1tom124

5. MATERIAŁOZNAWSTWO ELEKTROTECHNICZNE 250

mocy, gdzie większa magnetyzacja blach i lepsza ich wykrawalność mają większe znaczenie niż stratność (p, ₀ wynosi 2 -=- 3,6 W/kg przy grubości 0.5 mm);

— blachy o zawartości 2,5 -f- 3,5% Si, stosowane w dużych silnikach i generatorach, gdzij największe znaczenie ma mała stratność materiału (najmniejsza wartość p_{1 0} wynosi 1,1 -i-1,2 W/kg przy grubości 0,5 mm).

Należy przy tym podkreślić, że blachy pierwszego rodzaju przy większej indukcji roboczej umożliwiają zmniejszenie wymiarów zewnętrznych maszyny.

Walcowanie na zimno zawsze nadaje blasze określone właściwości anizotropowe Dlatego też w blachach walcowanych na zimno, nieorientowanych należy sic również liczyć z istnieniem jakiejś anizotropii. Miarą tej anizotropii jest np. różnica indukcji magnetycznej AB_2S przy natężeniu pola 25 A/cm wyznaczona na podstawie pomiarów próbek pobranych wzdłuż i w poprzek kierunku walcowania. Wartość Aił₂< w zależności od gatunku opisywanej blachy wynosi 0,06-h0,12 T (używa się również innych miar anizotropii). Cena blach nieorientowanych jest znacznie niższa niż orientowanych.

Wymagania dotyczące umownej rezystywności warstwy izolacyjnej blach zależą przede wszystkim od przyjętej indukcji magnetycznej, szerokości wykroju i grubości blachy.

W maszynach warujących małej mocy rezystancja odniesiona do l cm² powierzchni warstwy wynosi kilka omów razy centymetr kwadratowy. Na ogól nawet w przypadku dużych maszyn, rczystywność wynosząca kilkaset omów razy centymetr kwadratowy okazuje się wystarczająca. Wartości te odnoszą się do pomiarów izolacji między dwiema blachami o powierzchni ok. 100 cm², przy najwyższej spodziewanej temperaturze rdzenia, pod dociskiem nie mniejszym niż 15 MPa.

Jakość izolacji ceramicznej karlitowej, którą są pokrywane blachy transformatorowe walcowane na zimno jest na ogół wystarczająca. Dodatkowe lakierowanie tak izolowanych blach jest środkiem profilaktycznym, zapobiegającym niebezpieczeństwu występowania „pożaru” rdzenia. Eliminuje ono uszkodzenia izolacji karlitowej spowodowane obróbką blach. Stosuje się je tylko w przypadku rdzeni transformatorów bardzo dużych mocy, w których zc względu na ich wymiary wystąpienie pożaru jest znacznie bardziej prawdopodobne niż w rdzeniach transformatorów mniejszej mocy*. Zadziory wynikające z obróbki blach usuwa się przez szlifowanie krawędzi lub zawalcowywanie zadziorów. Przez odpowiedni dobór narzędzi tnących i właściwą ich kontrolę można niemal całkowicie wyeliminować zadziory, co jest rozwiązaniem najkorzystniejszym.

Grubość izolacji, związana z wymaganą rezystywnością, zależy w znacznym stopniu od chropowatości powierzchni i wynosi od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów. Najgorsze właściwości wykazuje izolacja z tlenków żelaza, którą stosuje się tylko w rdzeniach urządzeń małej mocy.

Izolacja przez pomalowanie szkłem wodnym, zazwyczaj z dodatkiem czerwieni żelazowej, nic jest odporna na działanie wilgoci i nie jest zalecana. Najczęściej stosuje sie lakiery termoutwardzalne na żywicach syntetycznych.

W zależności od rodzaju lakieru oraz wymagań co do rezystywności izolacji, lakieruje się arkusze lub wykroje, pokrywając blachy jedno- lub kilkakrotnie, najlepiej dwustronnie (szczególnie w przypadku dużych maszyn i generatorów). Nanoszenie i utwardzanie powłok lakierowych w lakierniach z piecami przelotowymi trwa ok. 1 min. Powłoki lakierowane naniesione przed obróbką blachy, wpływają na zmniejszenie zużycia narzędzi tnących.

Powłoki izolacyjne otrzymywane drogą chemiczną (np. przez fosforanowanie) są izolacją dobrą, odporną na temperatury do ok. 800’C. lecz ich nakładanie jest dość kosztowne i pracochłonne. Warstwa fosforanowa, dzięki właściwościom smaru wysokociśnieniowego, zmniejsza znacznie zużycie narzędzi tnących przy cięciu blach.

S.6.4.4. Stopy żelazoniklowe

Materiały te w porównaniu ze stopami żelazokrzemowymi charakteryzują się znacznie większymi wartościami przcnikalności magnetycznej i dużo węższą pętlą histerezy

Dodatkowe lakierowanie ogranicza się niekiedy do skrajnych falach w pakiecie.

u zakresie małych natężeń pola magnetycznego. Przy podobnych wartościach rezystywności mają one mniejsze wartości indukcji nasycenia, są jednak znacznie droższe. Dlatego też stosuje sieje w technice pól magnetycznych słabych i przy większych częstotliwościach np. w obwodach magnetycznych precyzyjnych przyrządów, przekładników prądowych, miniaturowych transformatorów teletechnicznych, czułych przekaźników, wyłączników różnicowych, w głowicach rejestratorów' magnetycznych, filtrach szerokopasmowych, wzmacniaczach magnetycznych małej mocy, transformatorach oraz jako ekrany magnetyczne.

Tablica 5-36. Zestawienie właściwości magnetycznych różnych rodzajów stopów żelazoniklowych, zaczerpnięto z publikacji IEC 404-1

		Przenika! ność magnetyczna		Indukcja magnetyczna. T		Natężenie pola, A/m
			Prat*x	Br	Bt
54—68	r^11	—	120000 400000	—	1,5	2-20
	A^21		200000—600000	1,05 1,40	1,15—1,50	2—20
	i"	3000	30000 120000	1	1,5 1,6	2—10
45 50	A^2*	12000	80000 200000	1,4—1,5	1,5 1,6	2—12

¹¹ Stop izotropowy. ²¹ Stop anizotropowy.

Tablica 537. Zależność przenikalności magnetycznej od grubości blach różnych rodzajów stopów żelazoniklowych, zaczerpnięto z publikacji 404-1

Stop o zawartości niklu, %	H" A/m	Minimalna wartość		/ir • 10^3 dla grubości blachy, mm
		0,30 -r 0,38	0,15-0,20	0,10	0,05	0,4-1,5
72-83	0,4	40	40	35	30	60
45-5-50	0,4	6	6	6	6	6
35-40	1,6	2-2	2,2	23	2,2	2,5

¹¹ Pomiary wykonane przy wymienionych w tablicy wartościach natężeń pól. częstotliwości 50 Hz, na próbcc picrśdcniowęj przygotowanej wg wymagań norm IEC.

Właściwości tych materiałów zależą od procentowej zawartości niklu i zgodnie z klasyfikacją IEC (tabl. 5.36) przy zawartości 72-p83% niklu uzyskuje się największą wartość p. i bardzo wąską pętlę histerezy, przy' zawartości 45 —50% i 54-^68% Ni średnie wartości przenikalności przy' największej wartości a przy zawartości 35-40% i 30% Ni — największe wartości rezystywności przy mniejszych wartościach B_s i fi. Materiały izotropowe wykonuje się jako pręty, druty, odkuwki. Najczęściej jednak — szczególnie wyroby anizotropowe — walcuje się na zimno dla uzyskania cienkich (0.05—0,35 mm) arkuszy i taśm. Mała grubość przyczynia się do zmniejszania strat wywołanych prądami wirowymi i powiększenia przenikalności (tabl. 5.37). Materiały te stosuje się w technice większych częstotliwości; są jednak znacznie droższe od blach ze stali krzemowych i mają mniejszą wartość indukcji nasycenia B_s. Powłoki izolacyjne nanoszone na blachy żelazomklowe są wykonywane najczęściej metodą elektroforezy.

S.6.4.5. Stopy żelazokobaltowe

Obecność kobaltu w żelazie powiększa zdecydowanie wartość indukcji nasycenia przy niższych wartościach przenikalności i większych stratach. Są to materiały kruche, twarde, trudnoobrabialne, a ich wysoka cena narzuca zastosowanie do obwodów o bardzo dużej gęstości strumienia magnetycznego. Przykładem tego są specjalne — miniaturowe, a więc lekkie elementy elektromagnetyczne wyposażenia lotniczego i kosmicznego, soczewki magnetyczne czy membrany słuchawek telefonicznych. Właściwości tych materiałów zależą od anizotropii i procentowej zawartości kobaltu (tabl. 5.38).

Wraz ze wzrostem zawartości kobaltu polepszają się właściwości magnetyczne, zwiększa się zaś (najczęściej niekorzystna) twardość mechaniczna.