Miks on alalisvoolu elektromagneti relee südamik valmistatud puhtast rauast, vahelduvvoolu elektromagneti südamik aga räniteraslehtedest?

Elektromagnetilise seadme konstruktsioonis määrab südamiku materjali valik otseselt magnetilised omadused, energiatarbimise ja temperatuuri tõusu. Kas alalis- või vahelduvvoolusüsteemides on energiakadu magnetahelas peamiselt tingitud kahest tüübist: pöörisvoolukadu ja hüstereesikadu.

 

Seetõttu nõuab elektromagnetsüdamiku materjalivalik erinevates töötingimustes süstemaatilist analüüsi, võttes arvesse magnetvälja muutuste sagedust, voolu tüüpi ja soojusjuhtimise nõudeid.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Alalisvoolu elektromagnetite puhul on magnetväli üldiselt stabiilne või aeglaselt muutuv magnetväli, mille voo muutumise kiirus on väike, seega on pöörisvoolu ja hüstereesi kaod tühised. Nendes tingimustes nihkub disaini fookus läbilaskvuse ja magnetilise küllastuse omadustele. Tänu oma suurele läbilaskvusele ja madalale koertsiivsusele suudab puhas raud kiiresti tekitada ja vabastada magnetvälju, muutes selle ideaalseks materjalivalikuks ning seda kasutatakse laialdaselt Pure Iron Cores ja mitmesugustes täppisajami struktuurides. Lisaks on puhtal raual suurepärased magnetreaktsiooni omadused, mistõttu on see ülitundlike elektromagnetiliste ajamite (nagu releed) põhimaterjal{3}.

 

Seevastu vahelduvvoolu elektromagneti magnetväli on kõrge sagedusega{0}}vahelduvas olekus. Magnetvoo pidev muutumine tekitab südamikus olulisi pöörisvoolusilmuseid, mis põhjustavad täiendavat soojuskadu. Samal ajal suurenevad sageduse suurenemisega oluliselt ka hüstereesikadud. Kadude vähendamiseks kasutatakse tavaliselt suure -takistusega räniterasest laminaatkonstruktsiooni, mis jagab südamiku mitmeks isolatsioonileheks, et tõhusalt maha suruda pöörisvooluteed. Seda tüüpi konstruktsioonid on levinud relee terassüdamike või vahelduvvooluga{6}}juhitavate magnetkomponentide puhul ning see on elektrotehnika valdkonnas standardne kadude vähendamise lahendus.

 

Alalisvoolu elektromagnetite tegeliku töö korral võib südamik kuumeneda isegi teoreetiliselt väikeste kadudega. See probleem tuleneb peamiselt vase kadudest juhtmähistes, mis juhitakse südamikusse, samuti täiendavatest pöörisvoolukadudest, mis ilmnevad järk-järgult kõrge sagedusega töötamise või impulssajami tingimustes. Eriti kõrgsagedus-lülitusrakendustes, nagu relee raudsüdamiku struktuurid, on soojuse akumuleerumise probleem rohkem väljendunud. Seetõttu ei ole südamiku soojendamine seotud ainult materjalidega, vaid ka tihedalt seotud elektromagnetilise süsteemi üldise disainiga.

 

Alalisvoolu elektromagnetite põhikütteprobleemi lahendamiseks hõlmab projekteerimine tavaliselt mitme mõõtme optimeerimist. Esiteks vähendatakse vase kadusid pooli disaini optimeerimisega (voolutiheduse vähendamine ja pöörete jaotuse optimeerimine). Teiseks parandatakse soojuse hajumise teid läbi konstruktsioonide projekteerimise, näiteks soojuse hajumise ala suurendamise või parema soojusjuhtivusega konstruktsioonimaterjalide kasutamise. Lisaks saab ergutusvooluvajaduse vähendamiseks kasutusele võtta püsimagneti abimagnetahelad. Mõnes tipptasemel-rakenduses, nagu näiteks Core for Electromagnetic Relay, suurendatakse termilist stabiilsust veelgi materjalide komposiitide või pinnatöötluste abil.

 

Ka puhta raua enda puhul on selle valmistamisel ja materjalivalikul ranged nõuded. Tüüpilise pehme magnetilise materjalina peab puhas raud olema kõrge puhtusastmega (madal süsinikusisaldus, vähe lisandeid), ühtlast mikrostruktuuri ja head töödeldavust. Tavaliselt kasutatavad materjalid hõlmavad tööstuslikku puhast rauda või DT4 seeria materjale, mille tüüpiline näide on DT4C raudsüdamik. Neid materjale iseloomustab suur läbilaskvus, väike kadu ja kitsas hüstereesisilmus, mistõttu need sobivad suure jõudlusega releede ja täpsete elektromagnetiliste süsteemide jaoks. Lisaks võivad tootmise käigus sellised protsessid nagu külmsepistamine oluliselt parandada materjali tihedust ja mehaanilist tugevust. Näiteks DT4C relee raudsüdamiku külmsepistamise protsessis parandab see tõhusalt magnetiliste omaduste järjepidevust ja mõõtmete täpsust.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lisaks on puhta rauasüdamike töötlemisel ülioluline pingekontroll ja lõõmutamine. Töökarastamine vähendab oluliselt magnetilisi omadusi; lõõmutamine on vajalik pärast stantsimist või külmsepistamist, et taastada magnetiline läbilaskvus. See on eriti oluline suure täpsusega-konstruktsioonikomponentide puhul, nagu miniatuursed magnetkomponendid, nagu südamikutihvtid või releepihvtid, kus jõudluse stabiilsus mõjutab otseselt seadme üldist reageerimiskiirust ja töökindlust.

 

Rakenduse seisukohast kasutatakse pehmeid magnetilisi puhtast rauast materjale laialdaselt releedes, solenoidventiilides ja tööstuslikes juhtimisseadmetes. Eriti kõrget reageerimist nõudvate stsenaariumide korral on pehmed magnetilised raudsüdamikud releedele ja puhtast rauast releesüdamikud muutunud tavapärasteks valikuteks nende suurepäraste magnetiseerimis- ja demagnetiseerimisomaduste tõttu. Samal ajal seavad tööstuslikes automatiseerimissüsteemides sellised tooted nagu tööstuslike juhtreleede raudsüdamikud veelgi kõrgemaid nõudmisi materjali konsistentsile ja partii stabiilsusele.

 

 

Pideva trendiga elektromagnetiliste süsteemide kõrgemate sageduste, suurema tõhususe ja suurema töökindluse poole muutub põhimaterjalide ja tootmisprotsesside tähtsus üha olulisemaks. PõhilisestElektrik Puhas raudsüdamikudkuni -täpsete külmsepistusreleesüdamikeni, esitavad erinevad rakendused materjali jõudlusele erinevaid nõudmisi. Relee ja elektromagnetilise täiturmehhanismi välja jaoks pakume valikut pehmeid magnetilisi raudsüdamikke relee jaoks ja kohandatud lahendusi, mis hõlmavad täielikke tootmisvõimalusi alates materjali valikust ja külmsepistamisest kuni kuumtöötluse optimeerimiseni, mis vastavad kõrgekvaliteediliste elektromagnetiliste komponentide rangetele jõudlus- ja töökindlusnõuetele.