De ce miezul releului unui electromagnet de curent continuu este făcut din fier pur, în timp ce miezul unui electromagnet de curent alternativ este făcut din foi de oțel siliconic?

În proiectarea dispozitivelor electromagnetice, alegerea materialului miezului determină direct proprietățile magnetice, consumul de energie și creșterea temperaturii. Fie în sistemele DC sau AC, pierderile de energie în circuitul magnetic provine în primul rând din două tipuri: pierderi de curent turbionar și pierderi de histerezis.

 

Prin urmare, în diferite condiții de funcționare, selecția materialului pentru miezul electromagnet necesită o analiză sistematică luând în considerare frecvența modificărilor câmpului magnetic, tipul de curent și cerințele de management termic.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pentru electromagneții de curent continuu, câmpul magnetic este în general un câmp magnetic stabil sau care se schimbă lent, cu o rată scăzută de schimbare a fluxului, astfel încât pierderile de curent turbionar și histerezis sunt neglijabile. În aceste condiții, accentul de proiectare se mută către caracteristicile de permeabilitate și saturație magnetică. Fierul pur, datorită permeabilității sale ridicate și coercitivității scăzute, poate stabili și elibera rapid câmpuri magnetice, făcându-l o alegere ideală de material și utilizat pe scară largă în miezurile de fier pur și diferite structuri de antrenare de precizie. În plus, fierul pur posedă caracteristici excelente de răspuns magnetic, făcându-l un material de bază pentru actuatoarele electromagnetice de înaltă-sensibilitate (cum ar fi releele).

 

În schimb, câmpul magnetic al unui electromagnet de curent alternativ se află într-o stare alternativă de-înaltă frecvență. Schimbarea continuă a fluxului magnetic generează bucle semnificative de curenți turbionari în interiorul miezului, ceea ce duce la pierderi suplimentare de căldură. Între timp, pierderile de histerezis cresc, de asemenea, semnificativ odată cu creșterea frecvenței. Pentru a reduce pierderile, este utilizată în mod obișnuit o structură laminată din tablă de oțel silicon cu rezistivitate înaltă-, împărțind miezul în mai multe foi izolatoare pentru a suprima în mod eficient traseele curenților turbionari. Acest tip de structură este obișnuit în miezurile de oțel cu relee sau componentele magnetice ac-acţionate de CA și reprezintă o soluție standard de reducere a pierderilor în domeniul ingineriei electrice.

 

În funcționarea efectivă a electromagneților de curent continuu, chiar și cu pierderi teoretic scăzute, miezul poate experimenta încă încălzire. Această problemă provine în principal din pierderile de cupru din bobinele conductorului care sunt conduse la miez, precum și din pierderile suplimentare de curenți turbionari care apar treptat în condiții de funcționare de înaltă-frecvență sau de impulsuri. În special în aplicațiile de comutare de-frecvență înaltă, cum ar fi structurile cu miez de fier releu, problema acumulării de căldură este mai pronunțată. Prin urmare, încălzirea miezului nu este legată doar de materiale, ci și strâns legată de designul general al sistemului electromagnetic.

 

Pentru a aborda problema încălzirii de bază a electromagneților DC, ingineria implică de obicei optimizarea din mai multe dimensiuni. În primul rând, pierderile de cupru sunt reduse prin optimizarea designului bobinei (scăderea densității curentului și optimizarea distribuției spirelor). În al doilea rând, căile de disipare a căldurii sunt îmbunătățite prin proiectarea structurală, cum ar fi creșterea zonei de disipare a căldurii sau utilizarea materialelor structurale cu o conductivitate termică mai bună. În plus, pot fi introduse circuite magnetice auxiliare cu magnet permanent pentru a reduce cerințele de curent de excitație. În unele aplicații de vârf-, cum ar fi Core for Electromagnetic Relay, stabilitatea termică este îmbunătățită și mai mult prin materiale compozite sau tratamente de suprafață.

 

În ceea ce privește fierul pur în sine, fabricarea și selecția materialului acestuia au, de asemenea, cerințe stricte. Ca material magnetic moale tipic, fierul pur trebuie să aibă puritate ridicată (carbon scăzut, impurități reduse), microstructură uniformă și prelucrabilitate bună. Materialele utilizate în mod obișnuit includ fierul pur industrial sau materialele din seria DT4, miezul de fier DT4C fiind un exemplu tipic. Aceste materiale sunt caracterizate prin permeabilitate ridicată, pierderi reduse și o buclă de histerezis îngustă, ceea ce le face potrivite pentru relee de înaltă performanță și sisteme electromagnetice de precizie. În plus, în timpul producției, procesele precum forjarea la rece pot îmbunătăți semnificativ densitatea materialului și rezistența mecanică. De exemplu, în procesul de forjare la rece DT4C Relay Iron Core, îmbunătățește efectiv consistența proprietăților magnetice și acuratețea dimensională.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

În plus, controlul stresului și recoacere sunt cruciale în timpul procesării miezurilor de fier pur. Călirea prin muncă reduce semnificativ proprietățile magnetice; recoacerea este necesară după ștanțare sau forjare la rece pentru a restabili permeabilitatea magnetică. Acest lucru este deosebit de critic în cazul componentelor structurale de-înaltă precizie, cum ar fi componentele magnetice miniaturale, cum ar fi Core Pins sau Relay Pins, unde stabilitatea performanței influențează direct viteza de răspuns generală și fiabilitatea dispozitivului.

 

Din punct de vedere al aplicației, materialele moale din fier magnetic pur sunt utilizate pe scară largă în relee, supape solenoide și echipamente de control industrial. În special în scenariile care necesită un răspuns ridicat, miezurile de fier magnetic moale pentru relee și miezurile de releu de fier pur au devenit alegeri principale datorită proprietăților lor excelente de magnetizare și demagnetizare. Simultan, în sistemele de automatizare industrială, produse precum miezurile de fier pentru relee de control industrial impun cerințe și mai mari privind consistența materialului și stabilitatea lotului.

 

 

Odată cu tendința continuă către frecvențe mai mari, eficiență mai mare și fiabilitate mai mare în sistemele electromagnetice, importanța materialelor de bază și a proceselor de fabricație este din ce în ce mai proeminentă. De la bazăMiezuri de fier pur electricianla miezurile releu de forjare la rece de înaltă{0}precizie, diferite aplicații impun cerințe diferite asupra performanței materialelor. Pentru câmpul releelor ​​și actuatoarelor electromagnetice, oferim o gamă de miezuri de fier magnetic moale pentru relee și soluții personalizate, care cuprind capacități complete de producție, de la selecția materialelor și forjarea la rece până la optimizarea tratamentului termic, îndeplinind cerințele stricte de performanță și fiabilitate ale componentelor electromagnetice de vârf-.