Lucrarea 4 - tehnologia de fabricație a miezurilor magnetice

1. Notiuni de baza;

Avem in vedere urmatoarele:

- pierderi in materialele magnetice;

- materiale magnetice;

- procesarea miezurilor magnetice;

Pentru construcţia miezurilor magnetice se folosesc materiale cu permeabilitate magnetica mare, denumite materiale feromagnetice din fier, oţel, fonta etc. Aceste materiale au caracteristica magnetica neliniara, starea lor magnetica fiind caracterizata prin vectorul inducţiei magnetice;

H= câmpul magnetic, π

M= este magnetizaţia

μ = permitivitatea aerului

Curba care reprezintă dependenţa B=f(H) se numeşte caracteristica de maonetizare. După forma acestei caractertistici materialele feromagnetice se clasifica in doua categorii:

a) materiale magnetice moj., al caror caracteristica de magneţi formează un ciclu de histerezis ingust, suplu (fig. 6.1, a);

b) materiale magnetice dure, al caror ciclu de magnetizare este mai larg (fig. 6.1, b).

In materialele magnetice se dezvolta caldura, daca ele se găsesc In câmpuri magnetice variabile in timp.Căldura se dezvolta prin histerezis magnetic şi prin curenţi turbionari.Pierderile prin histerezis magnetic sunt proporţionale cu frecvenţa şi cuinducţia magnetica:

a) ph reprezintă pierderile specifice (In unitatea de masa) a materialului;

b) f – frecvenţa;

c) ή - constanta de material;

d) Bmax -inducţia magnetica maxima, iar n coeficientul lui Steinmetz, pentru materialele feromagnetice uzuale l,6<n<2.

Materiale magnetice moi Materiale magnetice dure

Pierderile specifice prin curenţi turbionari intr-o tola cu arie mare, de grosime Δ şi de rezistivitate electrica ρ sunt:

Clasificarea miezurilor magnetice.Dupa natura fluxului magnetic, se deosebesc:

A • miezuri magnetice pentru flux variabil in timp , fabricate din tole sau ferite;

B • miezuri magnetice pentru flux constant în timp, fabricate din material masiv.

A. Materialele pentru circuitele magnetice cu flux magnetic variabil tn timp. Din aceasta categorie face parte tabla de oţel electrotehnic. Fluxul magnetic variabil produce pierderi magnetice prin histerezis şi curenţi turbionari; reducerea pierderilor prin histerezis se poate obţine prin utilizarea unui material caracterizat printr-un ciclu de histerezis cu o panta cât mai mare şi o suprafaţa cât mai mica. Pentru reducerea pierderilor prin curenţi turbionari se folosesc materiale feromagnecice sub formă de table laminate (tole) de grosimi 0,27, 0,30, 0,35, 0,50, 0,65 mm din oţel electrotehnic (oţel aliat cu siliciu 1-5%), ceea ce face sa crească rezistivitatea materialului.

Obţinerea teblei din oţel electrotehnic se poate face în doua moduri :prin laminare la cald şi prin laminare la rece.Tabla silicioasa laminata la rece, poate fi cu cristale orientale (grăunţi orientaţi) şi cu cristale neorientate.

Tabla laminata la rece, in comparaţie cu cea laminata la cald prezintă pierderi specifice mai mici şi solenaţie de magnetizare redusa. Tabla cu cristale orientate, numita şi tabla "texturata", este un material anizotrop, având proprietăţi magnetice superioare pe direcţia de laminare; se foloseşte mai mult la transformatoarele de putere. Notarea calităţilor tablei electrotehnice cu grăunţi orientaţi conform STAS 11526-80 Oţeluri electrotehnice cu grăunţi orientaţi cuprinde grupul de litere FeM având semnificaţia de oţel nealiat cu proprietăţi magnetice; grupul de litere este urmat de un numar care corespunde valorii maxime a pierderilor magnetice totale in W/kg, pentru inducţia magnetica de 1,5 T despărţite de un număr care corespunde grosimii nominale a tablei. Exemplu: FeM97-3O STAS 11526-80.

Caracteristicile magnetice şi tehnologice ale tablei electrotehnice cu cristale orientate sunt date In tabelul 6.1 (conform STAS 11526-80). Densitatea calităţii de oţel electrotehnic este considerata convenţional 7,65 kg/dm3.

Tabelul 6.1

Caracteristici magnetice şi tehnologice ale tablei electrotehnice laminate la rece cu cristale orientate.

Calitatea Grosimea

nominala

[mm] Pierderi magnetice totale

(W/kg)

FACTOR DE

IMPACHETARE

1,5 T/50 Hz 1,7 T/50 Hz

FeM 89-27 0,27 0,89 1,4 0,950

FeM 97-30 0,30 0,97 1,5 0,955

FeM 111-35 0,35 1,11 1,65 0,960

Otelul electrotehnic cugraunti orientaţi se livrează sub forma de table sau benzi cu o acoperire izolata pe ambele feţe,In general constituita dintr-o pelicula de silicaţi de magneziu.

Tabla silicioasa laminata la cald, se utilizează la execuţia miezurilor magnetice pentru aparate şi maşini electrice rotative, are un conţinut de 2-4% Si şi are pierderi specifice intre 1,15-3,0 W/kg, la inductia de 1T şi la frecvenţa de 50 Hz, respectiv intre 2,5-9 w/kg la inducţia de 1,5 T şi 50 Hz. Conform STAS E 11508-89 Benzi laminate la rece, cu grăunţi neorientaţi pentru electrotehnica exista urmatoarele calitati de tabla electrotehnica cu grăunţi neorientaţi D11, D12, D13, D14, D15, D16, D17, D18, D19, D20, D21, D22, D23, D24, cu grosimi 0,28 (numai D24), 0,35, 0,5, 0,65 mm. Suprafaţa acestor table pot fi:

-neacoperite (cu strat de oxid rezultat din procesul de fabricaţie) având simbolul Co;

-acoperite pe ambele feţe cu izolaţie organică, simbol C3;

-acoperite pe ambele feţe cu izolaţie anorganici, simbol C4. Izolaţia C3 se realizează cu lac electroizolant.

In clasa termică F iar, izolaţia C4 işi menţine proprietăţile pana la 800 C. Parametrii tehnologici ai factorului de umplere sunt daţi in tabelul 6.2.