เหล็กไฟฟ้า: คุณสมบัติ ประเภท การผลิต และการประยุกต์

ขดลวดเหล็กไฟฟ้า GNEE

เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

เหล็กไฟฟ้าเป็นวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าที่ประกอบด้วยเหล็กซึ่งมีปริมาณซิลิคอน (Si) ต่างกันไป โดยมีตั้งแต่ 1% ถึง 6.5% การพัฒนาเหล็กไฟฟ้าเกิดจากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องใช้เหล็กที่สามารถลดการกระจายความร้อนซึ่งเป็นปัญหาที่ส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงาน พบว่าเหล็กเป็นตัวเลือกที่ประหยัดที่สุด แต่สิ่งเจือปนนั้นไม่เหมาะสมที่สุด พบว่าการเติมซิลิคอนเพิ่มความต้านทาน เพิ่มการซึมผ่านของแม่เหล็ก และลดการสูญเสียฮิสเทรีซิส เหล็กไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดมี Si ประมาณ 3.25% เนื่องจากปริมาณซิลิกอนที่สูงขึ้นมีแนวโน้มที่จะทำให้วัสดุที่ได้นั้นเปราะเกินกว่าจะรีดเย็นได้ เหล็กกล้าไฟฟ้าที่มีปริมาณซิลิคอน 6.5% มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กและทางไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุงมากที่สุด แต่ต้องมีการประมวลผลทางความร้อนเชิงกลเพิ่มเติมเพื่อเอาชนะความเปราะบางและความเหนียวที่จำกัด

คุณสมบัติของเหล็กไฟฟ้า

การเติมซิลิคอนในเหล็กช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของเหล็กไฟฟ้าได้อย่างมาก เหล็กกล้าไฟฟ้ามีคุณสมบัติที่พึงประสงค์ในการรองรับการผลิต การจำหน่าย และการใช้ไฟฟ้าดังต่อไปนี้:

• ความสามารถในการซึมผ่านสูง - เพิ่มความสามารถในการรองรับสนามแม่เหล็ก
• สนามแม่เหล็กต่ำ - มีแนวโน้มต่ำที่จะขยายหรือหดตัวในสนามแม่เหล็ก
• ความต้านทานไฟฟ้าสูง - ลดการสูญเสียแกนกลางโดยการลดส่วนประกอบของกระแสไหลวน
• การสูญเสียฮิสเทรีซีสที่ลดลง - การสูญเสียฮิสเทรีซิสที่ต่ำหมายถึงพลังงานที่สูญเปล่าน้อยลงในรูปของความร้อนจากแรงแม่เหล็กสลับ

ประเภทของเหล็กไฟฟ้า

เหล็กกล้าไฟฟ้าที่ผ่านการแปรรูปเต็มที่แบบไม่มุ่งเน้น

เหล็กไฟฟ้าที่ไม่เน้นและผ่านกระบวนการแปรรูปเต็มที่มีระดับซิลิคอนที่แตกต่างกันซึ่งอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.5% ถึง 3.25% Si มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กสม่ำเสมอในทุกทิศทาง เหล็กไฟฟ้าประเภทนี้ไม่ต้องการกระบวนการตกผลึกซ้ำเพื่อพัฒนาคุณสมบัติ เกรดโลหะผสมซิลิคอนต่ำช่วยให้มีการซึมผ่านของแม่เหล็กและการนำความร้อนได้ดีขึ้น สำหรับเกรดอัลลอยด์สูง ความถี่สูงคาดว่าจะมีประสิทธิภาพดีขึ้น โดยมีการสูญเสียต่ำมาก ประเภทนี้เหมาะสำหรับวงจรแม่เหล็กในมอเตอร์ หม้อแปลง และตัวเรือนระบบไฟฟ้า ประเภทที่ผ่านการประมวลผลเต็มรูปแบบนี้ทำให้เกิดความยากในการเจาะเนื่องจากกระบวนการหลอมเสร็จสมบูรณ์ มีการเพิ่มสารเคลือบอินทรีย์เพื่อปรับปรุงการหล่อลื่นในกระบวนการเจาะ

เหล็กกล้าไฟฟ้ากึ่งแปรรูปที่ไม่มุ่งเน้น

เหล็กกล้าไฟฟ้ากึ่งแปรรูปที่ไม่มุ่งเน้นนั้นเป็นเหล็กโลหะผสมที่ไม่ใช่ซิลิคอนเป็นส่วนใหญ่ และจะถูกอบอ่อนที่อุณหภูมิต่ำหลังจากการรีดเย็นขั้นสุดท้าย อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้ปลายทางจะต้องจัดเตรียมการอบอ่อนเพื่อบรรเทาความเครียดขั้นสุดท้ายตามการใช้งานที่ต้องการของเหล็ก ความสามารถในการเจาะของเหล็กไฟฟ้าชนิดนี้ดีกว่าประเภทที่ไม่ผ่านกระบวนการแปรรูปเต็มที่ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องเคลือบสารอินทรีย์ เกรดกึ่งแปรรูปที่ไม่มุ่งเน้นเป็นวัสดุหลักที่ดีสำหรับโรเตอร์ขนาดเล็ก สเตเตอร์ และหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังขนาดเล็ก

เหล็กกล้าไฟฟ้าแบบเกรน

เหล็กกล้าไฟฟ้าแบบเกรนประกอบด้วยเหล็กที่มีปริมาณ Si 3% โดยมีธัญพืชเพื่อให้มีการซึมผ่านสูงและสูญเสียพลังงานต่ำ เกรดที่เน้นเกรนมีคุณสมบัติทางผลึกศาสตร์ที่แข็งแกร่ง ประเภทนี้ผ่านกระบวนการตกผลึกซ้ำ ส่งผลให้โครงสร้างเกรนได้รับการปรับปรุงซึ่งแสดงคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีขึ้นในทิศทางการกลิ้งของแผ่น เหล็กกล้าที่มีลายเกรนส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการใช้งานที่ไม่หมุน เช่น หม้อแปลงไฟฟ้า

ขดลวดเหล็กไฟฟ้า

เหล็กไฟฟ้าใช้ทำอะไร?

เหล็กกล้าไฟฟ้าที่มีสมรรถนะเป็นแม่เหล็กได้เปรียบ มีความสำคัญในระบบไฟฟ้าหลายชนิด ด้านล่างนี้คือการใช้งานบางส่วนที่ใช้แกนเหล็กไฟฟ้า [6]:

เครื่องหมุน:

• มอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า
• มอเตอร์สุญญากาศ
• มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)
• มอเตอร์บริการไม่ต่อเนื่อง

เครื่องจักรแบบคงที่:

• หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังและจำหน่าย
• เครื่องปฏิกรณ์และเครื่องขยายเสียงแม่เหล็ก
• หม้อแปลงเชื่อม
• หม้อแปลงเสียง
• หม้อแปลงกระแส
• สวิตช์แม่เหล็กและรีเลย์
• บัลลาสต์ไฟฟ้า

เหล็กซิลิกอนเชิง