Proč je reléové jádro stejnosměrného elektromagnetu vyrobeno z čistého železa, zatímco jádro střídavého elektromagnetu je vyrobeno z křemíkových ocelových plechů?

Při konstrukci elektromagnetických zařízení výběr materiálu jádra přímo určuje magnetické vlastnosti, spotřebu energie a nárůst teploty. Ať už ve stejnosměrných nebo střídavých systémech, ztráty energie v magnetickém obvodu primárně pocházejí ze dvou typů: ztráty vířivými proudy a ztráty hystereze.

 

Proto za různých provozních podmínek vyžaduje výběr materiálu pro jádro elektromagnetu systematickou analýzu s ohledem na frekvenci změn magnetického pole, typ proudu a požadavky na tepelný management.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U stejnosměrných elektromagnetů je magnetické pole obecně stabilní nebo pomalu se měnící magnetické pole s nízkou rychlostí změny toku, takže ztráty vířivými proudy a hystereze jsou zanedbatelné. Za těchto podmínek se zaměření návrhu posouvá k charakteristikám permeability a magnetické saturace. Čisté železo, díky své vysoké permeabilitě a nízké koercitivitě, může rychle vytvořit a uvolnit magnetická pole, což z něj činí ideální volbu materiálu a je široce používáno v jádrech z čistého železa a různých přesných pohonných strukturách. Kromě toho má čisté železo vynikající vlastnosti magnetické odezvy, díky čemuž je základním materiálem pro vysoce citlivé elektromagnetické ovladače (jako jsou relé).

 

Naproti tomu magnetické pole střídavého elektromagnetu je ve stavu střídavého vysoko-frekvence. Nepřetržitá změna magnetického toku vytváří v jádře významné smyčky vířivých proudů, což vede k dodatečným tepelným ztrátám. Mezitím se hysterezní ztráty také výrazně zvyšují s rostoucí frekvencí. Ke snížení ztrát se typicky používá laminátová struktura z křemíkového ocelového plechu s vysokým{4}}odporem, která rozděluje jádro na několik izolačních plátů, aby účinně potlačily cesty vířivých proudů. Tento typ struktury je běžný u ocelových jader relé nebo magnetických komponent-řízených střídavým proudem a je standardním řešením pro snížení ztrát v oblasti elektrotechniky.

 

Při skutečném provozu stejnosměrných elektromagnetů může i při teoreticky nízkých ztrátách dojít k zahřívání jádra. Tento problém pramení hlavně ze ztrát mědi v cívkách vodičů, které jsou vedeny do jádra, a také z dodatečných ztrát vířivými proudy, které se postupně objevují při vysokofrekvenčním provozu nebo podmínkách pulzního buzení. Zejména u aplikací s vysokofrekvenčním přepínáním, jako jsou struktury s železným jádrem relé, je problém akumulace tepla výraznější. Proto ohřev jádra nesouvisí pouze s materiály, ale také úzce souvisí s celkovou konstrukcí elektromagnetického systému.

 

Aby se vyřešil problém ohřevu jádra stejnosměrných elektromagnetů, inženýrství obvykle zahrnuje optimalizaci z více dimenzí. Za prvé, ztráty v mědi jsou sníženy optimalizací konstrukce cívky (snížení proudové hustoty a optimalizace distribuce závitů). Za druhé, cesty odvodu tepla jsou vylepšeny prostřednictvím konstrukčního návrhu, jako je zvětšení plochy pro odvod tepla nebo použití konstrukčních materiálů s lepší tepelnou vodivostí. Navíc lze zavést pomocné magnetické obvody s permanentními magnety, aby se snížily požadavky na budicí proud. V některých špičkových- aplikacích, jako je Core for Electromagnetic Relay, je tepelná stabilita dále zvýšena pomocí kompozitních materiálů nebo povrchových úprav.

 

Pokud jde o samotné čisté železo, jeho výroba a výběr materiálu také kladou přísné požadavky. Jako typický měkký magnetický materiál musí mít čisté železo vysokou čistotu (nízký obsah uhlíku, nízké nečistoty), jednotnou mikrostrukturu a dobrou obrobitelnost. Mezi běžně používané materiály patří průmyslové čisté železo nebo materiály řady DT4, přičemž typickým příkladem je železné jádro DT4C. Tyto materiály se vyznačují vysokou propustností, nízkými ztrátami a úzkou hysterezní smyčkou, díky čemuž jsou vhodné pro vysoce-výkonná relé a přesné elektromagnetické systémy. Kromě toho mohou během výroby procesy, jako je kování za studena, výrazně zlepšit hustotu materiálu a mechanickou pevnost. Například v procesu kování za studena DT4C Relay Iron Core účinně zlepšuje konzistenci magnetických vlastností a rozměrovou přesnost.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kromě toho je při zpracování čistých železných jader rozhodující kontrola pnutí a žíhání. Pracovní kalení výrazně snižuje magnetické vlastnosti; žíhání je nutné po ražení nebo kování za studena pro obnovení magnetické permeability. To je zvláště důležité u vysoce přesných konstrukčních součástí, jako jsou miniaturní magnetické součástky, jako jsou kolíky jádra nebo kolíky relé, kde stabilita výkonu přímo ovlivňuje celkovou rychlost odezvy a spolehlivost zařízení.

 

Z hlediska aplikace jsou měkké magnetické materiály z čistého železa široce používány v relé, solenoidových ventilech a průmyslových řídicích zařízeních. Zejména ve scénářích vyžadujících vysokou odezvu se jádra z měkkého magnetického železa pro relé a reléová jádra z čistého železa stala hlavní volbou díky svým vynikajícím magnetizačním a demagnetizačním vlastnostem. Současně v systémech průmyslové automatizace kladou produkty jako Iron Cores for Industrial Control Relay ještě vyšší požadavky na konzistenci materiálu a stabilitu šarže.

 

 

S nepřetržitým trendem směrem k vyšším frekvencím, vyšší účinnosti a vyšší spolehlivosti v elektromagnetických systémech je význam základních materiálů a výrobních procesů stále důležitější. Od základníhoElektrikář s jádry z čistého železana vysoce přesná reléová jádra kování za studena kladou různé aplikace různé požadavky na materiálový výkon. Pro pole relé a elektromagnetických akčních členů nabízíme řadu měkkých magnetických železných jader pro relé a přizpůsobená řešení, která zahrnují kompletní výrobní možnosti od výběru materiálu a kování za studena až po optimalizaci tepelného zpracování, splňující přísné požadavky na výkon a spolehlivost špičkových elektromagnetických komponent-.