Сталь електротехнічна трансформаторна 3413 0,5 мм, 0,35 мм

Електротехнічна сталь також має назви динамічна сталь, трансформаторна сталь, кремниста електротехнічна сталь — сплав заліза зазвичай з кремнієм, іноді легований алюмінієм, готовий продукт випускається у вигляді тонких листів товщиною від 0,05 до 2 мм.
Магнітом'який феромагнітний матеріал. Має покращені феромагнітні властивості для застосування у знакозмінних магнітних полях.
Використовується при виготовленні магнітопроводів різного електротехнічного обладнання - електромагнітів, трансформаторів, генераторів, електродвигунів, дроселів, магнітопроводів реле, ферорезонансних стабілізаторів напруги та ін.
Властивості
Залежно від необхідних властивостей електротехнічна сталь містить різну кількість кремнію. Залежно від технології виробництва електротехнічні сталі поділяють на холоднокатані (ізотропні або анізотропні; кількість кремнію до 3,3%) та гарячекатані (ізотропні; кількість кремнію до 4,5%). Нерідко як легуюча добавка в електротехнічній сталі може міститися алюміній (до 0,5%). Іноді електротехнічні сталі умовно поділяють на динамічну (ізотропну), трансформаторну (анізотропну), релейну (ізотропну, нелеговану).
Електромагнітні властивості
Як правило, електротехнічні сталі намагаються виконати:

     з більш високою магнітною проникністю;
     з можливо нижчою коерцитивною силою і з вузькою петлею гістерезису.
     з можливо вищим питомим електричним опором зниження втрат на нагрівання сердечника внаслідок ефекту вихрових струмов[1][неавторитетне джерело].

Відносна магнітна проникність електротехнічної сталі μ/μ0 сильно залежить від величини прикладеного поля. Наприклад, сталь електротехнічна сірчиста Е43 у слабких полях має μ/μ0 = 600-1000, у середніх полях - до 11000. [2]
Виробництво
Електротехнічна сталь випускається у вигляді листів (часто в рулонах) та вузької стрічки товщиною 0,05-1 мм. Якість електротехнічної сталі характеризується електромагнітними властивостями (питомими втратами, коерцитивною силою та індукцією), ізотропністю властивостей (різницею у значеннях властивостей металу вздовж та поперек напряму прокатки), геометричними розмірами та якістю листів та смуг, механічними властивостями, а також параметрами покриття. Зниження питомих втрат у сталі забезпечує зменшення втрат енергії, а підвищення максимальної індукції сталі дозволяє зменшити габарити, зниження анізотропії властивостей покращує характеристики пристроїв з магнітопроводом, що обертаються. Електротехнічна сталь зазвичай постачається у відпаленому стані. Для зняття механічної напруги, що виникає при виготовленні деталей, проводять додатковий короткочасний відпал при 800-850°С. Деякі електротехнічні сталі поставляються у невідпаленому вигляді; у разі для забезпечення заданого рівня властивостей після механічної обробки необхідно проводити термічну обробку деталей.
Коерцитивна сила Характеристика можливості силового поля, яке створюється електричним струмом, до розмагнічування. Це напруженість магнітного поля на статичній граничній петлі гістерези, при якій індукція в металі відсутня. Вимірюється у амперах на метр. ЕТС має коерцитивну силу, як і втрати на гістерезис, невеликі. Інтенсивність розмагнічування залежить від виду пристроїв. Кремній як добавка збільшує питомий опір ЕТС, знижує втрати на гістерезис, що призводить до зменшення коерцитивної сили. При співвідношенні Si ≥5% відбувається різке підвищення твердості та крихкості, що робить трансформаторне залізо непридатним для штампування. Питомий електричний опір Параметр характеризує здатність металу чинити опір проходженню електричного струму. Залежить безпосередньо від процентного вмісту кремнію – елемент послаблює старіння сталі. Опір збільшується із зростанням температури. Чим більша частка Si, тим вищий середній показник R менше втрати на вихрові струми. Використання ЕТС дозволяє електричній напруженості сконцентруватися всередині провідника та забезпечити цілеспрямовану доставку електричних зарядів у кінцеву точку розподілу. Тому електротехнічна сталь для електродвигунів використовується при виготовленні основних частин в ЕМП частотою до 20 000 Hz. Види електротехнічної сталі ЕТС поставляється як із незахищеним верхнім шаром, так і із ізоляційним покриттям. Хоча чіткої «рецептури» за хімічним складом електротехнічна сталь не має, масова частка основного елемента – Si або сполуки Si+Al (на рівні 0,5%) – ділить її на категорії: трансформаторна – ступінь легування 3,0-4,5% ; динамічна - 0,8-2,5%. Ще один фактор, що визначає властивості матеріалів - внутрішня будова, розмір осередків. Тут криється корінне різницю між холодно- і гарячекатаними сплавами. Термообробка та механічні дії допомагають досягти потрібного розміру зерна. В зависємності від типу виробництва та рівня магнітних властивостей буває: високопроникна трансформаторна сталь – при B800 (випрямляє відпал) ≥ 1,90 (Тл); підвищеної проникності – 1,85 Тл ≤ B800 ≤ 1,89 (Тл); обмеженої проникності – B800 ≤ 1,85 (Тл).
  Якими показниками якості характеризуються електротехнічні сталі та сплави? На властивості металу впливають фактори: геометричні параметри; питомі втрати; індукція; коерцитивна сила; ізотропність; Покриття. Електротехнічні сталі і сплави мають характерну особливість: уможливлюють зменшити опір і, як наслідок, знизити енерговитрати на посил електричних сигналів. Геометричні габарити На властивості металу, крім хімічного складу, впливає фізико-кристалографічні параметри листа. Вони формуються в процесі багатоступінчастої механічної та термообробки при переділі заготовки пластини. Прокат з ЕТС нормується за такими параметрами: поперечна та поздовжня різнотовщинність; граничні відхилення по товщині та ширині; максимальна висота задирки; площинність. Геометрія поперечного профілю смуг після гарячої прокатки впливає на показники напруг, що розтягують, в листі і ймовірність їх обриву. Ознаки електроізоляційного покриття Електроізоляційне покриття (ЕІП) на сталевій смузі – одна з основних вимог споживачів. Склад ЕІП сприяє формуванню зусиль, що розтягують між металом і самою ізоляцією, що знижує питомі втрати на 1,5-2 Вт/кг. Холоднокатана анізотропна сталь буває без електроізоляційного покриття або з термостійким покриттям, що не ускладнює штампування, і з м'яким.
Ізотропна та анізотропна сталь – відмінності виробництва
Як можна зрозуміти з вищесказаного, характеристики легованого з'єднання сильно залежать від вмісту кремнію. Другим фактором, що визначає властивості металу, виступає його внутрішня структура, яка формується у процесі виробництва. Зокрема гарячекатана і холоднокатана сталі мають різні за розміром осередки. Для великокристалічних матеріалів характерні великі величини магнітної проникністю, але коерцитивна сила істотно нижча, ніж у металів з дрібнокристалічною структурою. Варіювати розмір зерна дозволяють два види обробки: механічна та термічна.
Так відпал сталі сприяє зниженню внутрішньої напруги в металі, одночасно призводячи до збільшення кристалів, що утворюють його структуру. Гаряча прокатка електротехнічної сталі не здатна створити стійку орієнтацію зерен усередині металу, залишаючи хаотичною. Подібна ізотропна сталь, як наслідок, характеризується незалежністю магнітних властивостей від напрямку.
Домогтися текстурованої структури з певною просторовою орієнтацією кристалів у металі дозволяє повторної холодної прокатки сталі, що супроводжується відпалом за особливих умов. Як результат виходить анізотропна сталь, де ребра кубічних грат кристалів встановлені в напрямку прокатки. Розташувавши анізотропну сталь у правильному напрямку, можна досягти підвищення магнітної проникності, одночасно знизивши коерцитивну силу.
Виробництво електротехнічної сталі налагоджено у вигляді листового прокату із шириною смуги 240 – 1000 мм. Метал випускається рулонами чи окремими листами, довжина яких варіюється від 720 до 2000 мм. Товщина сталевого електротехнічного профілю починається з 0.05 мм і може мати такі показники: 0.1, 0.2, 0.35, 0.5 і 1,0 мм. Крім того, класифікація електротехнічних сталей за різновидом продукції допускає такі види прокату: сортовий та стрічка різана.
Властивості електротехнічної сталі
Цінність легованого кремнієм заліза обумовлена його покращеними електромагнітними характеристиками: високий рівень індукції насичення, мінімізація втрат на гістерезис, а також знижена коерцитивна сила. Оскільки анізотропна структура дозволяє ще більше покращити ці властивості, то попит на не текстуровані стали спочатку вище.
Питання, яких цілей застосовують електротехнічні сталі, знаходить у найменуванні металу. Одне з призначень сплаву - це осердя в таких пристроях:

     трансформаторів струму;
     статори та ротори електрообладнання;
     силових трансформаторів

Крім того, електротехнічна сталь – відмінний матеріал для магнітопроводів у складі електричних апаратів. Зрозуміти, чому сердечник трансформатора виконують із електротехнічної сталі нескладно. Це випливає із властивостей металу, зокрема підвищення питомого електричного опору. Це, у свою чергу, призводить до зменшення втрат потужності від вихрових струмів, характерних для осердя трансформатора. Як результат, підвищується загальна ефективність пристрою, а сам сердечник менше нагрівається.
Ще більше нівелювати втрати від вихрових струмів можна зменшивши товщину пластин. Тому електротехнічна сталь для електродвигунів, зокрема осердя трансформаторів, повинна мати товщину 0.5 мм при частоті 50 Гц. Якщо джерело струму працює на великих частотах, під сердечник використовують товстіші листи електротехнічної сталі: 0.1 або 0.2 мм.
Додаткові втрати енергії у сердечнику трансформатора відбуваються внаслідок гістерези – процесу циклічного перемагнічування. Звузити петлю гістерезису, відповідно зменшити її площу призведуть до зниження втрат на перемагнічування. Це друга причина використання електротехнічної сталі в осерді трансформатора.
Оскільки зниження втрат на вихрові струми та гістерезис досягається підвищенням вмісту кремнію в металі, сплав із високою концентрацією Si отримав назву трансформаторна сталь, характеристики якої краще підлаштовані саме під трансформатори. Висловлюючись мовою цифр, у виробництві потужних трансформаторів використання текстурованої сталі дозволяє зменшити рівень втрат на третину. Крім того, це сприяє зниженню маси трансформатора на 10% та витрати самого металу на 20%.
Крім трансформаторів, електротехнічна сталь, залежно від марки, застосовується для:

     магнітних ланцюгів під час виготовлення електричного обладнання – марки 2212, сірчиста ізотропна, 20895/20880 АРМКО;
     електродвигунів та подібних виробів – марка 10895/Е12/АРМКО;
     інша електротехнічна продукція - марка10880/Е10/АРМКО.