сигнала;

поляризованные, реагирующие на полярность сигнала (когда на якорь действуют два независящих друг от друга потока).

По конструктивному исполнению различают следующие типы ЭМ.

Клапанные — с внешним притягивающим якорем (рис. 8.1, а. г), при этом магнитные системы могут иметь различную форму:

— П-образный магнитопровод и сердечник круглого сечения;

— П-образнй магнитопровод и плоский якорь-ярмо;

— Ш-образный магнитопровод и сердечник круглого сечения;

В клапанных ЭМ происходит небольшое перемещение якоря (несколько миллиметров), благодаря чему они развивают большие усилия и имеют высокую чувствительность.

Прямоходовые с поступательным движением якоря. Используются они, как правило, в виде соленоидов и поэтому часто называются соленоидными ЭМ (рис. 8.1, д, е). Прямоходовые ЭМ имеют большой ход якоря, меньшие, чем клапанные, размеры и большее быстродействие, однако чувствительность у них меньше.

По своему назначению прямоходовые ЭМ выполняются в двух вариантах:

— с неподвижным сердечником—«стопом» (см. рис. 8.l, д, е),

— без сердечника со сквозным отверстием по оси катушки — так называемые длинноходовые электромагниты (см. рис. 8.1. е, показан пунктиром).

ЭМ с неподвижным сердечником создает большое усилие, значение которого возрастает по мере приближения якоря к сердечнику. Длинноходовые системы позволяют получить относительно большой ход якоря (до 200 мм) за счет удлинения катушки.

Эти ЭМ применяются в установках, работающих в режиме кратковременной нагрузки, т.е. когда ток, проходящий через катушку, имеет большое значение, но не вызывает ее перегрева.

С поперечным движением— якорь движется в поперечном направлении к средней линии между полюсами. Практическое использование получили следующие формы магнитных систем:

— с выступающим якорем (рис. 8.1, ж) — применяется при углах поворота якоря 25. 40°;

— с вытягивающимся якорем (рис. 8.1, з) — применяют при углах поворота якоря 10. 15 °. Позволяют получить тяговую характеристику любой формы (возрастающую, спадающую с любым углом наклона), что обеспечивается соответствующим выбора профиля якоря.

В этих системах якорь подвешивается на пружине, а рабочий угол поворота якоря выбирается таким, чтобы он не занимал крайних положений против полюсов.

Рисунок 8.1. Нейтральные электромагниты различных конструкций:

а-г – клапанные; д,е- прямоходные; ж,з – с поперечным движением якоря

1- сердечник; 2- якорь; 3- полюсный наконечник; 4- катушка; 5- мярмо; 6- направляющая трубка; 7- пружина; δн- начальный воздушный зазор

Рассмотренные системы с движущимся в поперечном направлении якорем применяются в автоматических регуляторах, когда требуется получить большое значение коэффициента возврата. Кроме того, их удобно использовать в устройствах, работающих на постоянном токе (при переменном токе могут возникнуть вибрации якоря, в то время как зазор между полюсами и якорем должен быть постоянным).

ЭМ состоит из магнитопровода и собственно катушки.

Магнитопровод. В ЭМ постоянного тока магнитопровод выполняется сплошным из полосового или круглого материала — технически чистого железа марок: Э, ЭА и ЭАА. Высокочувствительные электромагниты имеют магнитопровод из железоникелевых и железоникелькобальтовых сплавов, это пермаллои марок: 79НМ, 79НМА и гайперники марок: 50НП, 45Н, 45НП. Широкое применение в магнитопроводах быстродействующих ЭМ нашли легированные кремнием стали марок: Э11, Э21 и т.д. Легирование электротехнических сталей кремнием обусловливает значительное повышение электросопротивления. При этом уменьшаются потери энергии на вихревые токи, что позволяет применять сталь в более мощных устройствах, работающих на переменном токе.

Магнитопроводы ЭМ переменного тока выполняют шихтованными, т. е. собирают из пластин, штампуемых из листового материала толщиной 0,3. 0,5 мм. Материалами могут быть: горяче- и холоднокатаная электротехническая сталь марок: Э11. Э43, Э1100, Э310 и др.

В некоторых случаях магнитопроводы ЭМ постоянного тока также делают шихтованными для устранения вихревых токов, возникающих в процессе включения и выключения. Иногда в целях экономии небольшие ЭМ переменного тока изготовляют из сплошного материала толщиной 2. 3 мм.

Катушка. По своей конструкции катушки бывают каркасными и бескаркасными, а по форме — круглого и прямоугольного сечения. Каркасная катушка состоит из каркаса и обмотки. На одном каркасе может быть несколько обмоток, уложенных рядами. Бескаркасная катушка проще каркасной. Отсутствие каркаса позволяет полностью использовать намоточное окно.

Источник

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

06.10.2015

Аппаратура управления электроприводами

Управление электроприводом — это принудительное изменение его состояния, осуществляемое с помощью электроаппаратуры. К аппаратуре электропривода относятся контакторы, реле, контроллеры, различные командоаппараты (кнопки, пульты управления), тормозные электромагниты, резисторы, а также комплексные устройства (реостаты, пускатели, магнитные станции, магнитные усилители, различные блоки на полупроводниках и т. д.).

Контакторы постоянного и переменного тока

Их основным назначением является частая коммутация силовых электрических цепей. Существует множество конструктивных форм контакторов, отличающихся взаиморасположением деталей, величиной, устройством отдельных узлов и т. д., но все эти аппараты состоят из таких же основных элементов и действуют по одному принципу.

Контакторы выпускают сериями. Контакторы данной серии различаются в основном только величиной номинального тока, а следовательно, размерами, но не конструкцией. На судах наиболее распространены контакторы серий КП, КУ и КПМ — постоянного тока, КТ и КТФ — переменного тока и КМ, выпускаемые как для переменного, так и для постоянного тока.

Рассмотрим устройство и принцип действия контактора КПМ-220 (рис. 1). Стальной магнитопровод аппарата состоит из неподвижного Г-образного ярма, привернутого к нему сердечника с полюсным наконечником 2 и поворотного якоря. На сердечник надета втягивающая катушка. Если она обесточена, якорь прижат к упору отключающей пружиной, натяжение которой регулируют винтом. На якоре укреплен главный подвижный контакт 4, соединенный с ярмом гибким проводом. На контакт нажимает пружина контакта 3. К стойке прикреплен главный неподвижный контакт 6. С ним последовательно соединена дугогасительная катушка со своими полюсными наконечниками 10, между которыми вставлена съемная цементно-асбестовая дугогасительная камера (на рисунке камера повернута вверх). Неподвижный контакт 6 снабжен дугогасительным рогом и защитной коронкой. К нижней части якоря прикреплены два изолированных от него подвижных блок-контакта 20 и 21. Против них на шпильках установлены неподвижные блок-контакты 19 и 22. Все неподвижные детали контактора смонтированы на изоляционной плите.

Читайте также:  Индуктивность катушки формула через напряжение силу тока

Контактор постоянного тока типа КПМ-220

При подаче напряжения на выводы 14 катушки контактора сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь. Главные контакты соприкасаются и замыкают коммутируемую цепь тока. От вывода 17 к выводу 11 может пройти ток. Кроме того, замыкаются блок-контакты 21 и 22 и размыкаются контакты 19 и 20. Благодаря этому производятся переключения во вспомогательных цепях.

На рис. 1 показан однополюсный контактор; по числу полюсов контакторы могут быть двух-, трех-, четырех- и пятиполюсными.

Магнитопровод контакторов переменного тока выполняют наборным из листовой электротехнической стали, так как под действием переменного тока катушки происходит постоянное перемагничивание магнитопровода, и если бы он был выполнен сплошным (как на постоянном токе), то в нем индуктировались бы большие вихревые токи, вызывающие перегрев магнитопровода и порчу изоляции катушки. Для примера на рис. 2 изображен контактор переменного тока типа КТ.

Контактор переменного тока типа КТ

Магнитопровод состоит из неподвижного ярма, на сердечнике которого находится втягивающая катушка, и поворотного якоря. На крайних торцах ярма установлены латунные рамки (короткозамкнутые витки). Их назначение — четко удерживать притянутым якорь несмотря на то, что под действием переменного тока направление намагничивания магнитопровода изменяется. Отключающей пружины у контактора нет, якорь отпадает под собственной силой тяжести. Чтобы не было самопроизвольного включения при качке судна, имеется защелка. Подвижные контакты соединены гибкими медными перемычками с выводами, установленными на изоляционной плите. Неподвижные главные контакты соединены с верхними выводами. Контакты расположены в дугогасительной камере, внутри которой пластинами образована деионная решетка. К горизонтальному валу аппарата прикреплены блок-контакты.

Условные обозначения элементов контакторов на электрических схемах приведены на рис. 3.

Условные обозначения элементов контакторов на электрических схемах

Электромагнитные и электротепловые реле

Реле широко применяют в схемах электрических проводов и устройств автоматики. По конструкции они весьма разнообразны и подобны контакторам, но меньше по размерам. Наиболее часто встречаются реле тока, напряжения, тепловые и времени.

Реле тока в схемах в основном выполняют защитные функции. Они делятся на реле максимального, минимального и обратного тока. У реле максимального тока типа РЭ (рис. 4) катушка, расположенная на сердечнике, включается последовательно с якорем электродвигателя. Если ток якоря превышает допустимую величину, якорь притягивается, преодолевая силу сопротивления пружины, и размыкаются контакты. Это служит импульсом для отключения аппарата, коммутирующего электродвигатель. На шкале нанесены метки, соответствующие различным установкам срабатывания реле. Изменение установок осуществляется регулированием натяжения пружины с помощью гаек.

Реле максимального тока

Электромагнитные реле переменного тока отличаются от реле постоянного тока тем, что их магнитная система набрана из листов электротехнической стали и в торцах сердечника встроены короткозамкнутые витки.

Реле напряжения устроены аналогично реле тока, но их катушка включается в сеть параллельно. Они срабатывают при недопустимых отклонениях напряжения, подведенного к контролируемому участку цепи электропривода.

Тепловые реле (рис. 5, а) не относятся к числу электромагнитных, но рассматриваются в этой статье, так как их работа зависит от нагрева, вызванного протекающими токами. Назначение этих реле — защита двигателей от перегрузки. Тепловые реле встраивают в магнитные пускатели или установочные автоматы.

Схема действия электротеплового реле типа ТТ

Основным элементом реле является биметаллическая пластина, изготовленная из разнородных металлов с различными коэффициентами линейного расширения.

При протекании недопустимого тока по нагревательному элементу (рис. 5, б) увеличивается нагрев биметаллической пластины, она прогибается, освобождается защелка, которая под действием пружины поворачивается и размыкает контакты. После остывания биметаллической пластины можно толкателем привести реле в исходное состояние. Часть пластины и спираль закрыты цементно-асбестовой теплоизоляционной камерой.

Электромагнитные реле времени широко распространены в схемах управления электроприводами, где они автоматически производят переключение в схеме с заданной выдержкой времени.

На переменном токе используют реле, принцип действия которых заключается в следующем. При подаче питания на реле внутрь катушки втягивается якорь, связанный с механическим замедлителем (например, часовой механизм). Таким образом, с момента подачи питания на катушку реле до полного втягивания якоря и замыкания (размыкания) контактов реализуется выдержка времени в пределах 1 —10 с. Эти реле ненадежны в работе.

На постоянном токе используют электромагнитные реле времени, у которых, в отличие от обычных реле, между сердечником и катушкой расположена алюминиевая или латунная гильза (демпфер). При подаче питания на катушку реле срабатывает без всякой выдержки времени. При отключении тока катушки ее спадающий магнитный поток в теле демпфера индуктирует вихревые токи. Эти токи вызывают появление дополнительного потока, который некоторое время удерживает якорь притянутым. Выдержка времени с момента снятия питания с катушки до момента отпускания якоря составляет 0,3—0,4 с.

В схемах электроприводов встречаются также механические реле: давления, уровня, скорости и т. д. Условные обозначения элементов реле в электрических схемах показаны на рис. 6.

Условные обозначения элементов реле в электрических схемах

Многоступенчатые коммутационные аппараты для ручного управления электродвигателями делятся на контроллеры барабанного типа и кулачковые. Контроллеры в основном применяют для управления палубными механизмами.

Рассмотрим устройство силового кулачкового контроллера (рис. 7, а). Литой корпус аппарата закрыт крышкой с резиновым уплотнением. С маховиком контроллера механически связан вал, на котором смонтированы кулачковые шайбы.

Кулачковый контроллер

На изоляционной панели контроллера горизонтально укреплены контактные элементы (рис. 7,б). Для каждого контактного элемента на валу управления имеется кулачковая шайба, профиль которой определяет момент включения контактов. При набегании впадины кулачка на ролик под действием пружины 5 поворачивается рычаг и замыкаются контакты.

Перекатывание контактов в момент замыкания происходит благодаря повороту суппорта; при этом несколько сжимается пружина 3. Каждая пара контактов снабжена искрогасительной камерой.

С контактами контроллера через электрические перемычки и кабели соединяется главная цепь электродвигателя. Профиль кулачков на валу контроллера соответствует определенной программе управления электродвигателем. Каждое положение маховика управления определяет режим работы (пуск, первая скорость, вторая скорость, торможение и т. д.).

Контакты контроллера должны быть достаточно мощными, так как через них проходит главный ток электропривода.

В корпус кулачкового контроллера вмонтированы коммутационные и защитные элементы: контактор включения питания (линейный контактор) и реле защиты. Кулачковые контроллеры переменного и постоянного тока обладают небольшим износом контактов, допускают до 600 включений в час.

Силовые контроллеры барабанного типа имеют более простое контактное устройство, обладающее повышенным износом; на строящихся судах их не устанавливают.

Командоконтроллеры по конструкции подобны силовым контроллерам кулачкового типа, но они обычно меньше по размерам и их контакты рассчитаны на более слабые токи. Это объясняется тем, что в отличие от силовых контроллеров, внутри которых происходит непосредственное замыкание силовых цепей электродвигателя, контакты командоконтроллера замыкают и размыкают (коммутируют) цепи катушек отдельно установленных контакторов, контакторы своими контактами коммутируют цепи электродвигателей.

Таблица замыканий и условные обозначения контактов контроллера на схеме

Магнитные контроллеры (магнитные станции) выполнены в виде стального шкафа, внутри которого расположены контакторы, реле и резисторы. С помощью кнопок, расположенных непосредственно на шкафе или вынесенных отдельно, производится управление электроприводом.

Число контактов контроллера любого типа и порядок их замыкания фиксируются в специальной таблице замыканий. На рис. 8, а показана таблица замыканий контроллера, на рис. 8, б — условные обозначения контактов этого же контроллера на схеме. Читается таблица следующим образом: контакт 1 контроллера замкнут только в нулевом положении рукоятки (штурвала) управления; контакт 2 замкнут во всех положениях «Назад» и «Вперед», кроме нулевого; контакт 3 замкнут во всех положениях «Вперед» и т. д.

Читайте также:  Какие действия производит переменный ток

Сюда можно отнести кнопочные посты управления, конечные и путевые выключатели, различные переключатели и замыкатели. Эта аппаратура проста по устройству.

Применяемые на судах тормозные устройства предназначены для ускорения процесса остановки электродвигателей, а в грузоподъемных механизмах — и для удержания груза на весу. Тормозные электромагниты в зависимости от величины хода якоря делят на длинноходовые (вертикальное перемещение якоря до 120 мм) и короткоходовые (горизонтальное перемещение якоря 3—5 мм); они являются частью (приводом) ленточного, дискового или колодочного тормозного устройства. Название «тормозной электромагнит» не определяет сущности его работы, так как в действительности его назначение — растормозить электропривод при подаче питания на катушку электромагнита.

Тормозное же действие осуществляется нажатием пружин на неподвижные детали механического фрикционного тормоза при обесточивании катушки. Катушки тормозных электромагнитов постоянного тока могут быть параллельными и последовательными, переменного тока — трех- и однофазные.

Корпус длинноходового электромагнита (рис. 9, а) отливают из чугуна, крышку делают стальной. Якорь изготовляют из магнитомягкой стали. В верхней части он имеет форму усеченного конуса. Во избежание магнитного прилипания на верхнем торце якоря устанавливают латунную шайбу. Электромагнит снабжен воздушным демпфером; при подаче питания на катушку якорь перемещается вверх, растормаживая электродвигатель, но в верхней части полости камеры якоря создается воздушная подушка. Воздух через небольшое отверстие выходит наружу. Сечение отверстия можно изменять винтом.

Источник

Электротехническая сталь (трансформаторная) – свойства и применение

электротехническая трансформаторная сталь

Электротехническая сталь – это разновидность черного металла с улучшенными электромагнитными свойствами. Добиться этого удается внедрением кремния. Таким образом, как металл, электротехническая сталь представляет собой сплав железа с кремнием, содержание которого составляет 0.8 – 4.8%. Наименование, этот специфический состав получил вследствие области своего непосредственно применения.

Электротехническая сталь, также имеет названия динамная сталь, трансформаторная сталь и кремнистая электротехническая сталь.

Зачем кремний в стали?

Легирование производится не чистым элементом кремнием, а ферросилицием. Это вещество представляет собой сплав FeSi с железом. Легирование стали Si позволяет вывести из металла кислород, элемент – оказывающий наибольшее негативное воздействие на магнитные свойства Fe. Происходит реакция восстановления железа из его окислов, с результирующим образованием оксида кремния, частичного переходящего в шлак.

ферросилициий

Так выглядит ферросилициий – марка ФС45

Второй положительный эффект от внедрения кремния в сталь связан с выделением цеменита (Fе3С) из металла, который замещается образующимся графитом. Оба соединения, оксид железа и цеменит увеличивают коэрцитивной силы в металле, что приводит к росту потерь на гистерезис. Более того, легирование кремнием железа с концентрацией Si выше 4% способствует также снижению потерь на вихревые токи, что обусловлено повышением удельного электрического сопротивления электротехнической стали относительно ее марок, нелегированных кремнием.

Химический состав стали с улучшенными магнитными характеристиками

Исходя из вышесказанного, повышение содержания кремния в металле снижает удельный вес оксидов железа. Как показывает практика, одновременно с этим происходит рост индукции насыщения Вs железа. Ее максимальная величина достигается при содержании Si на уровне 6.4%.

Однако по химическому составу электротехническая сталь остается легированным металлом с содержанием кремния не более 4.8%. Это связано с ухудшением механических свойств металла, хрупкости в частности, при росте концентрации Si. Наряду с кремнием в электротехническую сталь может добавляться алюминий на уровне 0.5%.

сердечник из электротехнической стали

Сердечник трансформатора из электротехнической стали

Исходя из химического состава (содержания легирующих примесей), металл разделяют на две категории динамная и трансформаторная сталь. В первой разновидности процент вхождения кремния составляет 0.8 – 2.5%, тогда как трансформаторное железо характеризуется уровнем легирования 3.0 – 4.5%.

Читайте также: Лом трансформаторов, о том, как сдают трансформаторы в металлолом, и что ценного в них есть.

Изотропная и анизотропная сталь – отличия производства

Как можно понять из вышесказанного, характеристики легированного соединения сильно зависят от содержания кремния. Вторым фактором, определяющим свойства металла, выступает его внутренняя структура, которая формируется в процессе производства. В частности горячекатаная и холоднокатаная стали обладают различными по размеру ячейками. Для крупнокристаллических материалов характерны большие величины магнитной проницаемостью, но коэрцитивная сила существенно ниже, чем у металлов с мелкокристаллической структурой. Варьировать размер зерна позволяют два вида обработки: механическая и термическая.

Так отжиг стали способствует понижению внутренних напряжений в металле, одновременно приводя к увеличению кристаллов, образующих его структуру. Горячая прокатка электротехнической стали не способна создать устойчивую ориентацию зерен внутри металла, оставляя ее хаотичной. Подобная изотропная сталь, как результат, характеризуется независимостью магнитных свойств от направления.

Добиться текстурованной структуры с определенной пространственной ориентацией кристаллов в металле позволяет повторной холодной прокатки стали, сопровождающаяся отжигом при особых условиях. Как результат получается анизотропная сталь, где ребра кубической решетки кристаллов установлены в направлении прокатки. Расположив анизотропную сталь в правильном направлении, можно добиться повышения магнитной проницаемости, одновременно понизив коэрцитивную силу.

Производство электротехнической стали налажено в виде листового проката с шириной полосы 240 – 1000 мм. Металл выпускается рулонами или отдельными листами, длина которых варьируется от 720 до 2000 мм. Толщина электротехнического стального профиля начинается с 0.05 мм и может иметь следующие показатели: 0.1, 0.2, 0.35, 0.5 и 1,0 мм. Кроме того, классификация электротехнических сталей по разновидности продукции допускает следующие виды проката: сортовой и лента резанная.

листы стали

Марки изотропной тонколистовой стали х/к: 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2312, 2411, 2412, 2413, 2414, 2421.

Марки анизотропной тонколистовой стали х/к: 3311 (3411), 3411, 3412, 3413, 3414, 3415, 3404, 3405, 3406, 3407, 3408, 3409.

Металлическая буква “Е” – что это?

Металлическая буква Е

Всех мучил вопрос в детстве – что эта за металлическая буква Е или Ш такая?

Эта металлическая пластина в виде буквы Ш или Е (кто как видит) и есть та самая трансформаторная сталь, точнее сердечник трансформатора, изготовленный из электротехнической стали. Такие пластины часто попадались в детстве – ржавые, гнутые, склеенные, кто-то затачивал их и бросался, словно, самурайскими сюрикэнами.

Буква Е или Ш - та, что мы видели в детстве

Буква Е или Ш – та, что мы видели в детстве

Этих металлических букв Ш (Е), казалось, валяется целая куча – они были в каждом дворе иногда валялись целыми россыпями, а появлялись они после разбора вот таких трансформаторов, см. фото:

Внутри этого трансформатора находится сердечник из трансформаторной стали и склеенных букв

Внутри этого трансформатора находится сердечник из трансформаторной стали и склеенных букв “Е”

Электротехническая сталь – марки

Маркировка данного вида металла представляет число, где его цифры указывают:

  1. Первая – структурное состояние металла и класс его прокатки. Это может быть горячекатаная (1) или холоднокатаная (2) изотропная, а также холоднокатаная анизотропная разновидность стали.
  2. Вторая – отображает процент вхождения кремния. Она принимает следующие допустимые значения от 0 до 5. Стартовая величина – менее 0.4% обозначается как 0. Вторая цифра 1 соответствуют содержанию Si 4 – 0.8 %. Последующие четыре значения отображают увеличение концентрации кремния на 1, вплоть до величины 4.8%.
  3. Третья цифра характеризует электромагнитные характеристики: коэрцитивная сила, магнитна индукция и прочие.
  4. Последние две цифры отображают количественное значение характеристики из третьего пункта.

Марки электротехнической стали:

  • Сталь электротехническая сернистая: 1211, 1212, 1213, 1311, 1312, 1313, 1411, 1412, 1413, 1511, 1512, 1513, 1514, 1521, 1561, 1562, 1571, 1572, 2011, 2012, 2013, 2111, 2112, 2211, 2212, 2213, 2214, 2215, 2216, 2311, 2312, 2411, 2412, 2413, 2414, 2421, 3311, 3404, 3405, 3406, 3407, 3408, 3409, 3411, 3412, 3413, 3414, 3415, 3416, 3421, 3422, 3423, 3424, 3425
  • Сталь электротехническая нелегированная: 10832, 10848, 10850, 10860, 10864, 10880, 10895, 11832, 11848, 11850, 11860, 11864, 11880, 11895, 20832, 20848, 20850, 20860, 20864, 20880, 20895, 21832, 21848, 21850, 21860, 21864, 21880, 21895
Читайте также:  Если энергия соленоида равна при силе тока в нем

к содержанию ↑

Свойства электротехнической стали

Ценность легированного кремнием железа обусловлена его улучшенными электромагнитными характеристиками: высокий уровень индукции насыщения, минимизация потерь на гистерезис, а также пониженная коэрцитивной сила. Поскольку анизотропная структура позволяет еще больше улучшить эти свойства, то спрос не текстурованные стали изначально выше.

Вопрос, для каких целей применяют электротехнические стали, находит ответ в наименовании металла. Одно из предназначений сплава – это сердечники в таких устройствах:

  • трансформаторов тока;
  • статоры и роторы электрооборудования;
  • силовых трансформаторов.

силовой трансформатор

Кроме того, электротехническая сталь – отличный материал для магнитопроводов в составе электрических аппаратов. Понять, почему сердечник трансформатора выполняют из электротехнической стали несложно. Это следует из свойств металла, в частности повышению удельного электрического сопротивления. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению потерь мощности от вихревых токов, характерных для сердечника трансформатора. Как результат, повышается общая эффективность устройства, а сам сердечник меньше нагревается.

Еще больше нивелировать потери от вихревых токов, можно уменьшив толщину пластин. Поэтому электротехническая сталь для электродвигателей, в частности сердечников трансформаторов, должна иметь толщину 0.5 мм при частоте 50 Гц. Если источник тока работает на больших частотах, под сердечник используют более толстые листы электротехнической стали: 0.1 или 0.2 мм.

Дополнительные потери энергии в сердечнике трансформатора происходят вследствие гистерезиса – процесса циклического перемагничивания. Сузить петлю гистерезиса, соответственно уменьшить ее площадь приведут к понижению потерь на перемагничивание. Это вторая причина использования электротехнической стали в сердечнике трансформатора.

Поскольку снижение потерь на вихревые токи и гистерезис достигается повышением содержания кремния в металле, сплав с высокой концентрацией Si получил название трансформаторная сталь, характеристики которой лучше подстроены именно под трансформаторы. Выражаясь языком цифр, в производстве мощных трансформаторов использование текстурованной стали позволяет уменьшить уровень потерь на треть. Кроме того, это способствует снижению массы трансформатора на 10% и расхода самого металла на 20%.

сбор сердечника трансформатора

Сбор сердечника трансформатора

Кроме трансформаторов, электротехническая сталь, в зависимости от марки применяется для:

  • магнитных цепей при изготовлении электрического оборудования – марки 2212, сернистая изотропная, 20895/20880 АРМКО;
  • электродвигателей и подобных изделий – марка 10895/Э12/АРМКО;
  • прочая электротехническая продукция – марка10880/Э10/АРМКО.

Назначение некоторых марок стали электротехнической:

Основные производители электротехнической стали

Если рассматривать выпуск данного вида металла в мировом масштабе, то основными игроками выступаю восточные страны: Китай и Япония. Их долевой вклад в производстве и потребление электротехнической стали составляет до 50%. Дисбаланс между странами состоит в том, что Китай – основной производитель, тогда как Япония преимущественно экспортирует этот сортамент стали.

Готовая продукция - рулоны электротехнической стали

Готовая продукция – рулоны электротехнической стали

Россия относится к числу тех государств, где объемы производства металла превышают внутреннее потребление сортамента электротехническая сталь. Цена этого вида продукции на отечественном рынке составляет от 80 до 180 рублей за килограмм. На сегодня РФ сумела выйти на объемы производства данного сортамента металла, которые составляют 10% от общего мирового импорта электротехнической стали. Основными производителями металла на российском рынке выступают:

  • Северсталь;
  • ВИЗ-Сталь;
  • Новолипецкий металлургический комбинат.

Объемы, производимой ими продукции троекратно превосходят потребности внутреннего рынка, что позволять импортировать электротехническую сталь как на Запад: Италия, Швейцария, так и в сторону Востока – Индия. Что касается долю конкретного вида стали в общем объеме, то две трети производственных мощностей ориентированы на выпуск динамного сортамента металла. И только 30% производства – это трансформаторная сталь, цена которой составляет 120 – 180 руб/кг.

Источник



Конструкции электромагнитов постоянного тока

Электромагнитными называются устройства, предназначен­ные для создания в определенном пространстве магнитного поля с помощью обмотки, обтекаемой электрическим током.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие таких электромагнитов, в отличие от поляризованных, не зависит от направления тока в обмотке, они наиболее экономичны и, благодаря разнообразию конструктивных исполнений, их легко приспосабливать в различных конструкциях к различным усло­виям работы.

Поэтому они получили наибольшее распространение. Значительную часть электромагнитов постоянного тока составляют электромагнитные механизмы, использующиеся в качестве привода для осуществления необходимого перемещения.

Примером подобных электромагнитов являются: тяговые элек­тромагниты, предназначенные для совершения механической ра­боты при перемещении их рабочих органов, электромагниты муфт сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электро­магниты, приводящие в действие контактные устройства в кон­такторах, пускателях, автоматических выключателях; электро­магниты реле, регуляторов и других чувствительных устройств автоматики.

При всем разнообразии электромагнитов отдельные их узлы имеют общее назначение (рис. 4.1): катушка с расположенной на ней намагничивающей об­моткой 1; неподвижная часть магнитопровода из ферромагнитного материала 2; подвижная часть магнитопровода – якорь 3.

Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода рабочим и паразитным зазорами и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соот­ветствующим деталям приводимого в действие механизма.

В зависимости от расположения якоря относительно остальных ча­стей электромагнита и характера воз­действия на якорь со стороны магнит­ного потока электромагниты постоян­ного тока разделяются на следующие типы: электромагниты с втягиваю­щимся якорем, с внешним притяги­вающимся якорем и с внешним поперечно движущимся якорем.

Одна из типичных конструкций электромагнита с втягивающимся яко­рем показана на рис. 4.1.

Характер­ной особенностью таких электромаг­нитов является то, что якорь располагается целиком или частично внутри катушки с обмоткой. В процессе срабатывания электромагнита якорь, перемещаясь по­ступательно, погружается в катушку.

Втягивание якоря происхо­дит как за счет магнитного потока, проходящего через торцевую поверхность якоря, так и за счет действия магнит­ных потоков, выходящих из его боковой поверхно­сти.

На рис. 4.2 изобра­жена одна из разновидно­стей электромагнитов с внешним притягивающим­ся якорем. У этих элек­тромагнитов якорь распо­ложен снаружи по отноше­нию к катушке. На него действует главным образом рабочий магнитный поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. В результате этого якорь по­ворачивается в пределах малого угла или совершает поступательное перемещение в направлении линии индукции рабочего магнитного потока.

Рис. 4.2. Электромагнит с внешним притя­гивающимся якорем

Конструкция электромагнита с внешним поперечно движущимся якорем показана на рис.4.3. Якорь в подобных электромагнитах также располагается снаружи катушки. Рабочий магнитный по­ток, действующий на якорь, проходит из его боковой поверхности к полюсным наконечникам, имеющим особую форму, определенным способом согласованную с формой боковой поверхности якоря. В результате воздействия со стороны рабочего магнитного потока якорь движется поперек магнитных линий, поворачиваясь на не­который ограниченный угол.

В каждой из трех перечисленных групп электромагнитов по­стоянного тока, в свою очередь, имеется ряд конструктивных разно­видностей, определяемых конструкцией магнитной цепи. Кроме того, в зависимости от способа вклю­чения обмотки электромагнита разли­чают электромагниты с обмотками параллельного включения и с обмот­ками последовательного включения.

Источник