ביצועי מנוע ובחירת דרגות פלדת סיליקון

חומר הגלם העיקרי לליבות מנוע הוא יריעות פלדת סיליקון. כיום, הנפוצות ביותר הן 470, 600 ו-800 ביריעות מגולגלות קר, וביניהן יריעות 470 ו-600 משמשות בתדירות גבוהה יותר במנועים בעלי יעילות גבוהה.

1. הפסד נמוך.

אובדן ליבה בתדר מסוים ועוצמת אינדוקציה מגנטית הם אינדיקטור עיקרי ללוחות פלדה חשמליים. אובדן ליבה מורכב משני חלקים: אובדן היסטרזיס ואובדן זרמי מערבולת. אובדן היסטרזיס הוא צריכת האנרגיה הנגרמת על ידי מגנטיזציה מתחלף של הליבה, הקשורה להרכב החומר ולגודל הגרעינים, וניתן לייצג אותה על ידי שטח לולאת ההיסטרזיס. אובדן זרמי מערבולת הוא אובדן ההתנגדות הנגרם על ידי זרם המערבולת שנוצר במהלך מגנטיזציה מתחלף של הליבה, הקשור להתנגדות ולעובי של החומר עצמו. לכן, כדי להפחית את אובדן הליבה, ללוחות פלדה חשמליים יש עובי קטן יותר והתנגדות גבוהה יותר.

2. מוליכות מגנטית גבוהה.

ככל שהמוליכות המגנטית גבוהה יותר, כך ניתן להפחית את שטח החתך של המעגל המגנטי כאשר השטף נשאר קבוע, ובכך לחסוך את הנחושת המשמשת בסליל העירור ולהקטין את גודל המנוע.
3. תכונות למינציה טובות.

לוחות פלדה חשמליים צריכים להיות בעלי קשיות מתאימה, לא שבירים מדי ולא רכה מדי. המשטח צריך להיות חלק, שטוח ואחיד בעובי (עם דרישה לבקרת הפרשי לוחות), דבר המסייע לניקוב התבנית ולשיפור מקדם הערימה. ניתן להשתמש באותה תבנית עבור לוחות פלדה מגולגלים בקור, וניתן להאריך את חיי השירות שלה משמעותית בהשוואה ללוחות פלדה מגולגלים בחום. חלק מלוחות הפלדה החשמליים המגולגלים בקור עם ציפויים אנאורגניים או אורגניים יכולים להגדיל את מספר משיכות הניקוב בכל מעבר של התבנית כמעט פי עשרה לאחר שחיקה חד פעמית. ● עלות נמוכה וקלה לשימוש. בנוסף לדרישות הנ"ל, לחלק מהמנועים יש לעתים קרובות דרישות גבוהות יותר לחומרים מוליכים מגנטיים. לדוגמה, כשל מגנטי קטן והתפשטות מגנטית קטנה. דרישות אלו מגוונות ויש לשקול אותן באופן מקיף.

● יריעת פלדת סיליקון
פלדת סגסוגת המכילה סיליקון, המגולגלת ליריעות דקות. היא מכונה בדרך כלל יריעת פלדת סיליקון. בהתאם לתהליך הייצור, היא מסווגת ליריעת פלדת סיליקון מגולגלת בחום (שרובה משימוש בה בהדרגה) ויריעת פלדת סיליקון מגולגלת בקור. ניתן לחלק את יריעת פלדת הסיליקון המגולגלת בקור לסוגים בעלי אוריינטציה ולא בעלי אוריינטציה. כיום, יריעות פלדת סיליקון מסופקות בעיקר בצורת יריעות. כדי לשפר את התכונות המגנטיות של יריעת פלדת הסיליקון ולהפחית את חוזק הגזירה שלה, יריעות פלדת סיליקון ביתיות עברו טיפול חישול במפעל גלגול.

● ללא יריעות פלדת סיליקון
ליבת המנוע משתמשת ביריעות פלדת סיליקון במקום בלוחות פלדה דלת פחמן וברזל טהור. זו הייתה התקדמות משמעותית בהיסטוריה. יריעות פלדת הסיליקון בעלות הפסדים נמוכים שיפרו את ביצועי המנוע והקטינו את גודלו. כעת, במקום להשתמש ביריעות פלדת סיליקון, יריעות פלדה דלת סיליקון (הידועות גם כרצועות פלדה חשמלית דלת פחמן או רצועות פלדה חשמלית מברזל טהור) משמשות לייצור ליבות של מנועים קטנים מכיוון שיריעות הפלדה דלת הסיליקון המיוצרות בטכנולוגיה מודרנית שונות מלוחות הפלדה דלת הפחמן המקוריים. יש להן לא רק חוזק אינדוקציה מגנטי גבוה, אלא גם אובדן ברזל דומה לזה של יריעות פלדת סיליקון. מנועי AC קטנים שתוכננו ומיוצרים עם יריעות פלדה דלת סיליקון יכולים להפחית עוד יותר את הגודל, להקל על המשקל ולהוריד את העלות. יתר על כן, מכיוון שיריעות הפלדה דלת הסיליקון רכות יותר, הן יכולות להגביר את מהירות הניקוב ולהאריך את תוחלת החיים של התבניות. כיום, יריעות פלדה דלת סיליקון נמצאות בשימוש נרחב כחומר ליבה למנועים קטנים במדינות זרות. במדינות מתועשות, השימוש בהן מהווה כ-50-60% מסך התפוקה של יריעות פלדה חשמליות.

כיום, ישנם שני מצבים בהם מפעל המנועים משתמש ביריעות פלדה שאינן סיליקון. האחד הוא שיריעות הפלדה שאינן סיליקון לאחר גלגול קר מחוררות ישירות ליריעות, ולאחר מכן מתבצע טיפול חישול במפעל המנועים; השני הוא שיריעות הפלדה המחושלות המסופקות על ידי מפעל הפלדה מחוררות ומשמשות ישירות על ידי מפעל המנועים. יריעות פלדה שאינן סיליקון הן חומרים בעלי מוליכות מגנטית גבוהה, ועוצמת האינדוקציה המגנטית והפסד שלהן רגישים מאוד למאמץ מכני. לכן, לאחר החורור ולפני השימוש, ביטול חישול המאמץ הוא אמצעי חשוב לשיפור הביצועים המגנטיים. טיפול בחום של יריעות פלדה שאינן סיליקון דורש ציוד טיפול בחום מיוחד, אך ברוב מפעלי המנועים במדינה שלנו עדיין אין תנאים כאלה. זוהי בעיה שיש לפתור בעת שימוש ביריעות פלדה שאינן סיליקון.

● לתכולת הסיליקון ולסיליקון הטומאה יש השפעה מכרעת על ביצועי יריעות פלדת הסיליקון. לאחר הוספת סיליקון לברזל, ההתנגדות עולה, והיא גם מסייעת בהפרדת פחמן מטמא מזיק. באופן כללי, כאשר מוסיפים ברזל טהור לסיליקון, עוצמת האינדוקציה המגנטית יורדת מעט, אך אובדן הברזל מצטמצם משמעותית. ככל שתכולת הסיליקון עולה, הקשיות והשבירות גוברים, מה שמקשה על גלגול, הטבעה, גזירה ועיבוד מכני. כיום, תכולת הסיליקון של יריעות פלדת סיליקון אינה עולה בדרך כלל על 4.5%. אם תכולת הסיליקון גבוהה יותר, קשה לבצע גלגול ועיבוד.

●עוֹבִי.בהתחשב בכך שאובדן זרם המערבולת בליבת הברזל הוא פרופורציונלי לריבוע עובי יריעת הפלדה, עבור אותו סוג של יריעת פלדת סיליקון, ככל שהעובי דק יותר, כך אובדן ליבת הברזל קטן יותר, אך זמן הייצור של ליבת הברזל גדל ומקדם הערימה יורד. באופן כללי, מנועים משתמשים ביריעות פלדת סיליקון בעובי של 0.5 מילימטרים, וכאשר דרישות אובדן ליבת הברזל של גנרטורים גדולים של טורבינות קיטור הן מחמירות מאוד, משתמשים ביריעות פלדת סיליקון בעובי של 0.35 מילימטרים.

●לְהַדגִישׁ.במהלך תהליכי הגזירה, הערימה או הליפוף של ליבת הברזל, ייווצר מאמץ, אשר פוגע בביצועים המגנטיים ומגביר את אובדן הברזל. בטווח של כמילימטר אחד משני צידי קו החיתוך (השבירה), נוצר אזור מאמץ שיורי של פס שחור גלוי. באופן כללי, ניתן לאמץ טיפול חישול כדי לבטל את המאמץ ולשחזר את הביצועים המגנטיים המקוריים; הביצועים המגנטיים של יריעות פלדת סיליקון מגולגלות קר בעלות ביצועים גבוהים רגישים יותר למאמץ.