Slide 1

Elektrotechnikai lemezek
mágneses vizsgálata
Szerzők:
Földi József - Fodor István - Narancsik Zsolt

1


Slide 2

Tartalom
 Alapfogalmak
 Elektrotechnikai acélok felosztása
 Elektrotechnikai acélokra vonatkozó
szabványok bemutatása
 Dekarbonizáló hőkezelés
 Mágneses tulajdonságok vizsgálata

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

2


Slide 3

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


Slide 4

Mágneses térerősség
 A H mágneses térerősség (gerjesztés) egy l

hosszúságú sűrűn tekercselt n menetes tekercs
(szolenoid) belsejében:
H 

n I
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


Slide 5

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


Slide 6

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


Slide 7

Mágneses hiszterézis görbe

 A hiszterézisgörbe által bezárt terület

arányos a vasanyag átmágnesezéséhez
szükséges energiával.

 A váltakozó irányú gerjesztéssel elvesző
energia, a hiszterézisveszteség hővé
alakul át.

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

7


Slide 8

Transzformátor működési elve
A transzformátorban kétféle veszteség lép fel:
-vasveszteség
-tekercs (réz-) veszteség.

Hatásfok: η=P2/P1<1
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

8


Slide 9

A mágneses tulajdonságokat befolyásoló tényezők
Az elektromágneses eszközök működése
szempontjából a vasmag következő jellemzői
rendkívül fontosak:
 a vasmag geometriája (keresztmetszetek,
hosszok)
 a légrés mérete
 a vasmag mágneses tulajdonságai
 a működési hőmérséklet (a mágneses
tulajdonságok ugyanis hőmérséklet függőek)
 a villamos vezetőképesség

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

9


Slide 10

Elektrotechnikai acélok felosztása
Az elektrotechnikai acélok két acéltípusra
oszthatók fel:

-Transzformátor acélokra
-Dinamóacélokra.

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

10


Slide 11

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

11


Slide 12

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

12


Slide 13

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

13


Slide 14

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

14


Slide 15

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

15


Slide 16

Elektrotechnikai lemezek szállítási állapota
Az ISD DUNAFERR félkész állapotú szalagokat szállít
a megrendelőinek.

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

16


Slide 17

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

17


Slide 18

Dekarbonizáló kemence

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

18


Slide 19

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

19


Slide 20

Dekarbonizációs hőkezelési diagram

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

20


Slide 21

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

21


Slide 22

„Fésű”

 A fésűben elhelyezkedő
Epstein lemezek ill.
járomlemezek.

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

22


Slide 23

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

23


Slide 24

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

24


Slide 25

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

25


Slide 26

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

26


Slide 27

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

27


Slide 28

Epstein keret

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

28


Slide 29

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

29


Slide 30

Brockhaus MPG 100 D

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

30


Slide 31

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

31


Slide 32

Próbaátvétel vonalkóddal
-Próbatest adatait
vonalkódban
-Próbatest adatai
azonnal a
rendszerünkbe
kerülnek
-Lotus Notes
program
támogatás
-Saját fejlesztés

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

32


Slide 33

Berendezés Epstein kerete

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

33


Slide 34

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

34


Slide 35

Járom mérőegység

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

35


Slide 36

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

36


Slide 37

Vizsgálat

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

37


Slide 38

Vizsgálati jegyzőkönyv 1

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

38


Slide 39

Vizsgálati jegyzőkönyv

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

39


Slide 40

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

40


Slide 41

Wattveszteség görbe

AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

41


Slide 42

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

42


Slide 43

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

43


Slide 44

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

44


Slide 45

Köszönöm a figyelmüket!
További információ:
Földi József, [email protected]
Narancsik Zsolt, [email protected]
Fodor István, [email protected]
AVKL - Mechanikai Anyagvizsgáló Főosztály

45