Zašto je jezgro releja jednosmjernog elektromagneta napravljeno od čistog željeza, dok je jezgro AC elektromagneta napravljeno od čeličnih silikonskih limova?

U dizajnu elektromagnetnih uređaja, izbor materijala jezgre direktno određuje magnetna svojstva, potrošnju energije i porast temperature. Bilo u DC ili AC sistemima, gubitak energije u magnetnom kolu prvenstveno potiče od dva tipa: gubitaka na vrtložne struje i gubitaka na histerezi.

 

Stoga, pod različitim radnim uslovima, izbor materijala za jezgro elektromagneta zahteva sistematsku analizu uzimajući u obzir učestalost promena magnetnog polja, tip struje i zahteve za upravljanje toplotom.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Za DC elektromagnete, magnetno polje je općenito stabilno ili sporo promjenjivo magnetsko polje s niskom stopom promjene fluksa, tako da su vrtložna struja i gubici histereze zanemarljivi. Pod ovim uslovima, fokus dizajna se pomera na karakteristike permeabilnosti i magnetnog zasićenja. Čisto željezo, zbog svoje visoke permeabilnosti i niske koercitivnosti, može brzo uspostaviti i osloboditi magnetna polja, što ga čini idealnim izborom materijala i široko se koristi u jezgri od čistog željeza i raznim preciznim pogonskim strukturama. Štaviše, čisto gvožđe poseduje odlične karakteristike magnetnog odziva, što ga čini osnovnim materijalom za visoko{3}}osetljive elektromagnetne aktuatore (kao što su releji).

 

Nasuprot tome, magnetno polje AC elektromagneta je u visoko-izmjeničnom stanju. Kontinuirana promjena magnetnog fluksa stvara značajne vrtložne strujne petlje unutar jezgra, što dovodi do dodatnog gubitka topline. U međuvremenu, gubici histereze takođe značajno rastu sa povećanjem frekvencije. Da bi se smanjili gubici, tipično se koristi laminatna struktura od silikonskog čeličnog lima visoke-otpornosti, koja dijeli jezgro na više izolacijskih listova kako bi se efikasno potisnuli putevi vrtložnih struja. Ova vrsta strukture je uobičajena u čeličnim jezgrama releja ili magnetnim komponentama na naizmjeničnu struju- i standardno je rješenje za smanjenje gubitaka u polju elektrotehnike.

 

U stvarnom radu DC elektromagneta, čak i uz teoretski male gubitke, jezgro se i dalje može zagrijati. Ovaj problem uglavnom proizilazi iz gubitaka bakra u namotajima provodnika koji se odvode do jezgre, kao i dodatnih gubitaka vrtložnih struja koji se postepeno pojavljuju pod visokim-radom ili uvjetima impulsnog pokretanja. Problem akumulacije toplote je izraženiji posebno u aplikacijama sa visokofrekventnim prebacivanjem, kao što su strukture gvozdenog jezgra releja. Stoga, grijanje jezgra nije samo povezano s materijalima, već i usko povezano sa cjelokupnim dizajnom elektromagnetnog sistema.

 

Da bi se riješio osnovni problem grijanja jezgra DC elektromagneta, inženjering obično uključuje optimizaciju iz više dimenzija. Prvo, gubici bakra se smanjuju optimizacijom dizajna zavojnice (smanjenje gustine struje i optimizacija distribucije zavoja). Drugo, putevi odvođenja toplote se poboljšavaju kroz konstrukcijski dizajn, kao što je povećanje površine disipacije toplote ili korišćenje strukturnih materijala sa boljom toplotnom provodljivošću. Dodatno, mogu se uvesti pomoćna magnetna kola permanentnih magneta kako bi se smanjili zahtjevi za strujom pobude. U nekim vrhunskim{4}} aplikacijama, kao što je jezgro za elektromagnetski relej, termička stabilnost je dodatno poboljšana kompozitima materijala ili površinskim tretmanima.

 

Što se tiče samog čistog gvožđa, njegova proizvodnja i izbor materijala takođe imaju stroge zahteve. Kao tipičan meki magnetni materijal, čisto željezo mora imati visoku čistoću (nizak ugljik, malo nečistoća), jednoličnu mikrostrukturu i dobru obradivost. Obično korišteni materijali uključuju industrijsko čisto željezo ili materijale serije DT4, a tipičan primjer je DT4C željezno jezgro. Ovi materijali se odlikuju visokom propusnošću, malim gubicima i uskom histerezisnom petljom, što ih čini pogodnim za releje visokih{5}}performansi i precizne elektromagnetne sisteme. Nadalje, tokom proizvodnje, procesi kao što je hladno kovanje mogu značajno poboljšati gustinu materijala i mehaničku čvrstoću. Na primjer, u procesu hladnog kovanja relejnog gvozdenog jezgra DT4C, efikasno poboljšava konzistentnost magnetnih svojstava i tačnost dimenzija.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nadalje, kontrola naprezanja i žarenje su ključni tokom obrade jezgri od čistog željeza. Radno kaljenje značajno smanjuje magnetna svojstva; žarenje je potrebno nakon štancanja ili hladnog kovanja kako bi se povratila magnetna permeabilnost. Ovo je posebno kritično za visoko{2}}precizne strukturne komponente, kao što su minijaturne magnetne komponente kao što su Core Pins ili Relay Pins, gdje stabilnost performansi direktno utiče na ukupnu brzinu odziva i pouzdanost uređaja.

 

Iz perspektive primjene, meki magnetni materijali od čistog željeza se široko koriste u relejima, elektromagnetnim ventilima i industrijskoj upravljačkoj opremi. Posebno u scenarijima koji zahtijevaju visoku reakciju, jezgre od mekog magnetnog željeza za releje i relejne jezgre od čistog željeza postale su glavni izbor zbog svojih odličnih svojstava magnetizacije i demagnetizacije. Istovremeno, u sistemima industrijske automatizacije, proizvodi kao što su gvozdena jezgra za industrijske kontrolne releje postavljaju još veće zahteve za konzistentnost materijala i stabilnost serije.

 

 

Uz kontinuirani trend ka višim frekvencijama, većoj efikasnosti i većoj pouzdanosti u elektromagnetnim sistemima, važnost osnovnih materijala i proizvodnih procesa je sve istaknutija. Od osnovnogElektričar Čiste željezne jezgredo visoko-preciznih relejnih jezgara za hladno kovanje, različite aplikacije postavljaju različite zahtjeve u pogledu performansi materijala. Za polje releja i elektromagnetnih aktuatora, nudimo niz mekih magnetnih željeznih jezgri za releje i prilagođena rješenja, koja obuhvataju kompletne proizvodne mogućnosti od odabira materijala i hladnog kovanja do optimizacije toplinske obrade, ispunjavajući stroge zahtjeve performansi i pouzdanosti vrhunskih-elektromagnetnih komponenti.