المواد المستخدمة في الهندسة الكهربائية

تلقي هذه المقالة الضوء على أربع فئات مهمة من المواد المستخدمة في الهندسة الكهربائية. الفئات هي: 1. المواد المستخدمة في الهندسة الكهربائية 2. المواد المستخدمة لإجراء الكهرباء 3. المواد العازلة 4. المواد المستخدمة لتقوية المجالات المغناطيسية.

الهندسة الكهربائية: الفئة رقم 1. المواد المستخدمة في الهندسة الكهربائية:

يمكن تقسيم المواد المستخدمة في الهندسة الكهربائية إلى أربع فئات مهمة ، وفقًا لاستخدامها:

(أ) المواد المستخدمة لتوصيل الكهرباء ،

(ب) المواد المستخدمة لعزل ،

(ج) المواد المستخدمة لتعزيز المجالات المغناطيسية ،

(د) المواد المستخدمة لصنع الدعامات ، والأغلفة ، والأجزاء الميكانيكية الأخرى ، والقطع المعدنية.

يجب أن تكون المواد المستخدمة في المعدات الكهربائية مثل تلك التي تصرف الكهرباء وكذلك بعض الذي يعزل. يمكن أن يتدفق التيار الكهربائي بكفاءة فقط من خلال مسار مصنوع من مواد تعمل بالكهرباء. لا يمكن التحكم في الدارة الكهربائية إلا إذا كان التيار محصوراً بشكل جيد في مسار التوصيل بواسطة العزل الفعال.

يتم استخدام معظم الطاقة الكهربائية التي يتم تسليمها إلى منجم للفحم أو القول في أي صناعة أخرى في معدات مثل المحركات ، والمحولات ، والمرحلات ، وأجراس ، وما إلى ذلك التي تعمل في الواقع من خلال التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي.

تعتمد كفاءة هذا الجهاز إلى حد كبير على استخدام المواد للقطب والقضبان التي تقوي المجالات المغناطيسية التي تنشأ عند التدفقات الحالية في ملفات المعدات.

إنها حقيقة أن جميع المعدات الكهربائية تقريبًا موصولة بطريقة أو بأخرى ، على الرغم من أن العبوات تختلف عن بعضها البعض. بالتأكيد لا يمكن أن تكون جميع المرفقات هي نفسها. في الواقع ، يعتمد تصميم الضميمة على استخدام المعدات وكذلك البيئة حيث سيتم تثبيتها.

إلى جانب ذلك ، في المحركات والمفاتيح الكهربائية ، هناك العديد من الأجزاء المتحركة التي تتطلب مواد تم اختيارها خصيصًا ، مع الأخذ بعين الاعتبار ميزات التصميم الخاصة بالمكون المعين. لذلك يمكننا أن نرى أن اختيار المواد للمعدات الكهربائية يجب أن يتم بعناية فائقة وتفكير وحساب.

الهندسة الكهربائية: الفئة رقم 2. المواد المستخدمة لإجراء الكهرباء:

يتم اختيار المواد التي تصنع منها الدوائر الكهربائية في المقام الأول لسهولة توصيلها بالكهرباء. ومع ذلك ، فإن سهولة التوصيل ليست هي الاعتبار الوحيد. يجب أن يكون للعديد من أجزاء الدائرة خصائص ميكانيكية مثل قوة الشد أو مقاومة التآكل أو الليونة أو قوة الانضغاط إلخ.

تتطلب أنواع معينة من الأجهزة إجراء المواد التي تتفاعل مع مرور التيار ، مثل الشعيرات المستخدمة في المصابيح الكهربائية. يتم اختيار مواد أخرى لأنها توفر مقاومة للتيار ، على سبيل المثال تلك المستخدمة في صنع المقاومات والمقاومات المتغيرة ، والتي تتحكم في التيار في الدائرة. فيما يلي بعض من أفضل المواد الموصلة المفيدة التي توجد بين المعادن المستخدمة في المعدات الكهربائية.

النحاس:

هذه المادة هي الأكثر شيوعًا في تشكيل المسارات الحالية في الدوائر الكهربائية. وهو يدير الكهرباء بسهولة شديدة ، وخصائصه الفيزيائية تمكنه من استخدامه بطرق عديدة. إنه معدن ناعم ، بحيث يمكن سحبه إلى قضبان وأسلاك ، كما يمكن أن يكون عازلاً وشكل كما هو مطلوب. يمكن أن ينضم إليه لحام ، لحام مختلط ، انشقاقه أو لحام.

يستخدم النحاس في اللفات من الأجهزة الكهرومغناطيسية ، مثل المحركات والمولدات والمحولات والمرحلات. تصنع معظم اللفائف من الأسلاك النحاسية ، ولكن يمكن تشكيل لفات مخصصة لحمل التيارات الثقيلة من قضبان نحاسية ذات شكل. عادة ما تكون الأجزاء الموصلة للعازلة مصنوعة من النحاس ولكنها ذات تصميم وشكل معينين مطلوبان لتحمل التيار المحدد.

مرة أخرى نرى النحاس بأشكال مختلفة ، مثل استخدام خيوط في وسط الكابلات التي تحمل التيار. هنا أيضا مسألة القدرة الاستيعابية الحالية أمر مهم. في تصميم الكابلات يجب على المصمم أن يفكر بعناية كبيرة وحساب.

الآن إذا نظرنا في تصميم القضبان وبدل الاتصالات ، هنا مرة أخرى نرى ما هو جزء مهم يلعب النحاس كموصل يحمل الحالي. في بعض الأحيان يكون على هذه الاتصالات أن تحمل تيارًا في حدود بضعة آلاف من الأمبيرات ، وبالنسبة إلى هذه المقاطع والمقاطع العرضية لقضبان الربط ، يتم إنشاء النماذج من المقطع العرضي المطلوب وفقًا للتصميم.

نحاس:

هذه المادة التي هي في الواقع سبيكة من النحاس والزنك تستخدم على نطاق واسع في المعدات الكهربائية ، على الرغم من أننا نعلم أن النحاس لا يدير الكهرباء والنحاس ، ولكنه أصعب من النحاس ، ويمكن أن يقاوم بسهولة التلف والتلف. .

مثل النحاس ، يمكن أيضا أن يتم سحبها إلى أسلاك ، قضبان وأشكال خاصة للاستخدام في تطبيقات مختلفة. هذا يمكن أيضا أن ينضم عن طريق لحام ، مختلط ، انشقاقه والتثبيت. يتم استخدامه في المقابس ، والمقابس ، وأشرطة الربط ، والمحطات الطرفية ، وتشكيل الاتصالات في الموصلات ذات التصنيف الأصغر ، وللبراغي والمكسرات للمكونات الحية.

الألومنيوم:

الألومنيوم هو أيضا موصل جيد للكهرباء. الألومنيوم هو في الواقع معدن خفيف ، وليس قوي مثل النحاس. المشكلة مع هذا المعدن هو أن الانضمام هو من صعوبة كبيرة ، على الرغم من أن الانضمام عن طريق انشقاقه وحتى لحام بواسطة لحام الأرغون قوس خاص ممكن بنجاح.

يتم استخدامه في الغالب في حالة دوران الصب لمحركات القفص السنجابية. وهو يستخدم أيضا في الخطوط الهوائية والكابلات تحت الأرض. مثل النحاس ، يمكن أيضا سحب الألومنيوم في شكل قضبان ، قضبان وأي شكل خاص لاستخدامها في المعدات الكهربائية المختلفة.

في حالة استخدام في مناجم الفحم ، يحظر الآن استخدام الألمنيوم أو سبائك الألومنيوم كمواد حالة لأية معدات كهربائية للاستخدام تحت الأرض مثل آلات الحفر وتجهيزات الإضاءة وما إلى ذلك ، وذلك بسبب خطر حدوث شرارة حادة ، يتم ضرب المعدات عن طريق ضربة حادة من قبل قطعة أخرى من المواد أو المعدات الأكثر صعوبة مثل القوس الصلب أو أنبوب السكك الحديدية أو المواد الصلبة الأخرى.

قسنطينة (يوريكا) وماغنانين:

كونستانتان هو سبيكة من النحاس والنيكل ، والمنغنيز هو سبيكة من النحاس والنيكل والمنجنيز. كل من هذه السبائك توفر مقاومة أعلى للتيار الكهربائي من معظم المعادن الأخرى المستخدمة كموصلات ، واستخدامها الرئيسي هو في بناء المقاومة والمقاومات المتغيرة المستخدمة كعناصر تسخين بشكل رئيسي.

التنغستن:

يستخدم هذا المعدن بشكل رئيسي في خيوط المصابيح الكهربائية. وله نقطة انصهار عالية ، ويمكن ، عن طريق مرور التيار الكهربائي ، أن يتم تسخينه (في أنبوب زجاجي مملوء بالغاز) إلى درجة الحرارة التي سيطلق فيها الضوء الساطع.

الزنك والرصاص والحديد والنيكل:

وتستخدم هذه المعادن في أقطاب البطاريات الأولية والثانوية.

والزئبق:

معدن سائل يستخدم كموصل في العديد من أنواع تبديل الزئبق والقواطع الأوتوماتيكية وفي مقوم قوس الزئبق. أعلاه ناقشنا الموصلات المعدنية التي تقوم بتوصيل الكهرباء ، لكن هناك موصلات غير معدنية كذلك والتي تقوم بتوصيل الكهرباء بشكل متساوي وهي مستخدمة بشكل كبير في الهندسة الكهربائية.

كربون:

بالمقارنة مع المعادن ، يوفر الكربون مقاومة عالية للتيار الكهربائي. وله خاصية هامة ، ومع ذلك ، فإنه من التشحيم الذاتي (الجرافيت ، وهو شكل من أشكال الكربون ، يستخدم كمواد تشحيم في بعض الآلات). وبالتالي ، فإن الكربون هو المادة الأكثر استخدامًا في فرش المحركات والمولدات.

يمكن للفرش الكربونية ، في الواقع ، الحفاظ على اتصال ثابت ولكن سلس مع عاكس دوران أو الانزلاق دون التسبب في التدفئة أو التآكل السريع.

هذا في الواقع هو خاصية رائعة من الكربون ، وهو موصل غير معدني ، والتي لا يمكن أن يساوي أي موصل معدني. في الواقع ، لن يعمل أي اتصال معدني في مكان فرش الكربون المستخدمة في الانزلاق أو العاكس.

ومع ذلك ، تحتوي فرش الكربون عادة على كمية صغيرة من النحاس لتحسين الموصلية. كما أن الكربون مفيد للغاية في صنع المقاومات الثابتة والمتغيرة وكذلك كأقطاب كهربائية للبطاريات الأولية.

السوائل:

نحن نعرف من النظرية والممارسة أن السوائل غير المعدنية التي تجري الكهرباء ، في الواقع ، تفعل ذلك من خلال عملية التحليل الكهربائي. بالمقارنة مع المعادن ، فإنها توفر مقاومة عالية للتيار الكهربائي. الشوارد من الخلايا الأولية والثانوية المستخدمة في البطاريات هي السوائل التي تجري عن طريق التحليل الكهربائي.

وتشمل هذه السوائل حامض الكبريتيك المخفف ، وحلول الأمونيا سال (كلوريد الأمونيوم) وهيدروكسيد البوتاسيوم. كما يستخدم أحيانًا سائل موصل كمقاومة للخدمة الشاقة لتشغيل المحركات ذات التصنيف العالي. في الواقع ، يوفر حل غسيل الصودا في الماء عنصر المقاومة في البداية السائلة للمحركات.

الهندسة الكهربائية: الفئة رقم 3. المواد العازلة:

تُستخدم المواد العازلة لحصر أو توجيه التيارات الكهربائية إلى الدائرة التي تم تصميمها من أجل التدفق. لو لم يكن هناك عزل ، سيجد التيار على الفور أقرب مسار له إلى الأرض ويعرض النظام بأكمله للخطر.

في الواقع ، على فعالية وكفاءة المواد العازلة لا يعتمد فقط على كفاءة أداء المعدات الكهربائية والتركيبات الكهربائية ككل ، ولكن أيضا سلامة حياة الأشخاص الذين يعملون معها.

في الواقع ، العزل هو حارس لإنقاذ الحياة بالنسبة للمعدات وكذلك للأشخاص الذين يستخدمون هذه المعدات الكهربائية. لذا ، فإن اختيار فئة ودرجة العزل للمعدات هي مهمة أساسية لمهندس كهربائي عليه تصميم المعدات لاستخدامها في الصناعة ، سواء كان منجم للفحم أو مصنع للصلب.

في الوقت الحاضر عن طريق زيادة درجة العزل ، وبالتالي زيادة قدرة العزل على تحمل درجة الحرارة الأعلى من دون أي تدهور للمواد العازلة ، فإن تصنيف المعدات الكهربائية مثل المحركات والمحولات والمفاتيح الكهربائية وكذلك القضبان الحديدية يزداد بشكل لا يصدق في نفس الإطار من المعدات.

ومع ذلك ، فإن العديد من أنواع المواد العازلة قيد الاستخدام. يتم تحديد اختيار المادة العازلة الخاصة لأي غرض معين من خلال جهد الدائرة المعزولة والمتطلبات المادية والبيئة من المعدات. المواد التي تعزل الموصل الحي من الأرض ، أو التي تعزل موصلًا حيًا من موصل آخر ، لها فرق محتمل مطبق عبرها.

على الرغم من أن التيار لا يتدفق عبر المواد العازلة ، فإن المادة تتعرض إلى إجهاد هائل يعرف باسم السلالة العازلة. إذا زاد فرق الجهد ، تزداد هذه السلالة العازلة ، ويمكن الوصول إلى فرق محتمل عندما تصبح السلالة كبيرة جدًا.

العزل ينهار ثم يمر تيار عبره. وبمجرد كسر العزل ، فإن خصائص عزله تضعف بشكل دائم. تحتوي المواد العازلة التي تتحمل الفولتية العالية على قوة عازلة عالية وهي ضرورية لعزل دوائر الجهد العالي والمتوسط.

في دوائر الجهد المنخفض والإشارات ، قوة العزل ليست مهمة جدا ويمكن اختيار المواد العازلة في المقام الأول لسهولة تصنيعها أو قابليتها للتكيف ، أو التعامل الآمن مع المعدات ، لأن صدمة كهربائية صغيرة قد تصبح قاتلة للحياة.

الآن بالإضافة إلى خصائص العزل ، يجب أن تؤخذ خصائص أخرى من المواد في الاعتبار. بالنسبة لبعض الأغراض ، مثل عزل الكابلات ، يجب أن تكون المواد مرنة ، ويجب ألا تفقد خصائص العزل عند التمدد أو التشوه.

كما أن القوة الميكانيكية مهمة للغاية في العديد من الأغراض ، خاصةً فيما يتعلق بالمحركات المستخدمة في أعمال النقل ، حيث تصل سرعة المحرك في بعض الأحيان إلى أكثر من ضعف السرعة.

في مثل هذه الحالات ، إذا كانت القوة الميكانيكية للمادة العازلة غير قوية بما فيه الكفاية ، قد يتطاير القائد وحتى الموصلات (التي ترتبط بمواد عازلة) ، مما يتسبب في تلف خطير ليس فقط للمحرك ولكن أيضًا في التركيب.

لذلك ، فإن القوة الميكانيكية مهمة للكثير من الأغراض ، حيث يمكن أن تنخفض قوة العزل الكهربائي إذا انفصلت أجزاء من المادة العازلة أو انفصلت عنها. الأضرار الميكانيكية للعزل هي سبب الانهيار الكهربائي. في بعض الأحيان ، إذا لم يلحظ هذا الضرر الميكانيكي في الوقت المناسب ، فقد يصبح الانهيار الانتخابي ذا طبيعة بالغة الخطورة.

وبالتالي ، من الضروري القيام بفحص منتظم ودقيق للعزل للتأكد مما إذا كان قد بدأ في التدهور ، أو الشيخوخة ، أو التصدع ، أو أن قيمة الأشعة تحت الحمراء قد انخفضت إلى أقل بكثير من الحد المسموح به لاستخدامات معينة. في الواقع ، تحدد حياة العزل حياة المعدات الكهربائية. لذلك يجري بحث منتظم فيما يتعلق بتحسين العزل (راجع الجدول 2.2).

أنواع العزل:

هواء جاف:

الهواء الجاف هو في الواقع عازل مهم وفعال. على سبيل المثال ، نحن نعرف ، يتم فصل اثنين من الموصلات العارية الحية عن طريق الهواء ، ومعزولة بشكل فعال من بعضها البعض. أفضل مثال لهذا هو busbars من لوحة التحكم ، والمحرك والمحول للأطراف. ومع ذلك ، فإن عزل الهواء له حد معين نظرًا لقوته العازلة.

لذلك إذا تم تمرير الجهد العالي المفرط من الجهد المقنن عبر هذه المحطات ، فإن تمزق قوة العزل الكهربائي ستؤدي إلى حدوث انهيار. لذلك ، عند تصميم حجرة الأتوبيس والمربع الطرفي ، يجب على المصمم أن يتخلى عن المواصفة القياسية التي أثبتت جدارتها بين قضبانين حيتين عارية ، كما هو محدد في المواصفات القياسية الهندية أو البريطانية التي تم إعدادها حسب التجربة والنظرية.

في الواقع عندما يحدث الجهد العالي المفرط ، يتأرجح الهواء بين القضيبين الحيين ويتطور قوس عبر الفضاء المتداخل ، والذي يدعى الخط إلى الخط ثم إلى الأرض ، أي دائرة قصر كاملة. مثال آخر عظيم على انهيار عزل الهواء هو حدوث البرق.

مطاط:

هذا هو أيضا عازل ، ولكن هذا غير قادر على تحمل درجة حرارة عالية جدا. كونه مادة مرنة ، يستخدم هذا بشكل أساسي في التغطية الداخلية للموصلات الكبلية بأحجام مختلفة. في الواقع ، يلعب المركب المطاطي دورًا مهمًا في تصنيع الكابلات.

مطاط مقوى:

هذا المطاط المعالج هو في الواقع أكثر صلابة من المطاط النقي ، على الرغم من أنه يحتوي على قوة عازلة منخفضة.

بلاستيك:

يتم استخدام البلاستيك بجميع أشكاله المتنوعة أكثر وأكثر للمواد العازلة.

هذه كثيرة جدا لذكرها بشكل فردي في هذا الكتاب ، ولكن كدليل مفيد فيما يلي بعض المواد التي تحل محل المطاط كوسيلة عازلة للأسلاك والكابلات:

أ) بولي كلوريد الفينيل (بولي كلوريد الفينيل)

ب) نيوبرون

ج) Butyl Rubbers

د) EPR (أثيلين - مطاط البروبيلين)

ه) CSP (كلورو سلفونات البوليثين)

القطن والورنيش والألياف الزجاجية ، إلخ

في التصاميم السابقة كان يتم عزل موصلات المحركات والمحولات بشكل رئيسي بالقطن والورنيش. في الوقت الحاضر ، ومع ذلك ، في معظم الحالات تم استبدالها بمواد عازلة أكثر فاعلية وموضوعة مثل المينا المصنوعة من الراتنج والألياف الزجاجية والأسبستوس إلخ.

في الوقت الحاضر ، تتجه الأفلام العازلة المصنوعة من الراتنج إلى استبدال القطن والورنيش لعزل اللفات. في الواقع ، يتم تطبيق هذه الأفلام بسهولة أكبر ، كما أنها أكثر مقاومة للرطوبة. ومع ذلك ، قبل استخدام هذه الأفلام العازلة ، يجب أن تكون مخبأة اللفات تماما للتخلص من أي الرطوبة.

ورقة مشربة النفط:

يحتوي الورق المشرب بالزيت العازل أيضًا على قوة عازلة عالية ويستخدم عادة لعزل موصلات الكابلات ذات التوتر العالي ، والتي لا يلزم أن تكون مرنة. يمتص الورق الرطوبة بسهولة بالغة بحيث يمكن استخدامها فقط في المعدات المصممة لمنع الرطوبة من الدخول ، مثل الكابلات المغلفة بالرصاص.

لهذا السبب ، عندما يتم قطع أي كابل معزول بالورق ، يجب إغلاق الختم على الفور لحمايته من الرطوبة.

زيت العازلة:

يحتوي الزيت العازلة على قوة عازلة عالية ، ولذلك فهو يستخدم لعزل أنواع معينة من المعدات ذات التوتر العالي. غالبًا ما يتم غمر المحولات والمكثفات المتصلة بدارات الضغط العالي في الزيت العازل. وكثيرا ما يستخدم النفط كوسيط التبريد وكذلك العزل.

لذلك لها وظيفتان مهمتان في المعدات الكهربائية. يعتبر استخدام الزيوت العازلة في المحولات مثالًا جيدًا. يعمل الاتصال ببعض المفاتيح الكهربائية ذات التوتر العالي في الزيت العازل ، والذي إلى جانب العزل ، يساعد على إطفاء القوس المسحوب. عندما يكون جزء الاتصالات ، يكون الزيت العازل رقيقًا وقابلاً للاشتعال.

يتبخر عند تسخينه ، وبما أن الأبخرة تحتوي على الهيدروجين ، يجب أن تكون المعدات المعبأة بالزيت محمية بشكل جيد ضد خطر الانفجار.

البيروكلور:

هذا النوع من السائل العازل هو قيد الاستخدام في الوقت الحاضر. هذا السائل هو أثقل في الواقع ولديه قوة عازلة أكثر من زيت المحولات المستخدم بانتظام. لكن الصعوبة مع هذا السائل هي المعالجة المنتظمة ، حيث تصبح سميكة عندما تكون باردة وتميل إلى الارتفاع مع ارتفاع درجة الحرارة. هذا النوع من السائل يستخدم في الغالب في روسيا.

الخزف:

يحتوي الخزف على قوة عازلة عالية للغاية ، ولذلك فهو يستخدم عادة كعامل عازل في الدوائر ذات التوتر العالي. كونه شكلا من أشكال الفخار ، يجب أن يتشكل في الشكل المطلوب أثناء التصنيع ، وبمجرد إطلاقه ، لا يمكن أن يعمل.

يتم استخدامه أساسًا للعوازل التي تدعم موصلات القاعدة ، على سبيل المثال دعائم القضبان الحديدية وأجزاء التوصيل من المفاتيح القاطعة الحديدية ومربعات التوصيل. عوازل للخطوط في الهواء الطلق مصنوعة أيضا من الخزف.

ميكا:

مادة معدنية صلبة هشة تستخدم كعزل فتحة لملفات المحرك والعزل بين قطاعات أجهزة التحويل. سوف تتحمل درجات الحرارة المرتفعة وغير منعة للرطوبة. الأشكال الأخرى لعزل الفتحات تتكون من مواد مثل الورق الملون ، الألياف الزجاجية ، صفائح الإسبستوس وأحدث الميلينيكس.

مجلس العزل:

هناك أنواع مختلفة من ألواح العزل والعوازل المقولبة. وتستخدم بشكل عام في pahn ، tuffnol والليثيومويد في المعدات الكهربائية. وتشمل استخداماتها لوحات الطرفيات ، وصانعي الملفات ، وعزل الفتحات للمحركات وملفات المحولات ، والفرش والغسالات العازلة.

إيبونيت:

شكل من المطاط المعالج بالكبريت الصلب الذي يشبه خشب الأبنوس الخشب في المظهر. ويشمل استخدامه لوحة المحطة ، وفرش عازلة وغسالات.

الخشب بيرميالي:

هذا هو نوع خاص من الخشب مع قوة عازلة أفضل من الخشب العادي. هذه لديها أكثر قوة مقاومة للرطوبة. وتستخدم هذه بشكل عام في لوحات التلامس ، والفواصل ، والدعامات الطرفية للبطانات.

الشريط العازلة:

يستخدم الشريط العازل للتغليف حول اللفائف أو الموصلات الأساسية داخل العبوات ، على سبيل المثال داخل المفاتيح الكهربائية والسيارات. يتم استخدامه أحيانًا لإصلاح أو استبدال العزل التالف. تصنع الأشرطة من ألياف مبركن (مثل الفيلات) ، من القطن الملون أو الحرير أو الألياف الزجاجية (مثل شريط الإمبراطورية) أو من التقطيع الميكا المستعبدين (Micanite).

الأشرطة البلاستيكية (PVC) ، أو الأشرطة المصنوعة من النايلون الكهربائية في الوقت الحاضر تستخدم عادة لمجموعة متنوعة واسعة من الدوائر الجهد المنخفض والمتوسط ​​والعالي.

مركب عازلة:

يتم استخدام مركب العزل لملء مربعات توصيل الكابلات ووحدات الموصل والمرفقات الطرفية. وتستند العديد من المركبات على القار ويجب تسخينها وصبها في العلبة المراد ملؤها فورًا بينما تكون ساخنة. يتم الآن استخدام مركبات الصب البارد المكونة من زيت معدني أو صناعي مع مادة صلبة على نطاق أوسع.

الهندسة الكهربائية: الفئة # 4. المواد المستخدمة لتقوية المجالات المغناطيسية:

المحركات ، المحولات ، المرحلات ، والتي هي في الواقع المعدات الكهرومغناطيسية لديها ملفاتها الجرح على النوى. يتم اختيار المواد التي تصنع منها هذه النوى لقدرتها على إنتاج حقل مغناطيسي قوي عند ممغنطة بواسطة تيار متدفق في اللفة. توصف هذه المواد بأنها ذات نفاذية مغناطيسية عالية.

ومع ذلك ، النفاذية المغناطيسية العالية ليست الشرط الوحيد للمواد الأساسية. يجب أن تكون المواد قادرة على أن تصبح ممغنطة بسرعة كبيرة ، وأن تفقد مغناطيسيتها في أقرب وقت ممكن بعد توقف تدفق التيار الممغنط.

هذا المتطلب مهم بشكل خاص في جهاز التيار المتناوب ، مثل المحولات ، حيث يتم ممغنطة النوى و demagnetized مائة مرة في الثانية الواحدة. إن التأخر في الاستجابة للتغيرات في التيار المغنطي يدعى التحمرات ، وجميع المواد المغناطيسية تخضع للتهويش ، على الرغم من أن هذا العامل صغير جدا في الواقع.

من المتطلبات الهامة الأخرى للمواد الأساسية أنه يجب أن يحتفظوا بقليل من المغناطيسية بقدر الإمكان عندما يتوقف التيار الممغنط عن التدفق. تحتفظ جميع المواد المغناطيسية بدرجة ما من المغناطيسية عندما يتم وضعها في مجال مغناطيسي ، ولكن المواد تختلف بشكل كبير في الكمية التي تحتفظ بها. يرتبط انخفاض الاحتجاز بانخفاض نسبة الهستيرياس والعكس صحيح.

إن المغناطيس الدائم على سبيل المثال ، لديه عامل رهيب مرتفع للغاية ، وبالتالي ، من الصعب المغناطيس عندما يتوقف التيار المغنطيسي. ومع ذلك ، فإن المواد الأساسية تكون مغناطيسية بسهولة وتحتفظ بكمية من المغناطيسية بالكاد يمكن اكتشافها عندما يتوقف التيار المغنطيسي.

وبالتالي ، فإن المواد الأساسية الجيدة هي تلك التي لها نفاذية مغناطيسية عالية وتخلف منخفض. في الواقع يلبي الحديد الناعم هذه المتطلبات ويستخدم في وقت واحد على نطاق واسع في النوى الكهرومغناطيسية.

لكن بعض سبائك الحديد أثبتت أنها أكثر كفاءة. ومن بين السبائك المستخدمة حاليا ، توجد سبائك من السيليكون والحديد (مثل Lohys ، والستلويز) ، وسبائك الكوبالت والحديد (Permendur) ، وسبائك النيكل والحديد (Permalloy).

إن نوى اللفات الحثية ، مثل محولات المحولات والمحركات والمولدات ، يتم بناؤها دائمًا من طبقات رقيقة من المعادن (سماكة 0،00 إلى 0،007) تسمى التصفيح ، والتي تكون معزولة عن بعضها البعض (بطبقات رقيقة من .002 للفيلم من الورنيش) ومثبتة بإحكام معا. تم اعتماد طريقة البناء هذه لمنع التيارات الدوامية من الدوران في القلب.

ومع ذلك ، فإن المواد الأساسية التي تكون بشكل رئيسي عبارة عن معدن حديدية عبارة عن موصل داخل المجال المغناطيسي ، بحيث يتم إنشاء emf فيه عندما يكون هناك أي تغيير في قوة الحقل. إذا كان اللب صلبًا ، فسيكون هناك مسار مقاومة منخفض يسمح بتدوير تيارات ثقيلة.

إذا سمح للتيارات الدوارة ، فإن التيارات الدوامية ستخلق مجالاً مغنطيسياً معارضاً لذلك الذي أوجده التيار الممغنط ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بشكل خطير. يمنع العزل بين التصفيح التيارات الدوامية من التدفق ، يتم وضع التصفيح في اتجاه المجال المغناطيسي بحيث يتم تقليل التأثير على قوة الحقل نفسه.

الإطارات ، المساكن:

إن الحديد الزهر ، وسبائك الصب ، والصلب المصنوع من الفولاذ هي أكثر المواد شيوعًا بالنسبة للإطارات والإسكان للمعدات الكهربائية المستخدمة في صناعات التعدين. يستخدم البلاستيك المقولب الصلب لبعض الأجزاء الميكانيكية ويستخدم راتنجات الايبوكسي الآن لبعض الأغراض. تستخدم نوافذ التركيب الكهربائي الخفيف والتفتيش زجاجًا مدرعًا ثقيلًا. يتم استخدام الفولاذ عالي الجودة لأعمدة المحرك وأسطح التحميل.