Transcript Elektrotechnikai lemezek mágneses vizsgálata Szerzők: Földi József - Fodor István - Narancsik Zsolt Tartalom  Alapfogalmak  Elektrotechnikai acélok felosztása  Elektrotechnikai acélokra vonatkozó szabványok bemutatása  Dekarbonizáló hőkezelés 

Elektrotechnikai lemezek
mágneses vizsgálata
Szerzők:
Földi József - Fodor István - Narancsik Zsolt
1
Tartalom
 Alapfogalmak
 Elektrotechnikai acélok felosztása
 Elektrotechnikai acélokra vonatkozó
szabványok bemutatása
 Dekarbonizáló hőkezelés
 Mágneses tulajdonságok vizsgálata
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
2
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
3
Mágneses térerősség
 A H mágneses térerősség (gerjesztés) egy l
hosszúságú sűrűn tekercselt n menetes tekercs
(szolenoid) belsejében:
n I
H
l
 A mágneses indukció (B) és a mágneses térerősség
(H) hányadosaként képezhető anyagi állandó, a
mágneses permeabilitás (µ )
B=µH
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
4
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
5
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
6
Elektrotechnikai acélok felosztása
Az elektrotechnikai acélok két acéltípusra
oszthatók fel:
-Transzformátor acélokra
-Dinamóacélokra.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
7
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
8
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
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
9
Kisajtolt álló-és forgórész
A vevő a tekercsből a
képeken látható
alkatrészeket kisajtolja,
hőkezeli, majd összeállítja
belőlük az álló- és
forgórészt.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
10
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
11
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)
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
12
Elektrotechnikai lemezek szállítási állapota
Az ISD DUNAFERR nem irányított szemcsézetű, félkész
állapotú szalagokat szállít a megrendelőinek.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
13
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
14
Dekarbonizáló kemence
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
15
Dekarbonizáló hőkezelés
200 °C/h felfűtés
2 h hőntartás
120 °C/h hűtés 550°C-ig.
°C
800
600
550
400
20%H2
80%N2
H2O
N2
200
1
2
3
4
5
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
N2
6
7
8
h
16
Dekarbonizációs hőkezelési diagram
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
17
Laboratóiumban végzett
dekarbonizáló hőkezelésreferenciaállapot
 Nálunk 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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
18
„Fésű”
 A fésűben elhelyezkedő
Epstein lemezek ill.
járomlemezek.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
19
Dekarbonizáló kemence
Gáz vezérlő- és ellátó
egység részei:
-vezérlő egység
-2 db nitrogén,
1 db formálógáz, 1 db
propán-bután palack.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
20
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
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
21
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
22
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
23
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
24
Epstein keret
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
25
Járom (SST, Yoke)
A járom vizsgálathoz irányonként
egy darab 150x150 mm méretű
lemez szükséges.
Mindkét mérési módszernél
azonosak a meghatározandó
mágneses értékek.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
26
Brockhaus MPG 100 D
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
27
Vizsgálat
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
28
Próbaátvétel vonalkóddal
-Próbatest adatait
vonalkódban
-Próbatest adatai
azonnal a
rendszerünkbe
kerülnek
-Lotus Notes
program
támogatás
-Saját fejlesztés
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
29
Berendezés Epstein kerete
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
30
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
31
Járom mérőegység
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
32
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
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
33
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
34
Vizsgálati jegyzőkönyv 1
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
35
Vizsgálati jegyzőkönyv
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
36
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
37
Wattveszteség görbe
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
38
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.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
39
Stabilitás vizsgálat 2006.12 hónap óta
100,4
Első mérés a 100%
100,3
100,2
100,1
100
99,9
99,8
2500 A/m
5000 a/m
10000 A/m
1.5 T
100%
99,7
99,6
99,5
99,4
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
40
Megoldandó feladatok
A folyamatosan növekvő vizsgálati
darabszám miatt a jövőben megoldandó
feladat, kivágó szerszám, tervezése
illetve kivitelezése, a próbatestek
méretpontossága illetve síkkifekvésének
javítása céljából.
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
41
Köszönöm a figyelmüket!
További információ:
Földi József, [email protected]
Narancsik Zsolt, [email protected]
Fodor István, [email protected]
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály
42