elektrotechnikai lemezek mágneses vizsgálata

1

Elektrotechnikai lemezek mágneses vizsgálata

Szerzők:

Földi József - Fodor István - Narancsik Zsolt

2AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

Tartalom

AlapfogalmakElektrotechnikai acélok felosztásaElektrotechnikai acélokra vonatkozó

szabványok bemutatásaDekarbonizáló hőkezelésMágneses tulajdonságok vizsgálata


Mágneses tulajdonságok

Áramjárta vezető körül mágneses tér jön létre.

A keletkező mágneses teret (mezőt) vektor jellegű fizikai mennyiséggel, a mágneses indukcióval jellemezhetjük (B).

Ezek olyan görbék, amelyek bármely pontjában az érintő megadja az indukcióvektor irányát, sűrűségük pedig az indukció nagyságával arányos.


Mágneses térerősség

A H mágneses térerősség (gerjesztés) egy l hosszúságú sűrűn tekercselt n menetes tekercs (szolenoid) belsejében:

A mágneses indukció (B) és a mágneses térerősség (H) hányadosaként képezhető anyagi állandó, a mágneses permeabilitás (µ )

B=µH

HI

nl


Anyagok mágneses tulajdonságai

A relatív permeabilitás értéke alapján az anyagokat három csoportra osztjuk:

Diamágnes (réz, víz, üveg stb.)Paramágnes (alumínium, szilicium stb.)Ferromágnes (vas-, kobalt-, nikkel-, réz-

stb. ötvözetek.


Mágneses hiszterézis görbe

Az a zárt görbe vonal, amely megmutatja, hogy a váltakozó nagyságú és irányú H gerjesztő térerősség esetén hogyan változik a B indukció, az ún. hiszterézisgörbe.


Elektrotechnikai acélok felosztása

Az elektrotechnikai acélok két acéltípusra oszthatók fel:

-Transzformátor acélokra

-Dinamóacélokra.


Transzformátor acélok

A transzformátoroknál meghatározó szerepe van az átmágnesezési (watt) veszteségnek, mivel ettől függ az üres járási veszteség.

Az örvényáram veszteség csökkenése érdekében a transzformátor lemez vastagsága nem érheti el a 0,35 mm-t.

Az ISD DUNAFERR Hideghengermű jelenleg nem gyárt ilyen acélt.


Dinamóacélok

A dinamólemez: olyan anyagok, amelyeket elsősorban motorok, generátorok, készítésére használnak fel.

Itt a mágneses veszteségek szintje nem olyan jelentőségű, de az elektromechanikus átalakítás hatásának javítása érdekében nagyobb mágneses indukciós értékeket kell elérni.

Járatos vastagság: 0,50 0,65 1,00 mm


Kisajtolt álló-és forgórészA vevő a tekercsből a

képeken látható alkatrészeket kisajtolja,

hőkezeli, majd összeállítja belőlük az

álló- és forgórészt.


Elektrotechnikai alapanyagok tulajdonságai

A villamos ipar részére készülő fémeknek és ötvözeteiknek nagyon lényeges tulajdonságuk hogy minél kevesebb energia felhasználásával és csekély wattveszteség árán tudjuk átmágnesezni.

A ferromágneses ötvözeteknél a mágnesezhetőség mértéke a telítési indukciótól, vagyis a ferromágneses fém mennyiségétől függ, azaz a mágneses keresztmetszet nagyságától.


Elektrotechnikai lemezek szállítási állapota

A hidegen hengerelt elektrotechnikai lemezek az alábbi kategóriákba sorolhatók:

EN 10341 (EN 10126, EN 10165): hidegen hengerelt, ötvözetlen és ötvözött, félkész állapotú elektrotechnikai acéllemez és szalag (semi-processed state)

EN 10106: nem irányított szemcsézetű, kész állapotú elektrotechnikai acéllemez és szalag (fully-processed state)

EN 10107: irányított szemcsézetű, kész állapotú elektrotechnikai acéllemez és szalag (fully-processed state)


Elektrotechnikai lemezek szállítási állapota

Az ISD DUNAFERR nem irányított szemcsézetű, félkész állapotú szalagokat szállít a megrendelőinek.


Dekarbonizáló hőkezelés

A dekarbonizáló hőkezelés során a lemez karbontartalma 0,002% - 0,005% közé csökken, a szemcseszerkezete eldurvul és olyan összefüggő réteg alakul ki a felületén, ami a leendő vasmag lemezei közötti szigetelő réteget adja.

A karbon eltávolítása nedvesített hidrogént tartalmazó közegben, a hevítés az oxidáció elkerülése érdekében nitrogénben történik.


Dekarbonizáló kemence


Dekarbonizáló hőkezelés

200 °C/h felfűtés2 h hőntartás

120 °C/h hűtés 550°C-ig.

600

800

400

200

4 5 61 2 3 7 8

°C

h

550

N2 N220%H280%N2H2O


Dekarbonizációs hőkezelési diagram


Laboratóiumban végzett dekarbonizáló hőkezelés-

referenciaállapotNálunk levő dekarbonizáló kemence a fenti

feltételek teljesítését egy zárt gázterű készülékkel végzi.

Eurotherm vezérlőkön keresztül biztosítják a hőkezelés szabványos értékeken tartását.

A korszerű vezérlők programozása, valamint a hőkezelési folyamat regisztrálása számítógépen futó iTools szoftverrel történik

A próbatesteket próbatartó „fésűkben” hőkezeljük.


„Fésű”

A fésűben elhelyezkedő Epstein lemezek ill. járomlemezek.


Dekarbonizáló kemence

Gáz vezérlő- és ellátó egység részei:

-vezérlő egység

-2 db nitrogén, 1 db formálógáz, 1 db propán-bután palack.


Mágneses tulajdonságok mérése

A Hideghengermű részéről 1998-ban merült fel az elektrotechnikai lemezek mágneses vizsgálati igénye.

1998-tól 2000-ig az egykori QUALITEST LAB Kft. (QL). mágneses lemezvizsgáló készüléket bérelt a vizsgálati feladatok megoldására.

2000 augusztusában egy magyar fejlesztői csapat üzembe állította a cég saját berendezést, ami a félkész és kész állapotú lemezek Epstein és Járom mintáinak vizsgálatára is alkalmas volt.

2003-tól rendszeres mérés 2006-ban egy jelentős beruházás részeként kaptunk

egy már jóval korszerűbb Brockhaus MPG 100 D típusú gépet. Minősítő vizsgálat


Mágneses vizsgálat

Az EN 60404-2 és EN 10280 vizsgálati szabványok a vizsgáló berendezések kialakítását és a velük mérendő paramétereket írják le.

Szabványos vizsgálat szerint a H = 2500 A/m, 5000A/m és 10000 A/m, 50 Hz frekvenciájú, váltakozó erősségű mágneses térbe helyezve a próbatesteket meg kell határozni az indukció értékét, B = 1.0, 1.5 T indukciónál pedig a teljes átmágnesezési veszteség értékét.


Mágneses vizsgálat

Amerikai piacra szállító vevőknél az ASTM 343 és 804 szabványok szerinti vizsgálatokat kell elvégezni. Itt 60 Hz frekvenciájú váltakozó mágneses térben kell a vizsgálatokat végrehajtani. Mérés során meg kell határozni a teljes átmágnesezési veszteség értékét és a relatív permeabilitást. A permeabilitás több ponton is meghatározható, ez a vizsgálat előtti megegyezés kérdése.


Mágneses vizsgálatok

A vizsgálatok végezhetők mind Epstein keretben, mind járommal lezárt mérőkörben.

Epstein keretbe megközelítőleg 1 kg tömegű vasmagot kell építeni 280 * 30 mm méretű lemezekből.

A vizsgálatokat hengerlési irányonként kell elvégezni.


Epstein keret


Járom (SST, Yoke)

A járom vizsgálathoz irányonként egy darab 150x150 mm méretű lemez szükséges.Mindkét mérési módszernél azonosak a meghatározandó mágneses értékek.


Brockhaus MPG 100 D


Vizsgálat


Próbaátvétel vonalkóddal-Próbatest adatait vonalkódban -Próbatest adatai azonnal a rendszerünkbe kerülnek-Lotus Notes program támogatás-Saját fejlesztés


Berendezés Epstein kerete


Próbatestek behelyezése az Epstein keretbe

A próbatestek behelyezése a következő képen megy végbe:

A Brockhaus felirattal párhuzamosan 1-1 darab hosszirányú, rá merőlegesen 1-1 darab keresztirányú próbatestet teszünk, a végeiket sarkosan illesztve.

Az átlapolt sarkokat megközelítőleg 1 N erővel le kell szorítani.


Járom mérőegység


Próbatest behelyezése a járomba

Hőkezelés után lemérjük a próbatest méreteit, illetve a tömegét.

Behelyezzük a lemezt a mérőtekercsek közé.

Járomnál mindig átlagértéket mérünk: ami azt jelenti, hogy lemérjük a lemez mágneses tulajdonságait, majd a szoftver utasítására 90°-kal elforgatva is elvégezzük a mérést


Brockhaus MPG 100 D A készülék számítógéppel vezérelt, a mérési

adatgyűjtést és a hiszterézis görbék feldolgozását szoftver végzi.

Minden mérés előtt a behelyezett próbatesteket lemágnesezi, majd a megadott szabványos vagy egyedi mérési pontokon meghatározza az indukciót majd számítja a wattveszteség értékét.


Vizsgálati jegyzőkönyv 1


Vizsgálati jegyzőkönyv


Ellenőrzések

A készülék beüzemelése óta jelentős számú összemérés történt

Mágneses indukció értékeinek 2500, 5000 és 10000 A/m mérési pontokon mért eltérése a különböző mérőhelyek között nagyon kicsi, 1 – 1,5 % .

A wattveszteség elvárt ismétlési pontossága mérőhelyenként ± 2 %, az összeméréseknél tapasztalt eltérés nagysága kisebb ennél.


Wattveszteség görbe


Ellenőrzések

A mágneses vizsgáló berendezést az alap villamos mértékegységekre (U, I, R) visszavezetett kalibráló pontokkal szerelték fel, a berendezés kalibrálását évente végzik.

A két kalibrálás közötti időszakban a berendezés ellenőrzése heti gyakorisággal történik, a szabványos mérési pontokon meghatározott eredményeket egyedi érték kártyán (SPC: Statistical Proccess Controll) vezetik.


Stabilitás vizsgálat 2006.12 hónap óta

99,4

99,5

99,6

99,7

99,8

99,9

100

100,1

100,2

100,3

100,4

2500 A/m

5000 a/m

10000 A/m

1.5 T

100%

Első mérés a 100%


Megoldandó feladatok

A folyamatosan növekvő vizsgálati darabszám miatt a jövőben megoldandó feladat, kivágó szerszám, tervezése illetve kivitelezése, a próbatestek méretpontossága illetve síkkifekvésének javítása céljából.


Köszönöm a figyelmüket!

További információ: Földi József, [email protected]

Narancsik Zsolt, [email protected] István, [email protected]

elektrotechnikai lemezek mágneses vizsgálata

Documents