در این صفحه
آهن خالص الکترومغناطیسی و فولاد کم کربن معمولی هر دو می‌توانند شار مغناطیسی را حمل کنند. تفاوت در این است که مشخصات ماده چه چیزی را کنترل می‌کند. یک درجه آهن مغناطیسی زمانی انتخاب می‌شود که پسماند کم و رفتار مغناطیسی نرم قابل تکرار مهم باشد؛ یک درجه فولاد کم کربن ساختاری به تنهایی آن خواص مغناطیسی را تضمین نمی‌کند. هیچ یک از این انتخاب‌ها به تنهایی تعیین نمی‌کند که یک کلید مدار چه زمانی قطع می‌کند یا آرمیچر آزاد می‌شود. قطعه تمام شده، شکاف هوا، کویل، فنر و شرایط تست نیز باید در نظر گرفته شوند.
این تمایز در یوک مغناطیسی، هسته و آرمیچر مکانیزم قطع کلید مدار، و همچنین در رله‌ها و کنتاکتورها اهمیت دارد. برای توالی عملکرد کامل یک MCB، به نحوه عملکرد یک MCB. مراجعه کنید. در اینجا سوال محدودتر است: یک ماده مغناطیسی چه سودی دارد و چه زمانی فولاد معمولی کافی است؟
| است | آهن خالص الکترومغناطیسی | فولاد ساختمانی معمولی کم‌کربن |
|---|---|---|
| درجه عمدتاً چه چیزی را مشخص می‌کند؟ | رفتار مغناطیسی نرم تحت شرایط تست و پردازش بیان شده. | خواص شیمیایی و مواد ساختاری؛ رفتار مغناطیسی نیاز به تعریف جداگانه دارد. |
| چرا یک طراح ممکن است از آن استفاده کند؟ | برای کنترل پاسخ مغناطیسی و کاهش اثرات نگهداری مغناطیسی باقی‌مانده در یک مکانیزم حساس و تکرارپذیر. | برای ترکیب مسیر بازگشت مغناطیسی با الزامات ساختاری و تولیدی در صورت امکان عملکرد در سطح دستگاه. |
| آیا درجه خلوص به تنهایی می‌تواند کشش یا رهاسازی را پیش‌بینی کند؟ | خیر. | خیر. |
“آهن خالص” یک نام‌گذاری ماده مغناطیسی است، نه وعده عدم وجود ناخالصی
اصطلاح آهن خالص الکترومغناطیسی آهنی تجاری با باقی‌مانده مغناطیسی کم که برای کاربردهای مغناطیس نرم استفاده می‌شود را توصیف می‌کند. این آهن، آهن عنصری خالص از نظر شیمیایی نیست. در چین،, GB/T 6983-2022،, آهن مغناطیسی, ، استاندارد مرتبط برای آهنربای سری DT4 است. در مقابل،, GB/T 699-2015،, فولادهای کربن‌دار ساختاری, ، شامل گریدهایی مانند فولاد 08، 10 و 20 است. اینها مسیرهای مشخصات متفاوتی هستند و نام‌های قابل تعویض برای یک رفتار مغناطیسی کنترل‌شده یکسان نیستند.
تمایز مهندسی مفید این نیست که فولاد کم‌کربن “نمی‌تواند مغناطیس را هدایت کند”. این کار را می‌کند. تمایز این است که سفارش خرید که تنها یک گرید ساختاری را مشخص می‌کند، حد اجبار مغناطیسی، منحنی B-H، یا نتیجه کشش و رهاسازی قطعه نهایی را تعیین نمی‌کند. این الزامات باید اضافه و تأیید شوند اگر پاسخ مغناطیسی قطعه حیاتی باشد. همچنین نباید فولاد گرید 10 چینی به طور خاموش به عنوان معادل دقیق AISI 1010 در نظر گرفته شود: قبل از جایگزینی، استانداردهای واقعی مواد و شرایط سفارش را مقایسه کنید.
DT4، DT4A، DT4E و DT4C در واقع چه چیزی را بهبود می‌بخشند؟
گریدهای سری DT4 مشخصات مغناطیس نرم را به تدریج دقیق‌تر می‌کنند. مقادیر زیر مقایسه گرید ارائه شده از GB/T 6983-2022 است؛ آنها نمونه‌های آزمایشی استاندارد و شرایط مشخص شده را توصیف می‌کنند،, لزوماً رفتار اندازه‌گیری شده یک کلید مدار مونتاژ شده یا یک محصول VIOX.
| گرید | حداکثر میدان اجباری، Hc | حداقل نفوذپذیری مغناطیسی حداکثر لیست شده، μmax |
|---|---|---|
| DT4 | 80 A/m | 0.0088 H/m |
| DT4A | 60 A/m | 0.0100 H/m |
| DT4E | 48 A/m | 0.0113 H/m |
| DT4C | 32 A/m | 0.0151 H/m |
نکته خرید: نسخه دقیق، فرم محصول، شرایط تست و الزامات سفارش توافق شده را بررسی کنید. طبق استاندارد 2022، نباید فرض شود که هر مقدار مغناطیسی جدول‌بندی شده یک تست پذیرش روتین برای هر تحویل است؛ در مواردی که نتیجه تست برای پذیرش طراحی تعیین‌کننده است، به صراحت درخواست نتیجه تست مربوطه را بنمایید. متن رسمی استاندارد، نه این جدول خلاصه شده، بر سفارش حاکم است.
کواورسیتی، Hc, ، میدان مغناطیسی معکوسی است که برای بازگرداندن اندوکتانس به صفر پس از یک تاریخچه مغناطیس‌دهی مشخص لازم است. مقدار کمتر زمانی مفید است که مغناطیس‌دهی باقی‌مانده بتواند به چسبندگی کمک کند، اما به تنهایی تضمین نمی‌کند که آرمیچر آزاد شود. باقی‌مانده مغناطیسی، هندسه سطح قطب، شکاف هوای باقی‌مانده، نیروی فنر برگشت، اصطکاک، آبکاری و تلرانس‌های تولید نیز بر نتیجه تأثیر می‌گذارند. IEC 60404-7 روشی را برای اندازه‌گیری کواورسیتی تحت شرایط مشخص تعریف می‌کند؛ تست آزادسازی دستگاه به سوال متفاوتی پاسخ می‌دهد.
حداکثر نفوذپذیری، μmax, ، حداکثر نفوذپذیری است که در منحنی مغناطیس‌دهی اندازه‌گیری شده به دست می‌آید. لزوماً نفوذپذیری در نقطه عملکرد واقعی دستگاه نیست. در جدول، حداقل ذکر شده DT4C حدود 72% بالاتر از DT4 است، در حالی که سقف کواورسیتی آن 60% پایین‌تر است. هیچ یک از درصدها بهبود پیش‌بینی شده‌ای در حساسیت تریپ یا زمان آزادسازی نیست.
در نهایت، یک مقدار القای مغناطیسی مشخص در یک قدرت میدان بیان شده - مانند B در یک H خاص - نقطه‌ای روی منحنی مغناطیس‌دهی است. نباید به عنوان القای اشباع مجدداً برچسب‌گذاری شود مگر اینکه اندازه‌گیری مربوطه در واقع اشباع را تعیین کند. این زمانی اهمیت دارد که کسی استدلال کند دو فولاد معادل هستند زیرا هر دو در یک میدان قوی اعمال شده “B بالا” را نشان می‌دهند: پاسخ میدان پایین و تاریخچه مغناطیسی آنها ممکن است همچنان متفاوت باشد.
مسیر مغناطیسی مفهومی؛ نه ترسیمی از یک کلید مدار VIOX خاص یا یک اتصال سیم‌کشی.
چرا یک ماده بهتر ممکن است کلید مدار بهتری تولید نکند؟
یک مدار مغناطیسی ساده شده شامل یک سیم‌پیچ است که نیروی محرکه مغناطیسی را تأمین می‌کند، یک مسیر فرومغناطیسی و معمولاً یک شکاف هوا به سمت یک آرمیچر متحرک. شار به total رلوکتانس مغناطیسی، نه فقط به ماده هسته بستگی دارد:
شار مغناطیسی ≈ دور سیم‌پیچ ÷ (رلوکتانس مسیر آهنی + رلوکتانس شکاف هوا)از آنجایی که هوا نفوذپذیری بسیار کمتری نسبت به آهن نرم مغناطیسی دارد، حتی یک شکاف کوچک نیز می‌تواند بر کل آن غلبه کند. یادداشت‌های آموزشی مدار مغناطیسی MIT مسیر آهن و شکاف را به عنوان رلوکتانس‌های جداگانه مدل کنید. بنابراین، بهبود حداکثر نفوذپذیری آزمایشگاهی ماده می‌تواند تأثیر بسیار کمتری بر شار یا نیروی مونتاژ شده نسبت به نسبت اصلی آن داشته باشد، بسته به هندسه و نقطه عملیاتی.
جنبه مکانیکی نیز به همان اندازه اهمیت دارد. یک قطع‌کننده مغناطیسی باید نیروی کافی را در محدوده حرکت و جریان مربوطه ایجاد کند تا آرمیچر خود را حرکت داده و ضامن را آزاد کند. در بازگشت، نیروی مغناطیسی باقی‌مانده باید کمتر از مقداری باشد که فنر و مکانیزم بتوانند بر آن غلبه کنند. جایگزینی DT4C به جای DT4 - یا آهن مغناطیسی به جای فولاد کم‌کربن - بدون بررسی سطوح قطب، شکاف، کویل، فنر و کل مجموعه می‌تواند تغییر کمی ایجاد کند، یا می‌تواند مشخصه اشتباهی را تغییر دهد. این یک استنتاج طراحی, است، نه ادعای آزمایشی مختص محصول.
برای یک کلید مدار مینیاتوری، قطع‌کننده مغناطیسی به سرعت هنگام ورود اضافه جریان به محدوده تحریک آنی خود پاسخ می‌دهد، که معمولاً در طول اتصال کوتاه رخ می‌دهد اما به طور بالقوه در طول جریان هجومی بالا نیز اتفاق می‌افتد. این یک مسئله تحریک با مدت کوتاه است، نه وظیفه‌ای مشابه یک الکترومغناطیس AC که به طور مداوم تغذیه می‌شود. به بحث VIOX در مورد کیفیت ساخت MCB برای زمینه گسترده‌تر مونتاژ و تأیید مراجعه کنید.
DC، سوئیچینگ مکرر و تحریک AC تصمیم‌گیری برای یک ماده نیستند
وظیفه مغناطیسی باعث می‌شود که کدام خواص بیشترین توجه را به خود جلب کنند:
| وظیفه در دستگاه | سوال مربوط به مواد و سطح قطعه برای پاسخگویی |
|---|---|
| رهاساز مغناطیسی کلید مدار با مدت زمان کوتاه | آیا نیروی مغناطیسی در محدوده تحریک مورد نیاز کافی است و آیا مکانیزم پس از عملکرد و فرسودگی به طور قابل اعتماد بازنشانی می‌شود؟ |
| رله یا کنتاکتور با جذب و رهاسازی مکرر | آیا نیروی کشش، نگهداری، رهاسازی، گرمایش و نیروی نگهداری باقی‌مانده در شرایط ولتاژ و دمای مشخص شده قابل قبول است؟ |
| میدان مغناطیسی متناوب پیوسته | تلفات، گرمایش، نویز و الزامات مواد یا لمیناسیون در فرکانس و شکل موج شار واقعی چیست؟ |
Laminated electrical steel is often used where alternating flux makes eddy-current loss important, but “50/60 Hz means silicon steel” is not a universal rule for every small actuator. Conversely, a DT4 grade selected from a DC soft-magnetic table does not automatically establish AC loss performance. IEC 60404-6 روش‌های تست میدان متناوب را برای مواد مغناطیسی نرم در محدوده خود (که فولادهای الکتریکی و فریت‌های نرم را شامل نمی‌شود) ارائه می‌دهد؛ عملکرد AC نباید از عدد اجباری DC استنباط شود. انتخاب نهایی وابسته به دستگاه و وظیفه است.
ماده، قطعه تمام شده و مکانیزم کامل را مشخص کنید
برای تغییر طراحی یا مقایسه تامین‌کننده، از سه سطح مدرک به جای یک برچسب درجه‌بندی واحد استفاده کنید:
- مدرک مواد: استاندارد و ویرایش دقیق، درجه، شکل محصول، شرایط تحویل، گزارش شیمیایی در صورت لزوم، و تست‌های مغناطیسی که به صراحت مورد نیاز است. مشخص کنید که آیا نتایج مربوط به نمونه آزمایشگاهی، موجودی ورودی، یا قطعه نهایی است.
- مدرک قطعه نهایی: نقشه و تلرانس‌ها برای مسیر شار و سطوح قطب؛ تاریخچه ماشین‌کاری، پرس‌کاری یا شکل‌دهی؛ عملیات سطحی؛ و وضعیت عملیات حرارتی که خواص مغناطیسی باید در آن بررسی شود. بازپخت نمونه توصیه‌شده توسط استاندارد نباید به عنوان چرخه تولید اجباری برای هر جزء ارائه شود.
- مدرک دستگاه: مشخصات کویل و فنر، شکاف کاری و باقی‌مانده، رفتار تحریک و قطع، تکرارپذیری، شرایط دما و فرسودگی، و تست‌های استاندارد محصول قابل اجرا. گواهی برای آهن خام، کلید مدار مونتاژ شده را تأیید نمی‌کند.
دنباله تأیید نمایشی، نه عکسی از تولید VIOX یا نتیجه تست مستند شده.
فرض کنید تأمین‌کننده‌ای پیشنهاد تعویض آرمیچر آهنربایی مشخص شده با فولاد 10 را می‌دهد. پاسخ صحیح نه رد یا تأیید خودکار است. بپرسید کدام خواص مغناطیسی در وضعیت قطعه نهایی مورد نیاز است، آیا تغییر هندسه سطح قطب یا شکاف باقی‌مانده را تغییر می‌دهد، و آیا دستگاه کامل همچنان معیارهای تحریک، قطع و تکرارپذیری خود را برآورده می‌کند. اگر نقشه موجود فقط می‌گوید “فولاد 10”، عکس آن نیز صادق است: یک درجه DT با ظاهر بهتر ثابت نمی‌کند که جایگزین آزمایش نشده معادل است.
برای ارزیابی یک MCB واقعی به جای یک نمونه ماده، با خانواده محصولات VIOX MCB شروع کنید و مستندات فنی مدل دقیق و شواهد تست قابل اجرا را درخواست کنید. از این مقایسه آموزشی، ماده هسته مدل VIOX خاصی را استنباط نکنید.
نکته اصلی
آهن خالص الکترومغناطیسی راهی برای مشخص کردن و تأیید خواص مغناطیسی نرم فراهم می‌کند که یک نام‌گذاری فولاد ساختاری کربن پایین معمولی تضمین نمی‌کند. این می‌تواند برای تحریک و قطع حساس و تکرارپذیر مهم باشد. اما یک پسماند کمتر یا نفوذپذیری حداکثر بیشتر یک مزیت در سطح ماده است، نه یک وعده عملکرد در سطح کلید مدار. با در نظر گرفتن وظیفه مغناطیسی مورد نظر انتخاب کنید، سپس قطعه نهایی و مکانیزم مونتاژ شده را تأیید کنید.
