Elektrotehnički čelik: svojstva, vrste, proizvodnja i primjena

GNEE električni čelični svitak

Što je električni čelik?

Elektrotehnički čelikje feromagnetski materijal koji se sastoji od željeza s različitim količinama silicija (Si), u rasponu od 1% do 6,5%. Razvoj elektrotehničkog čelika bio je potaknut električnom opremom koja je zahtijevala čelik koji je mogao smanjiti rasipanje topline, problem koji je rezultirao gubitkom energije. Utvrđeno je da je željezo najekonomičnija opcija, ali njegove nečistoće nisu bile optimalne. Utvrđeno je da dodatak silicija povećava otpornost, povećava magnetsku permeabilnost i smanjuje gubitke zbog histereze. Najčešće korišteni komercijalni elektročelik sadrži oko 3,25% Si, budući da veći sadržaj silicija rezultira time da dobiveni materijal bude previše krt za hladno valjanje. Elektrotehnički čelik s 6,5% udjela silicija ima najviše poboljšana magnetska i električna svojstva, ali zahtijeva dodatnu termomehaničku obradu kako bi se prevladala njegova krtost i ograničena duktilnost.

Svojstva elektrotehničkog čelika

Dodavanje silicija u željezo znatno poboljšava fizikalna svojstva elektrotehničkih čelika. Elektrotehnički čelici imaju sljedeća poželjna svojstva za podršku proizvodnji, distribuciji i potrošnji električne energije:

• Visoka propusnost - povećana sposobnost podržavanja magnetskih polja
• Niska magnetostrikcija - niska tendencija širenja ili skupljanja u magnetskim poljima
• Visoki električni otpor - smanjuje gubitak jezgre smanjenjem komponente vrtložne struje
• Smanjeni gubitak histereze - nizak gubitak histereze znači manje izgubljene energije u obliku topline od izmjenične sile magnetiziranja.

Vrste elektrotehničkog čelika

Neorijentirani potpuno obrađeni elektrotehnički čelik

Neorijentirani, potpuno obrađeni elektrotehnički čelik ima različite razine silicija koje se kreću od 0.5% do 3.25% Si. Ima ujednačena magnetska svojstva u svim smjerovima. Ova vrsta elektrotehničkog čelika ne zahtijeva proces rekristalizacije da bi razvio svoja svojstva. Legura s niskim sadržajem silicija osigurava bolju magnetsku propusnost i toplinsku vodljivost. Za visoke kvalitete legura očekuju se bolje performanse na visokim frekvencijama, s vrlo niskim gubicima. Ova vrsta je izvrsna za magnetske krugove u motorima, transformatorima i kućištima električnih sustava. Ova potpuno obrađena vrsta stvara poteškoće u bušenju zbog dovršenog procesa žarenja. Organski premazi se dodaju kako bi se poboljšalo podmazivanje u procesu probijanja.

Neorijentirani poluobrađeni elektrotehnički čelik

Neorijentirani poluobrađeni elektrotehnički čelici uglavnom su čelici nelegirani silicijem i žare se na niskim temperaturama nakon završnog hladnog valjanja. Krajnji korisnik, međutim, mora osigurati konačno žarenje za smanjenje naprezanja u skladu s predviđenom primjenom čelika. Mogućnost bušenja ove vrste elektrotehničkog čelika bolja je od neorijentirane potpuno obrađene vrste, tako da organski premazi nisu potrebni. Neorijentirani poluprerađeni tipovi su dobri materijali za jezgru za male rotore, statore i male energetske transformatore.

Zrnasti elektrotehnički čelik

Zrnasti elektrotehnički čelicisastoje se od željeza s 3% udjela silija sa zrncima orijentiranim za postizanje visoke propusnosti i niskog gubitka energije. Zrnasti tipovi imaju jaka kristalografska svojstva. Ova vrsta prolazi kroz proces rekristalizacije koji rezultira poboljšanom zrnastom strukturom koja pokazuje bolja magnetska svojstva u smjeru kotrljanja lista. Zrnati čelici uglavnom se koriste za nerotirajuće primjene, kao što su transformatori.

električna čelična zavojnica

Za što se koristi električni čelik?

Elektrotehnički čelici, sa svojim povoljnim magnetskim svojstvima, vitalni su u mnogim električnim sustavima. Ispod su neke od aplikacija u kojima se koriste elektrotehničke čelične jezgre [6]:

Rotirajući strojevi:

• Motori za pogon električnih vozila
• Hermetički motori
• Motori na izmjeničnu struju (AC).
• Motori za povremeni rad

Statički strojevi:

• Energetski i razvodni transformatori
• Reaktori i magnetska pojačala
• Transformatori za zavarivanje
• Audio transformatori
• Strujni transformatori
• Magnetski prekidači i releji
• Električni balast

orijentirani silicijski čelik