विद्युत उपकरणों के निर्माण में प्रयुक्त चुंबकीय सामग्री

उपकरण और उपकरण में चुंबकीय कोर के उत्पादन के लिए निम्नलिखित फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों का उपयोग किया जाता है: तकनीकी रूप से शुद्ध लोहा, उच्च गुणवत्ता वाला कार्बन स्टील, ग्रे कास्ट आयरन, इलेक्ट्रोटेक्निकल सिलिकॉन स्टील, आयरन-निकल मिश्र धातु, लौह-कोबाल्ट मिश्र धातु आदि।

आइए संक्षेप में उनके कुछ गुणों और अनुप्रयोग संभावनाओं को देखें।

तकनीकी रूप से शुद्ध लोहा

रिले, विद्युत मीटर, विद्युत चुम्बकीय कनेक्टर, चुंबकीय ढाल आदि के चुंबकीय सर्किट के लिए, व्यावसायिक रूप से शुद्ध लोहे का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस सामग्री में बहुत कम कार्बन सामग्री (0.1% से कम) और मैंगनीज, सिलिकॉन और अन्य अशुद्धियों की न्यूनतम मात्रा होती है।

इन सामग्रियों में आम तौर पर शामिल हैं: आर्मको आयरन, शुद्ध स्वीडिश आयरन, इलेक्ट्रोलाइटिक और कार्बोनिल आयरन, आदि। शुद्ध लोहे की गुणवत्ता अशुद्धियों के मामूली अनुपात पर निर्भर करती है।

लोहे के चुंबकीय गुणों पर सबसे हानिकारक प्रभाव कार्बन और ऑक्सीजन हैं।रासायनिक रूप से शुद्ध लोहा प्राप्त करना बड़ी तकनीकी कठिनाइयों से जुड़ा है और यह एक जटिल और महंगी प्रक्रिया है। प्रौद्योगिकी, विशेष रूप से हाइड्रोजन में दोहरे उच्च तापमान के साथ प्रयोगशाला स्थितियों में विकसित की गई, जिससे अत्यधिक उच्च चुंबकीय गुणों के साथ शुद्ध लोहे का एक एकल क्रिस्टल प्राप्त करना संभव हो गया।

खुली विधि द्वारा प्राप्त सबसे बड़ा फैला हुआ स्टील आर्म मिला। इस सामग्री में काफी उच्च सामग्री है चुम्बकीय भेद्यता, महत्वपूर्ण संतृप्ति प्रेरण, अपेक्षाकृत कम लागत और एक ही समय में अच्छे यांत्रिक और तकनीकी गुण हैं।

एड़ी धाराओं के पारित होने के लिए आर्मको स्टील का कम विद्युत प्रतिरोध, जो विद्युत चुम्बकीय रिले और कनेक्टर्स की प्रतिक्रिया और रिलीज के समय को बढ़ाता है, को एक बड़ा नुकसान माना जाता है। साथ ही, जब इस सामग्री का उपयोग विद्युत चुम्बकीय समय रिले के लिए किया जाता है, तो इसके विपरीत, यह संपत्ति एक सकारात्मक कारक है, क्योंकि यह रिले के संचालन में अपेक्षाकृत बड़ी देरी को बेहद सरल तरीकों से प्राप्त करना संभव बनाता है।

उद्योग तीन प्रकार की व्यावसायिक रूप से शुद्ध आर्मको-टाइप स्टील शीट: ई, ईए और ईएए का उत्पादन करता है। वे अधिकतम चुंबकीय पारगम्यता और जबरदस्ती बल के मूल्यों में भिन्न होते हैं।

कार्बन स्टील्स

कार्बन स्टील्स को आयताकार, गोल और अन्य वर्गों के रूप में उत्पादित किया जाता है, जिसमें से विभिन्न प्रोफाइल के हिस्से भी डाले जाते हैं।

स्लेटी कच्चा लोहा

एक नियम के रूप में, ग्रे कास्ट आयरन का उपयोग इसके खराब चुंबकीय गुणों के कारण चुंबकीय प्रणालियों के लिए नहीं किया जाता है। शक्तिशाली विद्युत चुम्बकों के लिए इसके उपयोग को आर्थिक आधार पर उचित ठहराया जा सकता है। यह नींव, बोर्ड, पोस्ट और अन्य भागों पर भी लागू होता है।

कच्चा लोहा अच्छी तरह से ढाला जाता है और इसके साथ काम करना आसान होता है।निंदनीय कच्चा लोहा, विशेष रूप से annealed, साथ ही ग्रे मिश्र धातु कच्चा लोहा के कुछ ग्रेड, में काफी संतोषजनक चुंबकीय गुण होते हैं।

इलेक्ट्रोटेक्निकल सिलिकॉन स्टील्स

पतली शीट इलेक्ट्रिकल स्टील का व्यापक रूप से इलेक्ट्रिकल और हार्डवेयर इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है और इसका उपयोग सभी प्रकार के विद्युत माप उपकरणों, तंत्र, रिले, चोक, फेरोरेसोनेंट स्टेबलाइजर्स और सामान्य और बढ़ी हुई आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा पर चलने वाले अन्य उपकरणों के लिए किया जाता है। स्टील के लिए तकनीकी आवश्यकताओं के आधार पर नुकसान, चुंबकीय विशेषताओं और प्रत्यावर्ती धारा की लागू आवृत्ति, 28 प्रकार की पतली शीट का उत्पादन 0.1 से 1 मिमी की मोटाई के साथ किया जाता है।

एड़ी धाराओं के विद्युत प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए, स्टील की संरचना में सिलिकॉन की एक अलग मात्रा जोड़ी जाती है, और इसकी सामग्री के आधार पर, निम्न-मिश्र धातु, मध्यम-मिश्र धातु, उच्च-मिश्र धातु और उच्च-मिश्र धातु स्टील प्राप्त होते हैं।

सिलिकॉन की शुरूआत के साथ, स्टील में नुकसान कम हो जाता है, कमजोर और मध्यम क्षेत्रों में चुंबकीय पारगम्यता बढ़ जाती है, और ज़बरदस्त बल कम हो जाता है। इस मामले में अशुद्धियों (विशेष रूप से कार्बन) का कमजोर प्रभाव पड़ता है, स्टील की उम्र कम हो जाती है (स्टील में नुकसान समय के साथ थोड़ा बदल जाता है)।

सिलिकॉन स्टील के उपयोग से विद्युत चुम्बकीय तंत्र के संचालन की स्थिरता में सुधार होता है, सक्रियण और रिलीज के लिए प्रतिक्रिया समय बढ़ता है, और आर्मेचर चिपकने की संभावना कम हो जाती है। इसी समय, सिलिकॉन की शुरूआत के साथ, स्टील के यांत्रिक गुणों में गिरावट आई है।

एक महत्वपूर्ण सिलिकॉन सामग्री (4.5% से अधिक) के साथ, स्टील भंगुर, कठोर और मशीन के लिए कठिन हो जाता है। छोटे स्टैम्पिंग के परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण रिजेक्ट और रैपिड डाई वियर होते हैं।सिलिकॉन सामग्री बढ़ने से संतृप्ति प्रेरण भी कम हो जाता है। सिलिकॉन स्टील्स दो प्रकारों में निर्मित होते हैं: हॉट-रोल्ड और कोल्ड-रोल्ड।

कोल्ड रोल्ड स्टील्स में क्रिस्टलोग्राफिक दिशाओं के आधार पर अलग-अलग चुंबकीय गुण होते हैं। वे बनावट और कम बनावट में विभाजित हैं। बनावट वाले स्टील्स में थोड़ा बेहतर चुंबकीय गुण होते हैं। हॉट-रोल्ड स्टील की तुलना में, कोल्ड रोल्ड स्टील में उच्च चुंबकीय पारगम्यता और कम नुकसान होता है, लेकिन बशर्ते कि चुंबकीय प्रवाह स्टील की रोलिंग दिशा के साथ मेल खाता हो। अन्यथा, स्टील के चुंबकीय गुण काफी कम हो जाते हैं।

ट्रैक्शन इलेक्ट्रोमैग्नेट्स और अपेक्षाकृत उच्च इंडक्शन पर काम करने वाले अन्य इलेक्ट्रोमैग्नेटिक उपकरणों के लिए कोल्ड रोल्ड स्टील का उपयोग n में काफी बचत देता है। पीपी। और स्टील में नुकसान, जो चुंबकीय सर्किट के समग्र आयाम और वजन को कम करना संभव बनाता है।

GOST के अनुसार, स्टील के अलग-अलग ब्रांडों के अक्षरों और संख्याओं का मतलब है: 3 - इलेक्ट्रिक स्टील, अक्षर के बाद पहला नंबर 1, 2, 3 और 4 सिलिकॉन के साथ स्टील के मिश्र धातु की डिग्री को इंगित करता है, अर्थात्: (1 - कम मिश्र धातु , 2 - मध्यम मिश्र धातु, 3 - अत्यधिक मिश्र धातु और 4 - अत्यधिक मिश्र धातु।

पत्र के बाद दूसरा नंबर 1, 2 और 3 50 हर्ट्ज की आवृत्ति पर स्टील प्रति 1 किलो वजन में नुकसान के मूल्य को इंगित करता है और मजबूत क्षेत्रों में चुंबकीय प्रेरण बी, और नंबर 1 सामान्य विशिष्ट नुकसान की विशेषता है, नंबर 2 - कम और 3 - नीचा।ई अक्षर के बाद दूसरा नंबर 4, 5, 6, 7 और 8 इंगित करता है: 4 - 400 हर्ट्ज की आवृत्ति पर विशिष्ट नुकसान के साथ स्टील और मध्यम क्षेत्रों में चुंबकीय प्रेरण, 5 और 6 - 0.002 से कमजोर क्षेत्रों में चुंबकीय पारगम्यता वाला स्टील 0.008 a / cm (5 - सामान्य चुंबकीय पारगम्यता के साथ, 6 - वृद्धि के साथ), 7 और 8 - माध्यम में चुंबकीय पारगम्यता के साथ स्टील (0.03 से 10 a / cm (7 - सामान्य चुंबकीय पारगम्यता के साथ, 8 - के साथ क्षेत्र) बढ़ा हुआ)।

अक्षर E के बाद तीसरा अंक 0 इंगित करता है कि स्टील कोल्ड रोल्ड है, तीसरा और चौथा अंक 00 इंगित करता है कि स्टील कम बनावट के साथ कोल्ड रोल्ड है।

उदाहरण के लिए, E3100 स्टील 50 हर्ट्ज की आवृत्ति पर सामान्य विशिष्ट नुकसान के साथ एक उच्च-मिश्र धातु कोल्ड-रोल्ड कम-बनावट वाला स्टील है।

इन सभी नंबरों के बाद रखा गया अक्षर A स्टील में विशेष रूप से कम विशिष्ट नुकसान को दर्शाता है।

करंट ट्रांसफॉर्मर और कुछ प्रकार के संचार उपकरणों के लिए जिनके चुंबकीय सर्किट बहुत कम इंडक्शन पर काम करते हैं।

लोहा-निकल मिश्र

ये मिश्र धातुएं, जिन्हें परमालॉइड भी कहा जाता है, मुख्य रूप से संचार उपकरणों और स्वचालन के उत्पादन के लिए उपयोग की जाती हैं। Permalloy के विशिष्ट गुण हैं: उच्च चुंबकीय पारगम्यता, कम ज़बरदस्त बल, स्टील में कम नुकसान, और कई ब्रांडों के लिए - उपस्थिति, इसके अलावा, एक आयताकार आकार हिस्टैरिसीस लूप्स.

लोहे और निकल के अनुपात के साथ-साथ अन्य घटकों की सामग्री के आधार पर, लौह-निकल मिश्र धातु कई ग्रेड में उत्पादित होती हैं और उनकी अलग-अलग विशेषताएं होती हैं।

विभिन्न चौड़ाई और लंबाई में 0.02-2.5 मिमी की मोटाई के साथ कोल्ड-रोल्ड, हीट-अनट्रीटेड स्ट्रिप्स और स्ट्रिप्स के रूप में आयरन-निकल मिश्र धातु का उत्पादन किया जाता है।हॉट रोल्ड स्ट्रिप, रॉड और वायर का भी उत्पादन किया जाता है, लेकिन ये मानकीकृत नहीं हैं।

सभी परमालॉइड ग्रेड में, 45-50% की निकल सामग्री वाले मिश्र धातुओं में उच्चतम संतृप्ति प्रेरण और अपेक्षाकृत उच्च विद्युत प्रतिरोधकता होती है। इसलिए, ये मिश्र धातु छोटे वायु अंतराल के साथ एक विद्युत चुंबक या रिले के लिए कम नुकसान के साथ आवश्यक पुलिंग बल प्राप्त करना संभव बनाते हैं। पीपी। स्टील पर और एक ही समय में पर्याप्त प्रदर्शन प्रदान करते हैं।

विद्युत चुम्बकीय तंत्र के लिए, चुंबकीय सामग्री के बलशाली बल के कारण प्राप्त अवशिष्ट कर्षण बल बहुत महत्वपूर्ण है। परमालॉयड के इस्तेमाल से यह ताकत कम हो जाती है।

ग्रेड 79NМ, 80НХС और 79NМА के मिश्र धातु, बहुत कम ज़बरदस्त बल, बहुत उच्च चुंबकीय पारगम्यता और विद्युत प्रतिरोध वाले, अत्यधिक संवेदनशील विद्युत चुम्बकीय, ध्रुवीकृत और अन्य रिले के चुंबकीय सर्किट के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।

छोटे एयर गैप के साथ छोटे पावर चोक के लिए 80HX और 79HMA परमालॉइड एलॉय का उपयोग करने से छोटे वॉल्यूम और वेट मैग्नेटिक सर्किट के साथ बहुत बड़े इंडक्शन प्राप्त करना संभव हो जाता है।

अधिक शक्तिशाली इलेक्ट्रोमैग्नेट, रिले और अपेक्षाकृत उच्च N. c पर काम करने वाले अन्य विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के लिए, कार्बन और सिलिकॉन स्टील्स पर परमालॉइड का कोई विशेष लाभ नहीं है, क्योंकि संतृप्ति प्रेरण बहुत कम है और सामग्री की लागत अधिक है।

आयरन-कोबाल्ट मिश्र

50% कोबाल्ट, 48.2% लोहा और 1.8% वैनेडियम (परमेंदुर के रूप में जाना जाता है) से युक्त एक मिश्र धातु को औद्योगिक अनुप्रयोग प्राप्त हुआ है। अपेक्षाकृत छोटे एन के साथ। सी. यह सभी ज्ञात चुंबकीय सामग्री का उच्चतम प्रेरण देता है।

कमजोर क्षेत्रों (1 ए / सेमी तक) में हॉट-रोल्ड इलेक्ट्रिकल स्टील्स E41, E48 और विशेष रूप से कोल्ड-रोल्ड इलेक्ट्रिकल स्टील्स, इलेक्ट्रोलाइटिक आयरन और परमालॉइड की प्रेरण की तुलना में परमैंडर का प्रेरण कम है। परमेंड्योर की हिस्टैरिसीस और एड़ी धाराएं अपेक्षाकृत बड़ी होती हैं, और विद्युत प्रतिरोध अपेक्षाकृत छोटा होता है। इसलिए, यह मिश्र धातु उच्च चुंबकीय प्रेरण (विद्युत चुम्बक, गतिशील लाउडस्पीकर, टेलीफोन झिल्ली, आदि) पर काम करने वाले विद्युत उपकरणों के उत्पादन के लिए रुचि का है।

उदाहरण के लिए, ट्रैक्शन इलेक्ट्रोमैग्नेट्स और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रिले के लिए, इसे छोटे एयर गैप के साथ उपयोग करने से एक निश्चित प्रभाव मिलता है। एक दिए गए पुलिंग बल को एक छोटे चुंबकीय सर्किट से प्राप्त किया जा सकता है।

यह सामग्री कोल्ड रोल्ड शीट के रूप में 0.2 - 2 मिमी की मोटाई और 8 - 30 मिमी के व्यास वाली छड़ के रूप में निर्मित होती है। तकनीकी प्रक्रिया की जटिलता और कोबाल्ट की महत्वपूर्ण लागत के कारण लौह-कोबाल्ट मिश्र धातुओं का एक महत्वपूर्ण नुकसान उनकी उच्च लागत है। सूचीबद्ध सामग्रियों के अलावा, अन्य सामग्रियों का उपयोग विद्युत उपकरणों में किया जाता है, उदाहरण के लिए लोहा-निकल-कोबाल्ट मिश्र धातु, जिसमें निरंतर चुंबकीय पारगम्यता होती है और कमजोर क्षेत्रों में बहुत कम हिस्टैरिसीस नुकसान होता है।