Электротехнические стали для магнитопроводов ЭМ и трансформаторов, их классификация и обозначение

Для изготовления магнитопроводов электрических машин при­меняются листовая электротехническая сталь, стальное литье, лис­товая сталь, чугун и магнитодиэлектрики.

Тонколистовая электротехническая сталь по ГОСТ 21427.0—75 разделяется на 38 марок. Обозначения марок стали состоят из четырех цифр. Первая обо­значает класс по структурному состоянию и виду прокатки, вто­рая — примерное содержание кремния, третья — группу по основ­ной нормируемой характеристике. Эти три первые цифры в обозначении марки означают тип стали, а четвертая — порядковый номер типа стали.

Сталь подразделяют по структурному состоянию и виду прокат­ки на 3 класса: 1 — горячекатаную изотропную, 2 — холодноката­ную изотропную, 3 — холоднокатаную анизотропную с ребровой текстурой.

По содержанию кремния сталь подразделяют на 6 групп: 0 — с содержанием кремния, равным 0,4% включительно (нелегирован­ная); 1 — с содержанием кремния, равным 0,4...0,8%; 2 — с содержа­нием кремния, равным 0,8...1,8%; 3 — 1,8...2,8%; 4 — 2,8...3,8%; 5 — 3,4...4,8%.

По основной нормируемой характеристике стали делят на 5 групп: 0 — удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл и час­тоте 50 Гц (p_1,7/50); 1 — удельные потери при магнитной индукции 1,5 Тл и частоте 50 Гц (p_1,5/50); 2 — удельные потери при магнитной индукции 1,0 Тл и частоте 400 Гц (p_1,0/400); 6 — магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м (В_0,4 ); 1 -магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженно­сти поля 10 А/м (В₁₀).

Свойства стали зависят от содержания кремния и условий ее из­готовления. Сталь с низким содержанием кремния имеет меньшую относительную магнитную проницаемость и большие магнитные потери, а также большую индукцию насыщения. Стали с высоким содержанием кремния имеют меньшие потери на вихревые токи и гистерезис и высокую относительную магнитную проницаемость в слабых и средних полях. Содержание кремния снижает плотность и повышает удельное электрическое сопротивление стали.

В электротехнической промышленности широко применяют анизотропные холоднокатаные стали, имеющие в направлении про­ката более высокую проницаемость и меньшие потери в слабых по­лях, чем горячекатаные стали. В анизотропных сталях магнитные свойства вдоль прокатки и в направлении, перпендикулярном про­катке, — различные.

Изотропные холоднокатаные стали с кубической тек­стурой, имеющие высокие магнитные качества как в направлении проката, так и в перпендикулярном направлении.

Горячекатаная изотропная тонколистовая электротехническая сталь изготовляется в виде листов следующих марок: 1211, 1212, 1213, 1311, 1312, 1313, 1411, 1412, 1413, 1511, 1512, 1513, 1514, 1521, 1561, 1562, 1571 и 1572.

Электротехническую холоднокатаную анизотропную тонко­листовую сталь,. выпускается следующих марок: 3311; 3412, 3413, 3414, 3415, 3416, 3404, 3405 и 3406.

По точности прокатки и неплоскостности сталь классифициру­ют так же, как и горячекатаная, по виду покрытия: с электроизо­ляционным термостойким покрытием (ЭТ), с покрытием, не ухуд­шающим штампуемость, (М), мягкое, без электроизоляционного покрытия (БП).

Рулонную сталь изготовляют толщиной 0,28; 0,30; 0,35 и 0,50 мм

Тонколистовая холоднокатаная изотропная электротехническая сталь выпускается в виде рулонов, листов и резаной ленты следую­щих марок: 2011, 2012, 2013, 2111, 2112, 2211, 2212, 2311, 2312, 2411 и 2412 (ГОСТ 21427.2—83).

Магнитные свойства сталей характеризуют кривые намагничи­вания. Потери в стали от вихревых токов и гистерезиса определяются удельными потерями, т.е. потеря­ми в 1 кг стали при частоте 50 Гц и синусоидальном напряжении.

Для уменьшения потерь от вихревых токов листы стали изолиру­ют лаком и выпускают с термостойким покрытием. Изоляцион­ные прослойки уменьшают активное сечение пакета стали, что учитывается коэффициентом заполнения пакета сталью k_c. Он характеризует отношение сечения стали (без изоляции) ко всему се­чению пакета.

Для магнитопроводов, работающих в постоянных магнитных полях, применяются: техническое железо с содержанием углерода менее 0,04 %, а также углеродистые стали и чугуны.

Для изготовления сердечников АД исп. стали 2013, 2212, 2214, 2312, 2412

Для изготовления небольших магнитопроводов используются магнитодиэлектрики — материалы, имеющие высокие магнитные свойства и высокое электрическое сопротивление.

Листовая сталь 1211, 2312, 2411 толщиной 0,5 или 1 мм применяется для из­готовления главных полюсов и якоря машин постоянного тока.

Для статоров СМ сталь 1511, полю­сов стали толщиной 1...2 мм и бо­лее. Это ведет к улучшению k_c, который в этом случае составляет 0,95...0,98.

Листовая сталь применяется для сварных станин машин посто­янного тока и изготовления ободов роторов синхронных машин. Толщина листовой стали колеблется от 1,5 до 12 мм. Магнитные свойства такие же, как и у литой стали.