Acer elèctric: propietats, tipus, producció i aplicacions

Bobina elèctrica d'acer GNEE

Què és l'acer elèctric?

Acer elèctricés un material ferromagnètic compost de ferro amb quantitats variables de silici (Si), que oscil·len entre l'1% i el 6,5%. El desenvolupament de l'acer elèctric va ser motivat per equips elèctrics que requerien acer que pogués reduir la dissipació de calor, un problema que va provocar un malbaratament d'energia. Es va trobar que el ferro era l'opció més econòmica, però les seves impureses no eren òptimes. Es va trobar que l'addició de silici augmentava la resistivitat, augmentava la permeabilitat magnètica i reduïa les pèrdues d'histèresi. L'acer elèctric comercial més utilitzat conté aproximadament un 3,25% de Si, ja que un contingut de silici més elevat tendeix a fer que el material resultant sigui massa trencadís per ser laminat en fred. L'acer elèctric amb un contingut de silici del 6,5% té les propietats magnètiques i elèctriques més millorades, però requereix un processament termomecànic addicional per superar la seva fragilitat i la seva ductilitat limitada.

Propietats de l'acer elèctric

L'addició de silici al ferro millora molt les propietats físiques dels acers elèctrics. Els acers elèctrics tenen les propietats desitjables següents per donar suport a la generació, distribució i consum d'electricitat:

• Alta permeabilitat - augment de la capacitat per suportar camps magnètics
• Baixa magnetostricció: baixa tendència a expandir-se o contraure’s en camps magnètics
• Alta resistivitat elèctrica: redueix la pèrdua del nucli reduint el component de corrent de Foucault
• Disminució de la pèrdua d'histèresi: una baixa pèrdua d'histèresi significa menys energia malgastada en forma de calor de la força de magnetització alterna.

Tipus d'acer elèctric

Acer elèctric totalment processat no orientat

L'acer elèctric no orientat i totalment processat té diferents nivells de silici que oscil·len entre el 0,5% i el 3,25% de Si. Té propietats magnètiques uniformes en totes direccions. Aquest tipus d'acer elèctric no requereix processos de recristal·lització per desenvolupar les seves propietats. Els graus d'aliatge de silici baix proporcionen una millor permeabilitat magnètica i conductivitat tèrmica. Per als graus d'aliatge alt, s'espera un millor rendiment en freqüències altes, amb pèrdues molt baixes. Aquest tipus és excel·lent per a circuits magnètics en motors, transformadors i carcassa del sistema elèctric. Aquest tipus totalment processat proporciona dificultat en la punxabilitat a causa d'un procés de recuit completat. S'afegeixen recobriments orgànics per millorar la lubricació en el procés de perforació.

Acer elèctric semielaborat no orientat

Els acers elèctrics semielaborats no orientats són en gran part acers aliats sense silici i es recuit a baixes temperatures després del laminat final en fred. L'usuari final, però, ha de proporcionar el recuit final d'alleujament de tensió segons l'aplicació prevista de l'acer. La punxabilitat d'aquest tipus d'acer elèctric és millor que el tipus totalment processat no orientat, de manera que no calen recobriments orgànics. Els graus semi-processats no orientats són bons materials bàsics per a rotors petits, estators i transformadors de potència petits.

Acer elèctric orientat al gra

Acers elèctrics orientats al graestan compostes per ferro amb un 3% de contingut en Si amb grans orientats a oferir una alta permeabilitat i baixa pèrdua d'energia. Els graus orientats al gra tenen fortes propietats cristal·logràfiques. Aquest tipus se sotmet a un procés de recristal·lització que resulta en una estructura de gra millorada que presenta millors propietats magnètiques en la direcció de rodament de la làmina. Els acers orientats al gra s'utilitzen principalment per a aplicacions no rotatives, com ara transformadors.

bobina d'acer elèctric

Per a què serveix l'acer elèctric?

Els acers elèctrics, amb el seu avantatjós rendiment magnètic, són vitals en molts sistemes elèctrics. A continuació es mostren algunes de les aplicacions on s'utilitzen nuclis d'acer elèctric [6]:

Màquines rotatives:

• Motors de conducció de vehicles elèctrics
• Motors hermètics
• Motors de corrent altern (AC).
• Motors de servei intermitent

Màquines estàtiques:

• Transformadors de potència i distribució
• Reactors i amplificadors magnètics
• Transformadors de soldadura
• Transformadors d'àudio
• Transformadors de corrent
• Interruptors i relés magnètics
• Ballast elèctric

acer al silici orientat