Trên trang này
Sắt nguyên chất điện từ và thép cacbon thấp thông thường đều có thể mang từ thông. Sự khác biệt là đặc tả vật liệu kiểm soát điều gì. Một cấp sắt từ được chọn khi độ từ trễ thấp và hành vi từ mềm có thể lặp lại quan trọng; một cấp thép cacbon thấp kết cấu tự nó không đảm bảo các đặc tính từ tính đó. Cả hai lựa chọn đều không quyết định khi nào máy cắt điện tác động hoặc liệu một bộ phận ứng có nhả ra hay không. Bộ phận hoàn chỉnh, khe hở không khí, cuộn dây, lò xo và điều kiện kiểm tra cũng phải được xem xét.
Sự khác biệt này quan trọng trong yếm từ, lõi và phần ứng của cơ cấu nhả của máy cắt điện, cũng như trong rơ le và khởi động từ. Để biết trình tự hoạt động hoàn chỉnh của MCB, xem cách thức hoạt động của MCB. Câu hỏi ở đây hẹp hơn: vật liệu từ tính mang lại lợi ích gì, và khi nào thì thép thông thường là đủ?
| Câu Hỏi | Sắt non điện từ | Thép kết cấu cacbon thấp thông thường |
|---|---|---|
| Cấp vật liệu chủ yếu quy định điều gì? | Hành vi từ mềm dưới các điều kiện thử nghiệm và xử lý đã nêu. | Tính chất hóa học và cấu trúc vật liệu; hành vi từ tính cần được định nghĩa riêng. |
| Tại sao người thiết kế lại sử dụng nó? | Để kiểm soát phản ứng từ và giảm hiệu ứng giữ từ dư trong một cơ chế nhạy, có thể lặp lại. | Để kết hợp đường dẫn từ với các yêu cầu về kết cấu và chế tạo khi hiệu suất ở cấp độ thiết bị cho phép. |
| Liệu cấp độ vật liệu có thể dự đoán được lực hút hoặc nhả không? | KHÔNG. | KHÔNG. |
“Sắt nguyên chất” là một chỉ định vật liệu từ tính, không phải là lời hứa về việc không có tạp chất
Thuật ngữ sắt non điện từ mô tả một loại sắt có hàm lượng dư thấp, được sản xuất thương mại, dùng cho các ứng dụng từ mềm. Nó không phải là sắt nguyên tố tinh khiết về mặt hóa học. Tại Trung Quốc, GB/T 6983-2022, Sắt từ tính, là tiêu chuẩn cấp độ liên quan đối với sắt từ dòng DT4. Ngược lại, GB/T 699-2015, Thép kết cấu carbon chất lượng, bao gồm các cấp độ như thép 08, 10 và 20. Đây là các quy trình đặc tả khác nhau, không phải là tên có thể thay thế cho cùng một hành vi từ tính được kiểm soát.
Sự khác biệt kỹ thuật hữu ích không phải là thép carbon thấp “không thể dẫn từ”. Nó có thể. Sự khác biệt là một đơn đặt hàng gọi riêng cấp độ kết cấu không thiết lập giới hạn lực kháng từ, đường cong B–H hoặc kết quả kéo vào và nhả của bộ phận hoàn chỉnh. Các yêu cầu đó phải được bổ sung và xác minh nếu phản ứng từ tính của bộ phận là quan trọng. Cũng không nên coi thép cấp 10 của Trung Quốc một cách thầm lặng là tương đương chính xác với AISI 1010: hãy so sánh các tiêu chuẩn vật liệu thực tế và điều kiện đặt hàng trước khi thực hiện thay thế.
DT4, DT4A, DT4E và DT4C thực sự cải thiện điều gì?
Các cấp độ dòng DT4 làm cho đặc tả vật liệu từ mềm ngày càng chặt chẽ hơn. Các giá trị sau đây là so sánh cấp độ được cung cấp từ GB/T 6983-2022; chúng mô tả các mẫu thử tiêu chuẩn và các điều kiện được chỉ định, không hành vi đo được của một máy cắt điện lắp ráp hoặc một sản phẩm VIOX.
| Cấp độ | Cường độ từ trường kháng từ cực đại, Hc | Độ từ thẩm cực đại được liệt kê tối thiểu, 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 |
Lưu ý khi mua hàng: Kiểm tra phiên bản chính xác, hình thức sản phẩm, điều kiện thử nghiệm và các yêu cầu đặt hàng đã thỏa thuận. Theo tiêu chuẩn năm 2022, không phải mọi giá trị từ tính được liệt kê trong bảng đều được giả định là thử nghiệm chấp nhận định kỳ cho mỗi lần giao hàng; hãy yêu cầu kết quả thử nghiệm liên quan một cách rõ ràng khi nó kiểm soát việc chấp nhận thiết kế. Văn bản tiêu chuẩn chính thức, thay vì bảng tóm tắt này, sẽ chi phối đơn đặt hàng.
Độ kháng từ, Hc, là từ trường ngược cần thiết để đưa từ cảm trở về 0 sau một lịch sử từ hóa được chỉ định. Giá trị thấp hơn hữu ích khi từ dư có thể góp phần gây kẹt, nhưng nó không đảm bảo một phần ứng sẽ nhả ra. Từ dư, hình dạng mặt cực, khe hở không khí dư, lực lò xo hồi vị, ma sát, mạ và dung sai sản xuất cũng ảnh hưởng đến kết quả. IEC 60404-7 định nghĩa một phương pháp đo độ kháng từ trong các điều kiện được chỉ định; một bài kiểm tra nhả thiết bị trả lời một câu hỏi khác.
Độ từ thẩm cực đại, μmax, là độ từ thẩm đỉnh đạt được trên đường cong từ hóa đo được. Nó không nhất thiết là độ từ thẩm tại điểm hoạt động thực tế của thiết bị. Trong bảng, mức tối thiểu được liệt kê của DT4C cao hơn DT4 khoảng 72%, trong khi giới hạn độ kháng từ của nó thấp hơn 60%. Không phần trăm nào là sự cải thiện dự đoán về độ nhạy ngắt hoặc thời gian nhả.
Cuối cùng, một giá trị cảm ứng từ được chỉ định ở một cường độ từ trường đã nêu—chẳng hạn như B tại một giá trị H cụ thể—là một điểm trên đường cong từ hóa. Nó không nên được dán nhãn lại là cảm ứng bão hòa trừ khi phép đo liên quan thực sự thiết lập bão hòa. Điều này quan trọng khi ai đó lập luận rằng hai loại thép tương đương vì cả hai đều hiển thị “B cao” ở một trường tác dụng mạnh: phản ứng từ trường thấp và lịch sử từ tính của chúng vẫn có thể khác nhau.
Đường dẫn từ trường khái niệm; không phải là bản vẽ của một máy cắt VIOX cụ thể hoặc kết nối dây.
Tại sao vật liệu tốt hơn có thể không tạo ra máy cắt điện tốt hơn tương ứng
Một mạch từ đơn giản hóa có một cuộn dây cung cấp lực từ, một đường dẫn sắt từ và thường có một khe hở không khí đến một phần ứng chuyển động. Từ thông phụ thuộc vào total sự cản trở từ tính, không chỉ dựa vào vật liệu lõi:
Từ thông ≈ (số vòng dây x dòng điện) ÷ (sự cản trở đường sắt + sự cản trở khe hở không khí)Vì không khí có độ từ thẩm thấp hơn nhiều so với sắt từ mềm, ngay cả một khe hở nhỏ cũng có thể chiếm ưu thế trong tổng số đó. Ghi chú giảng dạy mạch từ của MIT mô hình hóa đường sắt và khe hở như các sự cản trở riêng biệt. Do đó, việc cải thiện độ từ thẩm tối đa trong phòng thí nghiệm của vật liệu có thể có ít tác dụng hơn nhiều đối với từ thông hoặc lực lắp ráp so với tỷ lệ tiêu đề của nó gợi ý, tùy thuộc vào hình học và điểm hoạt động.
Khía cạnh cơ khí cũng quan trọng không kém. Một cơ cấu ngắt từ phải tạo ra đủ lực, trong phạm vi hành trình và dòng điện liên quan, để di chuyển phần ứng và nhả chốt. Khi hồi vị, lực từ dư phải giảm xuống dưới mức mà lò xo và cơ cấu có thể khắc phục. Việc thay thế DT4C bằng DT4—hoặc sắt từ bằng thép cacbon thấp—mà không kiểm tra mặt cực, khe hở, cuộn dây, lò xo và toàn bộ cụm lắp ráp có thể thay đổi ít, hoặc thay đổi đặc tính sai. Đây là một suy luận thiết kế, không phải là một tuyên bố kiểm tra cụ thể cho sản phẩm.
Đối với một máy cắt điện loại nhỏ, cơ cấu ngắt từ phản ứng nhanh chóng khi dòng quá tải đi vào phạm vi kích hoạt tức thời của nó, thường xảy ra trong ngắn mạch nhưng cũng có thể xảy ra trong dòng khởi động cao. Đây là vấn đề kích hoạt trong thời gian ngắn, không giống như nhiệm vụ của một nam châm điện AC được cấp điện liên tục. Xem thảo luận về chất lượng sản xuất MCB của VIOX để biết bối cảnh lắp ráp và xác minh rộng hơn.
DC, chuyển mạch lặp lại và kích từ AC không phải là một quyết định về vật liệu
Nhiệm vụ từ tính làm thay đổi các thuộc tính nào cần được chú ý nhiều nhất:
| Nhiệm vụ trong thiết bị | Câu hỏi về vật liệu và cấp độ bộ phận cần trả lời |
|---|---|
| Cơ cấu từ tác động tức thời của máy cắt điện | Lực từ có đủ trong phạm vi kích hoạt yêu cầu không, và cơ cấu có nhả đáng tin cậy sau khi hoạt động và lão hóa không? |
| Rơ le hoặc khởi động từ với lực hút và nhả lặp đi lặp lại | Lực hút, giữ, nhả, gia nhiệt và lực giữ dư có chấp nhận được trong các điều kiện điện áp và nhiệt độ quy định không? |
| Từ trường biến đổi liên tục | Tổn thất, gia nhiệt, tiếng ồn và yêu cầu về vật liệu hoặc lá thép tản sắt non là gì ở tần số và dạng sóng từ thông thực tế? |
Thép lá tản sắt non thường được sử dụng khi từ thông biến đổi làm cho tổn thất dòng điện xoáy trở nên quan trọng, nhưng “50/60 Hz có nghĩa là thép silic” không phải là quy tắc phổ quát cho mọi cơ cấu chấp hành nhỏ. Ngược lại, cấp DT4 được chọn từ bảng vật liệu từ mềm DC không tự động thiết lập hiệu suất tổn thất AC. IEC 60404-6 cung cấp các phương pháp thử nghiệm từ trường xoay chiều cho các vật liệu từ mềm trong phạm vi của nó (không bao gồm thép điện và ferit mềm); hiệu suất AC không nên suy ra từ giá trị lực kháng từ DC. Việc lựa chọn cuối cùng phụ thuộc vào thiết bị và chế độ vận hành.
Chỉ định vật liệu, bộ phận hoàn chỉnh và cơ cấu hoàn chỉnh
Đối với thay đổi thiết kế hoặc so sánh nhà cung cấp, hãy sử dụng ba cấp độ bằng chứng thay vì một nhãn đánh giá duy nhất:
- Bằng chứng về vật liệu: tiêu chuẩn và phiên bản chính xác, cấp, dạng sản phẩm, điều kiện giao hàng, báo cáo hóa học nếu có liên quan và các thử nghiệm từ tính được yêu cầu rõ ràng. Nêu rõ kết quả là đối với mẫu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, hàng tồn kho nhập khẩu hay bộ phận hoàn chỉnh.
- Bằng chứng về bộ phận hoàn chỉnh: bản vẽ và dung sai cho đường đi từ thông và mặt cực; lịch sử gia công, dập hoặc tạo hình; xử lý bề mặt; và điều kiện xử lý nhiệt mà các đặc tính từ tính cần được kiểm tra. Việc ủ mẫu theo khuyến cáo của tiêu chuẩn không được trình bày như quy trình sản xuất bắt buộc cho mọi bộ phận.
- Bằng chứng về thiết bị: thông số kỹ thuật cuộn dây và lò xo, khe hở làm việc và khe hở dư, đặc tính nhấc và nhả, độ lặp lại, điều kiện nhiệt độ và lão hóa, và các bài kiểm tra tiêu chuẩn sản phẩm áp dụng. Chứng chỉ cho vật liệu sắt thô không chứng nhận cho máy cắt điện đã lắp ráp.
Chuỗi xác minh minh họa, không phải ảnh chụp sản xuất VIOX hoặc kết quả kiểm tra đã được ghi lại.
Giả sử một nhà cung cấp đề xuất thay thế một bộ phận dẫn từ bằng sắt từ được chỉ định bằng thép 10. Phản hồi đúng đắn không phải là từ chối hoặc chấp thuận tự động. Hỏi xem các đặc tính từ tính nào được yêu cầu ở trạng thái bộ phận hoàn chỉnh, liệu sự thay đổi có làm thay đổi hình học mặt cực hoặc khe hở dư hay không, và liệu thiết bị hoàn chỉnh có đáp ứng các tiêu chí nhấc, nhả và độ lặp lại của nó hay không. Nếu bản vẽ hiện có chỉ ghi “thép 10”, thì điều ngược lại cũng đúng: một loại DT trông đẹp hơn không chứng minh rằng một bộ phận thay thế chưa được kiểm tra là tương đương.
Để đánh giá một MCB thực tế thay vì một mẫu vật liệu, hãy bắt đầu với dòng sản phẩm MCB VIOX và yêu cầu tài liệu kỹ thuật của model chính xác và bằng chứng kiểm tra áp dụng. Không suy ra vật liệu lõi của một model VIOX cụ thể từ so sánh mang tính giáo dục này.
Điểm mấu chốt
Sắt nguyên chất điện từ cho phép chỉ định và xác minh các đặc tính từ mềm mà một ký hiệu thép kết cấu cacbon thấp thông thường không đảm bảo. Điều đó có thể quan trọng đối với việc kích hoạt và nhả nhạy, lặp lại. Nhưng sự suy giảm từ tính thấp hơn hoặc độ từ thẩm cực đại cao hơn là một lợi thế ở cấp độ vật liệu, không phải là lời hứa về hiệu suất ở cấp độ máy cắt điện. Lựa chọn với nhiệm vụ từ tính dự định trong tâm trí, sau đó xác nhận bộ phận hoàn chỉnh và cơ chế đã lắp ráp.
Nguồn và cơ sở kỹ thuật
- GB/T 6983-2022, Sắt từ tính — hồ sơ tiêu chuẩn quốc gia chính thức
- GB/T 699-2015, Thép kết cấu carbon chất lượng — hồ sơ tiêu chuẩn quốc gia chính thức
- IEC 60404-7, phương pháp đo lực kháng từ
- IEC 60404-6, đo trong điều kiện từ trường xoay chiều
- MIT OpenCourseWare, nguyên lý mạch từ và điện trở từ khe hở không khí
