Какво е намагнитването на насищане на силициевата стомана?

Силиконовата стомана, известна още като електрическа стомана, е основен материал в електрическата индустрия, особено в производството на трансформатори, двигатели и генератори. Едно от ключовите свойства на силициевата стомана е нейното намагнитване на насищане. В тази публикация в блога ще разгледам какво представлява намагнитването на насищане, как то влияе на производителността на силициевата стомана и защо има значение за нашите клиенти като доставчик на силициева стомана.

Разбиране на намагнитването на насищането

Намагнитването на насищане ($M_s$) е фундаментално магнитно свойство на феромагнитен материал като силиконова стомана. Когато феромагнитен материал се постави във външно магнитно поле, неговите магнитни домейни се изравняват с посоката на полето, което кара материала да се магнетизира. Тъй като силата на външното магнитно поле се увеличава, намагнитването на материала също се увеличава. Идва обаче момент, в който по-нататъшното увеличаване на външното магнитно поле не води до значително увеличение на магнетизацията на материала. Тази максимална стойност на намагнитване се нарича намагнитване на насищане.

Математически, магнитната индукция ($B$) на даден материал е свързана със силата на външното магнитно поле ($H$) и намагнитването ($M$) чрез уравнението $B = \mu_0(H + M)$, където $\mu_0$ е пропускливостта на свободното пространство. При насищане намагнитването достига своята максимална стойност $M_s$ и всяко по-нататъшно увеличение на $H$ ще причини само малко увеличение на $B$ поради линейната зависимост между $B$ и $H$ в неферомагнитната част на материала.

Фактори, влияещи върху намагнитването на насищане на силициева стомана

Намагнитването на насищане на силициевата стомана се влияе от няколко фактора:

Химичен състав

Количеството силиций в силициевата стомана играе важна роля. Като цяло, увеличаването на съдържанието на силиций в стоманата може да намали загубите в сърцевината, което е от полза за електрическите приложения. Въпреки това, по-високото съдържание на силиций също води до намаляване на намагнитването на насищане. Това е така, защото силицийът е немагнитен елемент и с увеличаване на съотношението му в стоманата обемната част на феромагнитната желязна фаза намалява. Повечето търговски силициеви стомани имат съдържание на силиций, вариращо от 2% до 4,5%, което е компромис между намаляване на загубите в сърцевината и поддържане на приемливо ниво на намагнитване на насищане.

Кристална структура

Кристалната структура на силициевата стомана също влияе върху нейното намагнитване на насищане. Силициевата стомана може да има различни ориентации на кристали, като например неориентирана и зърнесто ориентирана. Зърнесто ориентираната силициева стомана има предпочитана кристална ориентация, което позволява по-добри магнитни свойства в посоката на ориентацията на зърната. Кристалната структура може да повлияе на движението на доменната стена и подравняването на магнитните моменти, като по този начин повлияе на намагнитването на насищане.

Микроструктура

Микроструктурата на силициевата стомана, включително размерът на зърната, наличието на примеси и утайки, може да повлияе на намагнитването на насищане. По-малките размери на зърната могат да увеличат коерцитивността на материала, което може леко да повлияе на намагнитването на насищане. Примесите и утайките могат да действат като места за закрепване на стените на домейна, възпрепятствайки тяхното движение и потенциално намалявайки намагнитването.

Значение на намагнитването на насищане в електрическите приложения

В електрическите приложения намагнитването на насищане на силициевата стомана е от голямо значение:

Трансформърс

В трансформаторите силиконовата стомана се използва като материал на сърцевината. Намагнитването на насищане определя максималната плътност на магнитния поток, която сърцевината може да издържи без насищане. Ако плътността на магнитния поток надвиши точката на насищане, трансформаторът ще изпита увеличени загуби в сърцевината, намалена ефективност и потенциално прегряване. По-високото намагнитване на насищане позволява на трансформатора да работи при по-висока плътност на магнитния поток, което може да доведе до по-компактен и ефективен дизайн.

Двигатели и генератори

В двигателите и генераторите намагнитването на насищане на силициевата стомана влияе върху въртящия момент и мощността. По-високото намагнитване на насищане позволява на двигателя или генератора да генерира по-силно магнитно поле, което от своя страна може да увеличи въртящия момент и плътността на мощността. Това е особено важно в приложения, където пространството и теглото са ограничени, като например в електрическите превозни средства и космическите приложения.

Нашите продукти от силиконова стомана и намагнитване на насищане

Като доставчик на силициева стомана, ние предлагаме широка гама от продукти от силициева стомана, всеки със свои собствени характеристики по отношение на намагнитване на насищане и други магнитни свойства. Например нашата23QG100 GO Силиконова стоманае висококачествена зърнесто ориентирана силициева стомана. Той има внимателно контролиран химичен състав и микроструктура за постигане на добър баланс между намагнитването на насищане и загубата в сърцевината. Този продукт е подходящ за високоефективни трансформатори, където се изисква сравнително високо намагнитване на насищане, за да се справят с големи магнитни потоци.

Друг продукт,B23G110 Износ на силициева стомана за Виетнам, е проектиран да отговори на специфичните изисквания на клиентите във Виетнам. Той е оптимизиран да има подходяща стойност на намагнитване на насищане за местната електрическа мрежа и нуждите на приложението.

НашитеB20R075 Ориентирана силиконова стомана за силови трансформаторие специално пригоден за силови трансформатори. Предлага високо намагнитване на насищане, което позволява проектирането на по-компактни и ефективни силови трансформатори.

Измерване на намагнитването на насищане на силиконова стомана

Има няколко метода за измерване на намагнитването на насищане на силициева стомана:

Вибриращ магнитометър за проби (VSM)

VSM е често срещан инструмент, използван за измерване на намагнитването на проба като функция на приложеното магнитно поле. В VSM пробата се поставя в еднородно магнитно поле и вибрира с постоянна честота. Полученият магнитен момент на пробата се открива от намотка за захващане и намагнитването може да бъде изчислено. Чрез увеличаване на силата на магнитното поле, докато намагнитването достигне постоянна стойност, може да се определи намагнитването на насищане.

Магнитометър SQUID

Магнитометърът със свръхпроводящо квантово смущаващо устройство (SQUID) е високочувствителен инструмент за измерване на магнитни полета. Той може да измерва намагнитването на проба с изключително висока точност. Подобно на VSM, пробата се поставя в магнитно поле и SQUID открива промените в магнитния поток, причинени от намагнитването на пробата. Този метод е особено полезен за измерване на много малки проби или проби с ниска магнетизация.

Как да изберем правилната силиконова стомана въз основа на намагнитването на насищане

При избора на силиконова стомана за специфично електрическо приложение, намагнитването на насищане е важно съображение. Ето някои насоки:

Изисквания за кандидатстване

Първо, определете максималната плътност на магнитния поток, необходима за приложението. За високомощни трансформатори или двигатели обикновено е необходимо по-високо намагнитване на насищане, за да се справят с големите магнитни потоци. Обратно, за приложения с ниска мощност може да е приемливо по-ниско намагнитване на насищане, ако фокусът е върху намаляване на загубите в сърцевината.

Баланс цена - производителност

По-високото намагнитване на насищане често има цена. Материалите с по-високо намагнитване на насищане може да са по-скъпи поради техния специфичен химичен състав и производствени процеси. Следователно е необходимо да се намери баланс между изискванията за производителност и цената на силиконовата стомана.

Свържете се с нас за вашите нужди от силиконова стомана

Ако сте на пазара за силиконова стомана и трябва да вземете предвид магнетизацията на насищане за вашето конкретно приложение, ние сме тук, за да ви помогнем. Нашият екип от експерти може да ви предостави подробна информация за нашите продукти, включително техните стойности на намагнитване на насищане, загуба на сърцевина и други магнитни свойства. Можем също да ви помогнем при избора на най-подходящата силициева стомана за вашия проект. Независимо дали сте производител на трансформатори, двигатели или участвате в други електрически приложения, ние се ангажираме да ви предоставим висококачествени продукти от силициева стомана, които отговарят на вашите нужди.

Моля, не се колебайте да се свържете с нас, за да започнем дискусия относно вашите изисквания за силиконова стомана. Очакваме с нетърпение възможността да работим с вас и да допринесем за успеха на вашите проекти.

Референции

• Cullity, BD, & Graham, CD (2008). Въведение в магнитните материали. Wiley - Interscience.
• Ли, Дж. и Джоу, К. (2015). Електрически стомани: наука и технологии. Elsevier.
• О'Хандли, RC (2000). Съвременни магнитни материали: принципи и приложения. Уайли.