เหตุใดจึงใช้เหล็กซิลิคอนในเครื่องจักรไฟฟ้า?

เหล็กซิลิคอนเป็นวัสดุแม่เหล็กอ่อนที่ใช้ในงานไฟฟ้าหม้อแปลงไฟฟ้า, มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีปริมาณซิลิคอนสูงประมาณ 3.2 มวล % ซึ่งเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าของเหล็ก ดังนั้นจึงลดการสูญเสียกระแสไหลวน เหล็กกล้าซิลิกอนแบบเกรนที่ใช้สำหรับการใช้งานที่ไม่หมุน เช่น หม้อแปลงไฟฟ้า มีลักษณะเฉพาะด้วยการวางแนวผลึกศาสตร์ที่ต้องการอย่างมาก ในเหล็ก ทิศทางที่ง่ายที่สุดของการเกิดแม่เหล็กคือ<001>ทิศทางคริสตัล ในเหล็กซิลิกอนเชิงเกรนการวางแนว Goss คือ {110}<001>การวางแนว ได้รับการตระหนักทางเทคโนโลยีเพื่อลดการสูญเสียแม่เหล็กในหม้อแปลงไฟฟ้า

การควบคุมพื้นผิวและโครงสร้างจุลภาคในเหล็กไฟฟ้า

เหล็กกล้าซิลิกอนแบบเกรน(เหล็กเฟ-ศรี;เหล็กหม้อแปลง; เหล็กไฟฟ้า) เป็นโลหะผสมโพลีคริสตัลไลน์แม่เหล็กอ่อนที่ใช้เป็นวัสดุแกนในแกนหม้อแปลงไฟฟ้าและมอเตอร์ไฟฟ้า

In the power industry electrical voltage is almost always AC and has a rather low frequency, namely, 50-60 Hz. At these frequencies electrical eddy currents are generated in the transformer core. Alloying the Fe with Si has a large marked effect on the electric resistivity of the material, with an increase of a factor of 4 for 3wt%Si. Silicon also has the effect of reducing the magnetostriction (i.e. length change on magnetisation) and the magnetocrystalline anisotropy. In addition, the material is used in the form of laminations, typically 0.3 to 0.7mm thick. The addition of too much silicon makes the material extremely brittle and difficult to produce, giving a practical limitation of 4wt% to the amount of Si that can be added. Recently, a technique has been developed to produce laminations with >Si 6wt% โดยการบำบัดด้วยการสะสมไอสารเคมี SiCl4 เพื่อเพิ่มการเคลือบด้วย Si หลังจากขึ้นรูปการเคลือบ โดยทั่วไปแล้ว เหล็กกล้าไฟฟ้าที่มีจำหน่ายในท้องตลาดส่วนใหญ่จะประกอบด้วย Si ระหว่าง 3 ถึง 4 wt%



การควบคุมพื้นผิวและโครงสร้างจุลภาคสำหรับการใช้งานหม้อแปลงไฟฟ้า

สำหรับการใช้งานหม้อแปลงไฟฟ้า ฟลักซ์จะอยู่ที่ความยาวของการเคลือบเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นจึงเป็นที่พึงปรารถนาที่จะเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านในทิศทางนี้ ซึ่งสามารถทำได้โดยขั้นตอนการรีดร้อนและเย็นหลายขั้นตอนเพื่อผลิตแผ่นพื้นผิวที่เรียกว่าเหล็กซิลิกอนที่มีเกรน โดยมีทิศทาง [001] ตามความยาวของการเคลือบ ที่<001>ทิศทางของคริสตัลเป็นทิศทางที่ง่ายของการดึงดูดด้วยแม่เหล็ก ดังนั้นความสามารถในการซึมผ่านจึงมากกว่า ดังนั้นเหล็กไฟฟ้าจึงมีลักษณะเป็นพื้นผิว Goss ที่เด่นชัด เช่น a (110)<001>การวางแนวคริสตัลที่ต้องการ

ความเกี่ยวข้องของพื้นผิว Goss สำหรับเหล็กไฟฟ้าในกรณีการใช้งานหม้อแปลงไฟฟ้า

ตั้งแต่วันที่<001>ทิศทางของผลึกศาสตร์เป็นทิศทางที่มีทิศทางแม่เหล็กที่ง่ายที่สุด และด้วยเหตุนี้เหล็กไฟฟ้าที่มีความสามารถในการซึมผ่านได้มากที่สุดที่เหมาะสำหรับการใช้งานกับหม้อแปลงจึงมีคุณลักษณะพิเศษคือพื้นผิว Goss ที่เด่นชัด เช่น a (110)<001>การวางแนวคริสตัลที่ต้องการสัมพันธ์กับทิศทางการออกแบบแม่เหล็กหลักของหม้อแปลงไฟฟ้า

ซิลิคอนสตีลเชิง

เหล็กไฟฟ้าเชิง

เหล็กซิลิกอนแบบเกรน