Электротехническая (или трансформаторная) сталь позволяет снижать потери тока на перемагничивание. Поэтому ее используют при изготовлении частей трансформаторов, реле, электродвигателей, звонков. Высокая магнитная проводимость достигается благодаря повышенному содержанию кремния в сплавах. Он имеется в молекулах ферросилиция – этим веществом легируют стали. Содержание кремния в трансформаторных сплавах может достигать нескольких процентов от общей массы изделия.
Такая сталь стоит даже дороже нержавейки. Это объясняется высоким удельным электрическим сопротивлением электротехнических сплавов. Благодаря ему перегрев электрической техники снижается, а КПД – возрастает.
Электротехническая сталь – основной материал при производстве трансформаторов
Если сравнивать легированный каленый сплав и электротехнический с высоким содержанием кремния, второй позволит сократить потери на вихревое перемагничивание на 30 %. Это делает его прекрасным магнитопроводом. Чем больше содержание кремния, тем меньше потери. Но если его добавить слишком много, деталь станет очень ломкой, а значительного положительного эффекта не будет. Поэтому стоит соблюдать предельные значения.
Благодаря использованию кремния в сплаве можно уменьшить затраты железа до 1/5 от массы изделия. Вихревые потери можно сократить, если истончить пластины из трансформаторной стали. Например, в питающей сети трансформатора на 50–60 Гц их толщина всего 0,5 мм. В трансформаторах на 400 Гц используются пластины на 1 мм.
При любом составе трансформаторных сплавов сначала производятся заготовки. Они представляют собой раскаленные докрасна слитки одинаковой формы и размера. Далее способы производства делятся на горячую и холодную прокатку. Расскажем о каждом из них подробнее.
У горячекатаных электротехнических сплавов нет особых свойств. Их отличает лишь высокая процентная доля кремния (4,5 % от массы детали) и алюминий, который используется для легирования (0,5 %). Такой сплав применяется для изготовления динамо. Горячекатаные стали без алюминия называются релейными. Из них делают пластины генераторов.
При производстве раскаленные заготовки трансформаторной стали прокатывают через специальные валки. Иногда это повторяется несколько раз. Так регулируют толщину листов и их размеры. После остывания получившиеся пластины разрезают на равные фрагменты и упаковывают для отправки заказчику.
Горячекатаные трансформаторные сплавы медленно отходят в прошлое. По характеристикам они сильно уступают аналогам холодной прокатки. Детали из холоднокатаных сплавов значительно лучше преобразуют электрическую энергию в механическую и наоборот. Все дело в упорядочивании связей кристаллической решетки. При правильном направлении холодной прокатки ячейки увеличивают, повышая магнитную проницаемость стали.
Перед холодной прокаткой также заливают заготовки. Сначала их раскатывают в горячем виде, а после остывания дополнительно пропускают через валки. Опытный прокатчик верно подбирает направление, чтобы оно совпадало с направляющими жесткости кристаллической решетки.
Горячекатаная трансформаторная сталь отходит в прошлое
Все трансформаторные сплавы делятся на изотропные и неизотропные. Первые представлены марками 2011, 2012 и десятками наименований далее по порядку. Неизотропные стали обозначают марками 3311, 3411 и далее по порядку.
От маркировки электротехнического сплава зависят его свойства, соответственно и область применения. Например, марки 1311 и 1312 используют для производства пластин трехфазных асинхронных двигателей мощностью 100–400 кВт. Из сплавов 1211, 1212 и т. д. делают роторы, пластины статорных сборок. Также их используют для производства аппаратов МРТ, триммеров для стрижки волос.
Марки электротехнических сплавов 1411, 1412 и 2411 применяют для 400-герцовых двигателей мощностью до 1 мВт. Из них делают также пластины сердечников и трансформаторы. При этом тонкие детали достаточно хрупки. Они ломаются при малейших механических нагрузках. Однако пластины сохраняют целостность при сборке-разборке устройств.
