विद्युत स्टील: Difference between revisions

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File:Grain-oriented electrical steel (grains).jpg
कोटिंग के बाद विद्युत स्टील का स्फटिक हटा दिया गया है।

विद्युत स्टील (ई-स्टील, लैमिनेशन स्टील, सिलिकॉन विद्युत स्टील , सिलिकॉन स्टील, प्रतिसारण स्टील, परिणामित्र(ट्रांसफार्मर) स्टील एक लौह मिश्रधातु है जो विशिष्ट चुंबकीय गुणों का उत्पादन करने के लिए तैयार किया गया है: जैसे छोटा शैथिल्य क्षेत्र जिसके परिणामस्वरूप प्रति चक्र कम शक्ति की हानि, कम क्रोड हानि, और उच्च पारगम्यता(विद्युत चुंबकत्व) हो|

विद्युत स्टील सामान्यतः कोल्ड रोलिंग में 2 मिमी से कम मोटाई में निर्मित होता है। इन पट्टियों को टुकड़े टुकड़े क्रोड के लिए आकार देने के लिए काटा जाता है जो परिणामित्र के टुकड़े टुकड़े वाले क्रोड और विद्युत् मोटर के (स्थिरक ) स्टेटर और घूर्णक(रोटर) बनाने के लिए एक साथ समाचित होते हैं। लैमिनेशन को एक छेदक यंत्र और सांचा द्वारा उनके तैयार आकार में काटा जा सकता है या कम मात्रा में, लेजर द्वारा या तार विद्युत निर्वहन मशीनिंग(ईडीएम) द्वारा काटा जा सकता है।

धातुकर्म

विद्युत स्टील एक लौह मिश्र धातु है जिसमें शून्य से 6.5% सिलिकॉन (Si:5Fe) हो सकता है। वाणिज्यिक मिश्र धातुओं में सामान्यतः 3.2% तक सिलिकॉन पदार्थ होती है (उच्च सांद्रता के परिणामस्वरूप कोल्ड रोलिंग के दौरान भंगुरता होती है)। मैंगनीज और एल्यूमीनियम को 0.5% तक जोड़ा जा सकता है।[1]

सिलिकॉन लोहे की विद्युत प्रतिरोधकता को लगभग 5 गुना बढ़ा देता है; यह परिवर्तन प्रेरित भंवर धाराओं को कम करता है और पदार्थ के शैथिल्य पाश को संकुचित करता है, इस प्रकार परम्परागत स्टील की तुलना में क्रोड हानि को लगभग तीन गुना कम करता है।[1][2] हालाँकि, ग्रेन की संरचना धातु को कठोर और भंगुर बनाती है; यह परिवर्तन पदार्थ की कार्य क्षमता पर विशेषकर रोलिंग करते समय प्रतिकूल प्रभाव डालता है। मिश्र धातु बनाते समय, संमिश्रण को कम रखा जाना चाहिए, क्योंकि कार्बाइड,, सल्फाइड, ऑक्साइड और नाइट्राइड, यहां तक ​​कि व्यास में एक माइक्रोमीटर के रूप में छोटे कणों में भी, चुंबकीय पारगम्यता को कम करते हुए शैथिल्य के नुकसान को बढ़ाते हैं। सल्फर या ऑक्सीजन की तुलना में कार्बन की उपस्थिति का अधिक हानिकारक प्रभाव पड़ता है। कार्बन भी चुंबकत्व काल प्रभावन बढ़ने का कारण बनता है जब यह धीरे-धीरे ठोस समाधान छोड़ता है और कार्बाइड के रूप में अवक्षेपित होता है, इस प्रकार समय के साथ शक्ति की हानि में वृद्धि होती है। इन कारणों से कार्बन का स्तर 0.005% या उससे कम रखा जाता है। हाइड्रोजन जैसे डीकार्बराइजिंग वातावरण में मिश्र धातु को एनीलिंग(धातु विज्ञान) द्वारा कार्बन स्तर को कम किया जा सकता है।[1][3]

लौह -सिलिकॉन प्रतिसारण स्टील

Steel type Nominal composition[4] Alternate description
1 1.1% Si-Fe Silicon Core Iron "A"[5]
1F 1.1% Si-Fe free machining Silicon Core Iron "A-FM"[6]
2 2.3% Si-Fe Silicon Core Iron "B"[7]
2F 2.3% Si-Fe free machining Silicon Core Iron "B-FM"[7]
3 4.0% Si-Fe Silicon Core Iron "C"[8]


भौतिक गुण उदाहरण

  • गलनांक: ~1,500 °C (~3.1% सिलिकॉन पदार्थ के लिए उदाहरण)[9]
  • घनत्व : 7,650 किग्रा/मी3 (3% सिलिकॉन पदार्थ के लिए उदाहरण)
  • प्रतिरोधकता (3% सिलिकॉन सामग्री): 4.72×10−7 Ω·m (तुलना के लिए, शुद्ध लौह प्रतिरोधकता: 9.61×10−8</सुप> Ω·म)

ग्रेन उन्मुखीकरण

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गैर-उन्मुख विद्युत सिलिकॉन स्टील (मैग्नेटो-ऑप्टिकल सेंसर और पोलराइज़र माइक्रोस्कोप के साथ बनाई गई छवि)

क्रिस्टल अभिविन्यास, गैर-उन्मुख स्टील को नियंत्रित करने के लिए विशेष प्रसंस्करण के बिना निर्मित विद्युत स्टील में सामान्यतः 2 से 3.5% का सिलिकॉन स्तर होता है और इसमें सभी दिशाओं में समान चुंबकीय गुण होते हैं, अर्थात यह समदैशिक है। कोल्ड रोल्ड गैर-ग्रेन -उन्मुख स्टील को प्रायः सीआरएनजीओ के रूप में संक्षिप्त किया जाता है।

ग्रेन उन्मुख विद्युत स्टील में सामान्यतः सिलिकॉन का स्तर 3% (Si:11Fe) होता है। इसे इस तरह से परिष्कृत किया जाता है कि शीट के सापेक्ष क्रिस्टल अभिविन्यास के संकोचित नियंत्रण(नॉर्मन पी गॉस द्वारा प्रस्तावित) के कारण सर्वोत्कृष्ट गुण रोलिंग दिशा में विकसित होते हैं। कुण्डली रोलिंग दिशा में चुंबकीय प्रवाह घनत्व 30% बढ़ जाता है, हालांकि इसकी चुंबकीय संतृप्ति 5% कम हो जाती है। इसका उपयोग शक्ति और वितरण परिणामित्र के क्रोड के लिए किया जाता है, कोल्ड रोल्ड ग्रेन उन्मुख स्टील को प्रायः सीआरजीओ के रूप में संक्षिप्त किया जाता है।

सीआरजीओ की आपूर्ति सामान्यतः उत्पादक मिलों द्वारा कुण्डली के रूप में की जाती है और इसे लैमिनेशन में काटा जाता है, जो तब परिणामित्र क्रोड बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, जो किसी भी परिणामित्र का एक अभिन्न अंग होता है। ग्रेन -उन्मुख स्टील का उपयोग बड़ी शक्ति और वितरण परिणामित्र और कुछ ऑडियो निर्गत(आउटपुट) परिणामित्र में किया जाता है।[10]

सीआरएनजीओ सीआरजीओ से कम क़ीमती है। इसका उपयोग तब किया जाता है जब दक्षता की तुलना में लागत अधिक महत्वपूर्ण होती है और उन अनुप्रयोगों के लिए जहां चुंबकीय प्रवाह की दिशा स्थिर नहीं होती है, जैसे विद्युत् मोटर्स और चलती भागों वाले जनित्र(जनरेटर) में। इसका उपयोग तब किया जा सकता है जब ग्रेन -उन्मुख विद्युत स्टील के दिशात्मक गुणों का लाभ उठाने के लिए उन्मुख घटकों के लिए अपर्याप्त स्थान हो।

  • Magnetic domains and domain walls in oriented silicon steel (image made with CMOS-MagView)

    Magnetic domains and domain walls in oriented silicon steel (image made with CMOS-MagView)

  • Magnetic domains and domain walls in oriented silicon steel (image made with CMOS-MagView)

  • Magnetic domains of non oriented silicon or electrical steel.png

    Magnetic domains and domain walls in non-oriented silicon steel (image made with CMOS-MagView)


आकारहीन स्टील

यह पदार्थ एक घूमने वाले ठंडे पहिये पर पिघला हुआ मिश्रधातु डालकर तैयार की गई एक आकारहीन धातु है, जो धातु को लगभग एक मेगाकेल्विन प्रति सेकंड की दर से ठंडा करती है, इतनी तेजी से कि क्रिस्टल नहीं बनते। अक्रिस्टलीय स्टील लगभग 50 माइक्रोमीटर मोटाई की पन्नी तक सीमित है। आकारहीन स्टील के यांत्रिक गुण विद्युत् मोटर्स के लिए मुद्रांकन लैमिनेशन को मुश्किल बनाते हैं। चूंकि आकारहीन पट्टी को लगभग 13 इंच के नीचे किसी भी विशिष्ट चौड़ाई में डाला जा सकता है और सापेक्ष आसानी से कतरनी जा सकती है, यह घाव विद्युत परिणामित्र क्रोड के लिए एक उपयुक्त पदार्थ है। 2019 में अमेरिका के बाहर आकारहीन स्टील की कीमत लगभग $.95/पाउंड है, जबकि HiB ग्रेन -उन्मुख स्टील की कीमत लगभग $.86/पाउंड है। आकारहीन धातु परिणामित्र में परम्परागत विद्युत स्टील्स के एक तिहाई का मुख्य नुकसान हो सकता है।

लैमिनेशन कोटिंग्स

विद्युत स्टील को सामान्यतः लैमिनेशन के बीच विद्युत प्रतिरोध बढ़ाने, एड़ी की धाराओं को कम करने, [[जंग] या जंग के लिए प्रतिरोध प्रदान करने और शियरिंग (निर्माण) के दौरान स्नेहक के रूप में कार्य करने के लिए लेपित किया जाता है। विभिन्न कोटिंग्स, कार्बनिक अणु और अकार्बनिक हैं, और उपयोग की जाने वाली कोटिंग स्टील के अनुप्रयोग पर निर्भर करती है।[11] चयनित कोटिंग का प्रकार लैमिनेशन के ताप उपचार पर निर्भर करता है, क्या समाप्त लैमिनेशन तेल में डूबा होगा, और तैयार तंत्र का कार्य तापमान। बहुत प्रारंभिक अभ्यास प्रत्येक लैमिनेशन को कागज की एक लैमिनेशन या एक वार्निश कोटिंग के साथ इन्सुलेट करना था, लेकिन इसने क्रोड के समाचित कारक को कम कर दिया और क्रोड के अधिकतम तापमान को सीमित कर दिया।[12]

एएसटीएम ए 976-03 विद्युत स्टील के लिए विभिन्न प्रकार के कोटिंग का वर्गीकरण करता है।[13]

Classification Description[14] For Rotors/Stators Anti-stick treatment
C0 Natural oxide formed during mill processing No No
C2 Glass like film No No
C3 Organic enamel or varnish coating No No
C3A As C3 but thinner Yes No
C4 Coating generated by chemical and thermal processing No No
C4A As C4 but thinner and more weldable Yes No
C4AS Anti-stick variant of C4 Yes Yes
C5 High-resistance similar to C4 plus inorganic filler Yes No
C5A As C5, but more weldable Yes No
C5AS Anti-stick variant of C5 Yes Yes
C6 Inorganic filled organic coating for insulation properties Yes Yes


चुंबकीय गुण

विशिष्ट पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) (μr) विद्युत स्टील का वैक्यूम के 4,000 गुना है।[citation needed]

विद्युत स्टील के चुंबकीय गुण उष्मा उपचार पर निर्भर होते हैं, क्योंकि औसत क्रिस्टल आकार बढ़ने से शैथिल्य हानि कम हो जाती है। शैथिल्य लॉस एक मानक एपस्टीन फ्रेम द्वारा निर्धारित किया जाता है और, विद्युत स्टील के सामान्य ग्रेड के लिए, 60 हर्ट्ज और 1.5 टेस्ला (यूनिट) चुंबकीय क्षेत्र की मानक पर लगभग 2 से 10 वाट प्रति किलोग्राम (1 से 5 वाट प्रति पाउंड) तक हो सकता है।

विद्युत स्टील को अर्ध-संसाधित अवस्था में पहुंचाया जा सकता है ताकि अंतिम आकार को छेदक करने के बाद सामान्य रूप से आवश्यक 150-माइक्रोमीटर ग्रेन के आकार को बनाने के लिए अंतिम ताप उपचार लागू किया जा सके। पूरी तरह से संसाधित विद्युत स्टील सामान्यतः उन अनुप्रयोगों के लिए विद्युत इन्सुलेशन कोटिंग, पूर्ण ताप उपचार और परिभाषित चुंबकीय गुणों के साथ वितरित किया जाता है जहां छिद्रण विद्युत स्टील गुणों को महत्वपूर्ण रूप से कम नहीं करता है। अत्यधिक झुकने, गलत ऊष्मा उपचार, या यहां तक ​​कि किसी न किसी तरह से निपटने से विद्युत स्टील के चुंबकीय गुणों पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है और चुंबकत्व के कारण शोर भी बढ़ सकता है।[12]

विद्युत स्टील के चुंबकीय गुणों का परीक्षण अंतरराष्ट्रीय मानक एपस्टीन फ्रेम विधि का उपयोग करके किया जाता है।[15]

शीट विद्युत स्टील में चुंबकीय डोमेन के आकार को शीट की सतह को लेजर से या यंत्रवत् रूप से कम करके कम किया जा सकता है। यह इकट्ठे क्रोड में शैथिल्य के नुकसान को बहुत कम करता है।[16]

अनुप्रयोग

गैर-ग्रेन -उन्मुख विद्युत स्टील (एनजीओईएस) मुख्य रूप से घूर्णन उपकरण में उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, विद्युत् मोटर्स, जनरेटर और अधिक आवृत्ति और उच्च आवृत्ति रुपांतरक । दूसरी ओर, ग्रेन उन्मुख विद्युत स्टील (जीओईएस) का उपयोग परिणामित्र जैसे स्थैतिक उपकरणों में किया जाता है।[17]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Tong, Colin (2018). Introduction to Materials for Advanced Energy Systems. Springer. pp. 400–. ISBN 978-3-319-98002-7.
  2. ↑ Buschowl, K.H.J. et al. ed. (2001) Encyclopedia of Materials:Science and Technology. Elsevier. pp. 4807–4808. ISBN 0-08-043152-6
  3. ↑ Sidor, Y.; Kovac, F. (2005). "Contribution to modeling of decarburization process in electrical steels" (PDF). Вісник Львівського університету. Серія фізична. 38: 8–17.
  4. ↑ "ASTM A867". ASTM. Retrieved 1 December 2011.
  5. ↑ "Silicon Core Iron "A"". CarTech. Retrieved 1 December 2011.
  6. ↑ "Silicon Core Iron "A-FM"". CarTech. Retrieved 1 December 2011.
  7. ↑ 7.0 7.1 "CarTech® Silicon Core Iron "B-FM"". CarTech.
  8. ↑ "CarTech® Silicon Core Iron "C"". CarTech. Retrieved 21 November 2019.
  9. ↑ Niazi, A.; Pieri, J. B.; Berger, E.; Jouty, R. (1975). "Note on electromigration of grain boundaries in silicon iron". Journal of Materials Science. 10 (2): 361–362. Bibcode:1975JMatS..10..361N. doi:10.1007/BF00540359. S2CID 135740047.
  10. ↑ Vaughn, Eddie. "Single Ended vs. Push Pull: The Deep, Dark Secrets of Output Transformers" (PDF). Archived from the original (PDF) on 13 August 2006.
  11. ↑ Fink, Donald G. and Beatty, H. Wayne (1978) Standard Handbook for Electrical Engineers 11th ed. McGraw-Hill. pp. 4–111. ISBN 978-0070209749
  12. ↑ 12.0 12.1 Jump, Les (March 1981) Transformer Steel and Cores, Federal Pioneer BAT
  13. ↑ "ASTM A976 – 03(2008) Standard Classification of Insulating Coatings by Composition, Relative Insulating Ability and Application". ASTM A976 – 03(2008). ASTM.
  14. ↑ "Classification of Insulating Coating for Electrical Steel" (PDF). Retrieved 27 March 2013.
  15. ↑ IEC 60404-2
  16. ↑ de Lhorbe, Richard (June/July 1981) Steel No Lasers Here, Federal Pioneer BAT
  17. ↑ Electrical Steel Market Outlook. Commodity Inside. 15-02-2020.


बाहरी कड़ियाँ

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