Материаловедение для помощников машиниста электровоза (стр. 23 )

Различие  горячекатаной  и  холоднокатаной  сталей  объясняется  в  значительной  степени  их  кристаллической  структурой. Крупнокристаллические  материалы  обладают  большей  магнитной  проницаемостью  и  меньшей  коэрцитивной  силой, чем  мелкокристаллические. Механическая  же  и  термическая  обработки  позволяют  изменять  размеры  кристаллов, а  следовательно, и  магнитные  свойства  ферромагнитных  материалов. При  механической  обработке  и  закалке  стали  в  металле  возникают  внутренние  напряжения, которые  препятствуют  при  намагничивании  свободной  ориентации  элементарных  магнетиков  в  направлении  поля.  Это  вызывает  уменьшение  магнитной  проницаемости  и  увеличение  коэрцитивной  силы.

Отжиг  стали (нагрев  с  последующим  медленным  остыванием), наоборот, вызывает  уменьшение  внутренних  напряжений  и  возрастание  размеров  кристаллов. В  результате  повышается  магнитная  проницаемость  и  уменьшается  коэрцитивная  сила. При  горячей  прокатке  электротехнической  стали  происходит  лишь  слабая  ориентация  зёрен  стали  в  направлении  прокатки. Такая  изотропная  сталь  имеет  приблизительно  одинаковые  магнитные  свойства  в  различных  направлениях. Путём  повторной  холодной  прокатки  стали  и  особой  термической  обработки (отжигом) изготовляют  так  называемую  текстурованную  сталь  крупнокристаллического  строения. В  листе  текстурованной  стали  отдельные  кристаллы  расположены  не  беспорядочно, а  имеют  определённую  пространственную  ориентацию, рёбрами  куба  они  устанавливаются  в  направлении  прокатки, вследствие  чего  направление  прокатки  совпадает  с  осью  лёгкого  намагничивания  этой  стали.

Такая  сталь  называется  анизотропной  и  при  правильном  её  использовании (если  направление  магнитного  потока, проходя  через  сердечник, составленный  из  стальных  листов, совпадает  с  направлением  их  прокатки) имеет  большую  магнитную  проницаемость  и  меньшую  коэрцитивную  силу, чем  не  текстурованная.  Снижение  толщины  листа  электротехнической  стали  благоприятно  сказывается  на  снижении  потерь  от  вихревых  токов.

Из  листовой  электротехнической  стали  марок  1211, 1213  изготовляют  сердечники  роторов  и  статоров  электрических  машин  переменного  тока  и  магнитопроводы  различных  контакторов, реле  и  регуляторов; из  стали  марок  1311  и  1312 – сердечники  якорей  машин  постоянного  тока.

Для  изготовления  остовов  электрических  машин  постоянного  тока  применяют  стальное  литьё  с  содержанием  углерода  до  1%. Отлитые  из  такой  стали  изделия  подвергают  медленному  отжигу. Сварные  детали  электрических  машин изготовляют  из  конструкционной  углеродистой  или  слаболегированной  стали. Из  листов  этой  же  стали  выполняют  главные  полюса  машин  постоянного  тока.

Ответственные  детали  электрических  машин – валы  якорей  и  роторов, стяжные  шпильки, пружины – изготовляют  из  стали  с  повышенными  свойствами – легированной, содержащей  в  своём  составе  хром, никель, вольфрам  и  молибден.

  УРОК  № 40.

  ТЕМА. ТРАНСФОРМАТОРНАЯ  ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ  СТАЛЬ.

  ДЗ – ЗОРОХОВИЧ А. Е.  и  КРЫЛОВ С. С.(1980 г.), с. 375 – 377.

Магнитопроводы  мощных  трансформаторов  изготовляют  из  холоднокатаной  стали  марок  3411 – 3413, а  также  из  стали  марок  1511 – 1513.

В  некоторых  электротехнических  устройствах  возникает  необходимость  применения  немагнитных  материалов  и, в  частности, немагнитных  сталей  или  чугуна. Из  них  выполняют, например, крышки, кожухи  и  крепёжные  детали  силовых (тяговых) трансформаторов. Для  получения  такой  стали  и  чугуна  в  их  состав  вводят  значительные  добавки  никеля (20 0 25%  для  стали  и  9 – 12%  для  чугуна), которые  способствуют  созданию  особой  кристаллической  структуры, препятствующей  образованию  областей  самопроизвольного  намагничивания. Немагнитная  сталь  и  чугун  являются  парамагнитными  материалами. Относительная  магнитная  проницаемость  их  составляет  1,05 – 1,2.

  УРОК  № 41.

  ПРАКТИЧЕСКОЕ  ЗАНЯТИЕ  № 20.

  ТЕМА. ОСНОВНЫЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ  И  КЛАССИФИКАЦИЯ  МАГНИТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ.

  ДЗ (1), с. 160 – 165.

Материалы, которые  под  действием  внешнего  магнитного  поля  намагничиваются, т. е.  приобретают  особые  магнитные  свойства, называют  магнитными.

Основными  магнитными  материалами  являются  железо, никель, кобальт  и  различные  сплавы  на  основе  технически  чистого  железа. Свойства  магнитных  материалов  оцениваются  магнитными  характеристиками. Важнейшими  магнитными  характеристиками  являются  следующие.

1.Магнитная  проницаемость (относительная  магнитная  проницаемость) определяет  способность  материала  к  намагничиванию: чем  она  больше, тем  легче  намагничивается  материал (больше  в  этом  материале  усиливается  магнитное  поле  по  сравнению  вакуумом)  и, наоборот, чем  она  меньше, тем  в  меньшей  степени  материал  может  быть  намагничен.

При  достижении  определённой  температуры (температуры  Кюри) магнитные  свойства  магнитного  материала  исчезают.

2.Индукцией  насыщения  определяются  свойства  магнитного  материала, поведение  которого  в  магнитном  поле  характеризуется  начальной  кривой  намагничивания (использовать  интерактивную  доску  для  изображения  кривой  намагничивания  и  петли  гистерезиса, см.  рис. 38, стр. 161 (1)). эта  кривая  показывает  изменение  магнитной  индукции  магнитного  материала  в  зависимости  от  напряжённости  магнитного  поля (от  силы  тока  в  катушке (обмотке), которая  находится  на  этом  магнитном  материале): вначале  магнитная  индукция  растёт, затем  её  рост  замедляется, а  по  достижении  определённого  значения  рост  индукции  прекращается, не  смотря  на  рост  напряжённости  магнитного  поля (силы  тока). говорят, что  магнитный  материал  достиг  насыщения, а  эту  индукцию  называют  индукцией  насыщения. Чем  больше  эта  индукция, тем  выше  свойства  магнитного  материала. Единицей  измерения  магнитной  индукции  является  Тесла (Тл).

  3.Остаточная  магнитная  индукция  и  коэрцитивная  сила. (Использовать  интерактивную  доску  и  рис. 38, стр. 161). После  достижения  насыщения  магнитного  материала  при  уменьшении  напряжённости (тока) магнитного  поля  до  нуля  в  образце  обнаружится  остаточная  магнитная  индукция. Для  размагничивания  образца  надо, чтобы  напряжённость (ток) магнитного  поля  изменила  своё  направление  на  обратное. Напряжённость  поля, при  которой  индукция  станет  равной  нулю, называют  коэрцитивной  силой.

Если  после  этого  образец  магнитного  материала  начать  намагничивать  в  противоположном  направлении, то  снова  будет  наблюдаться  индукция  насыщения. При  дальнейшем  уменьшении  напряжённости (тока) магнитного  поля  до  нуля  и  новом  намагничивании  в  первоначальном  направлении  индукция  будет  непрерывно  увеличиваться  до  индукции  насыщения. В  результате  образуется  замкнутая  петля, которую  называют  предельной  или  статической  петлёй  гистерезиса.

4.Коэффициент  прямоугольности  равен  отношению  остаточной  магнитной  индукции  к  индукции  насыщения. Он  характеризует  степень  прямоугольности  предельной  петли  гистерезиса. Чем  этот  коэффициент  больше, тем  более  прямоугольна  петля  гистерезиса. У  магнитных  материалов, применяемых  для  запоминающих  устройств  в  электронных  вычислительных  машинах  он  равен  0,98, а  у  других  материалах  он  значительно  меньше.