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Elektroblech ist der bedeutendste weichmagnetische Werkstoff für Magnetkerne Es wird nach seinen Eigenschaften unterteil

Elektroblech

Elektroblech ist der bedeutendste weichmagnetische Werkstoff für Magnetkerne. Es wird nach seinen Eigenschaften unterteilt in:

  • kornorientierte Werkstoffe, je nach Verwendungszweck auch Transformatoren- oder Kernblech genannt, und
  • nicht-kornorientierte Werkstoffe, auch Dynamo- oder Motorenblech genannt.
EN 10106
Bereich Halbzeug aus Stahl
Titel Kaltgewalztes nicht kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand
Letzte Ausgabe 2015
EN 10107
Bereich Halbzeug aus Stahl
Titel Kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand
Letzte Ausgabe 2015

Elektroblech und -band bezeichnet im engeren Sinn kaltgewalztes Band aus Eisen-Silizium-Legierungen, darüber hinaus auch die daraus geschnittenen oder gestanzten Blechlamellen, die zur Herstellung von magnetischen Kreisen für elektrische Maschinen verwendet werden, also von Eisenkernen für:

Die magnetischen, physikalischen und sonstigen Anforderungen an den Werkstoff werden in den folgenden Normen beschrieben:

  • EN 10106: „Kaltgewalztes nicht kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand“ und
  • EN 10107: „Kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand“.

Funktion Bearbeiten

Eisenkerne aus Vollmaterial sind bei Maschinen und Transformatoren kaum sinnvoll nutzbar, denn unter dem Einfluss veränderlicher Magnetfelder entstehen Wirbelströme. Statt elektrische Leistung zu übertragen, wird der Kern durch Wirbelströme mit zunehmender Frequenz heiß. Um dies zu vermeiden, werden Eisenkerne für elektrische Maschinen ausschließlich als lamellierte und isolierte Bleche in Paketen oder als gewickelte Schnittbandkerne ausgeführt. Eine entsprechende Ausführung wird auch als geblecht bezeichnet.

Weichmagnetische Materialien bilden unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes einen Magneten und gehen nach dem Abschalten des Feldes großteils wieder in den unmagnetischen Zustand über. Einfaches Dynamoblech IV konnte magnetisch mit maximal 1,2 Tesla (= 12.000 Gauß) ausgenutzt werden. Weiterentwickelte Eisen-Silizium-Legierungen Eisensilicid ermöglichen Flussdichten bis etwa 1,75 T.

Ausführungsformen Bearbeiten

Standardkerne werden aus gestanzten Einzelblechen hergestellt, die früher durch einseitig aufgeklebte Papierschichten, in modernerer Form durch chemisch aufgebrachte Phosphatierungsschichten isoliert sind. Die Blechstärke für normale Anwendungen ist häufig bei 0,5 mm. Für elektrische Übertrager von höheren Frequenzen oder besonders verlustarme Geräte werden dünnere Bleche mit 0,35 mm Stärke verwendet. Schnittband- und Ringkerne werden oft aus noch dünneren und ebenfalls isolierten Bändern gewickelt.

„E-I“ mit abwechselnder Schichtung

Ein klassischer und viel verwendeter Blechschnitt speziell für Transformatoren ist der EI-Kern. Bei jedem Stanzvorgang fallen jeweils zwei E und zwei I heraus und es entsteht so gut wie kein Abfall. Deshalb wird dieser Schnitt auch als der abfalllose EI-Schnitt bezeichnet. Die Bleche lassen sich einseitig oder wechselseitig schichten. Für Netztrafos und Gegentaktübertrager werden die Bleche wechselseitig geschichtet, d. h., es werden abwechselnd E und I einmal von links und dann von rechts in den Spulenkörper geschoben. Dadurch wird der Luftspalt minimiert. Wird nur einseitig geschichtet, lässt sich ein definierter Luftspalt einbauen, der für Netzsiebdrosseln und für Eintakt-Übertrager notwendig ist.

Kreisförmige Blechschnitte für Motoren und Generatoren haben üblicherweise Aussparungen, die bei Aufeinanderschichtung die Nuten für die Bewickelung mit isoliertem Kupferdraht für die Spulen ergeben, sowie auch den mittigen Kreisausschnitt für die Achswelle.

Backlackblech Bearbeiten

Die Bleche können mit einer speziellen Beschichtung (Backlack) versehen werden, so dass Blechstapel später durch Erhitzen oder Lösemittel miteinander verbacken werden. Der Zweck ist eine bessere mechanische Festigkeit und ggf. eine Verringerung der Geräuschentwicklung durch die von Magnetostriktion hervorgerufene Vibration. Diese Methode wird häufig als Alternative zum vollständigen Tränken bzw. Vergießen angewandt.

Material Bearbeiten

Elektrobleche bestehen meist aus einer Eisen-Silizium-Legierung (Siliziumanteil ca. 3 %). Während der nichtkornorientierte Werkstoff in der Blechebene möglichst isotrope magnetische Eigenschaften hat und demzufolge vorzugsweise für rotierende Maschinen Verwendung findet, wird beim kornorientierten Werkstoff durch mehrere aufeinander folgende Walz- und Glühbehandlungen eine Kornorientierung (Textur) erzeugt. Durch diese gezielt eingebrachte Anisotropie im Werkstoff verringern sich bei entsprechender Magnetisierungsrichtung die Ummagnetisierungsverluste und die relative Permeabilitätszahl steigt. Mit diesem texturierten Werkstoff kann man daher, verglichen mit nichtkornorientierten Werkstoffen, Transformatoren fertigen, die bei höherem Wirkungsgrad eine geringere Baugröße haben.

In der nachfolgenden Tabelle sind exemplarisch die Verhältnisse für M- und MD-Kerne auf die Kerngröße M 102 B/MD 102 B und 50 Hz bezogen dargestellt. Zum Vergleich ist auch noch ein SM-Schnittbandkern aufgeführt. Bei allen Kerngrößen ist der Spulenkörpertyp gleich.

Materialwerte
Bezeichnung des Kernmaterials Verluste pro Kilogramm Eisen
(bei f=50 Hz, Bpk=1.5T) 		Blechstärke Maximale Induktion übertragbare Leistung
(Kernschnitt)
M 530-50 A 5,30 W 0,50 mm 1,31 T 198 VA (M 102 B)
M 400-50 A 4,00 W 0,50 mm 1,39 T 215 VA (M 102 B)
M 330-35 A 3,30 W 0,35 mm 1,41 T 224 VA (M 102 B)
M 111-35 N 1,11 W 0,35 mm 1,64 T 271 VA (M 102 B)
M 111-35 N 1,11 W 0,35 mm 1,65 T 320 VA (MD 102 B)
TRAFOPERM 1,11 W 0,30 mm 1,78 T 300 VA (SM 102 B)

Literatur Bearbeiten

  • Hans Fischer: Werkstoffe in der Elektrotechnik. 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München Wien, 1982, ISBN 3-446-13553-7
  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. https://www.blechrohreprofile.de/blechumformtechnik-fachartikel/alternativen-zum-elektroblech_28719_de/ Vacuumschmelze Hanau: Alternativen zum Elektroblech in UMFORMtechnik, Oktober 2014.
  2. Gerhard Haas: Was Sie schon immer über Trafos, Siebdrosseln und NF-Übertragern wissen wollten
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Veröffentlichungsdatum:
Elektroblech ist der bedeutendste weichmagnetische Werkstoff fur Magnetkerne Es wird nach seinen Eigenschaften unterteilt in kornorientierte Werkstoffe je nach Verwendungszweck auch Transformatoren oder Kernblech genannt und nicht kornorientierte Werkstoffe auch Dynamo oder Motorenblech genannt EN 10106Bereich Halbzeug aus StahlTitel Kaltgewalztes nicht kornorientiertes Elektroblech und band im schlussgegluhten ZustandLetzte Ausgabe 2015EN 10107Bereich Halbzeug aus StahlTitel Kornorientiertes Elektroblech und band im schlussgegluhten ZustandLetzte Ausgabe 2015 Elektroblech und band bezeichnet im engeren Sinn kaltgewalztes Band aus Eisen Silizium Legierungen daruber hinaus auch die daraus geschnittenen oder gestanzten Blechlamellen die zur Herstellung von magnetischen Kreisen fur elektrische Maschinen verwendet werden also von Eisenkernen fur Dynamos Elektromotoren Transformatoren Relais Schaltschutzen Drosselspulen Zundspulen Stromzahlern und steuerbaren Ablenkmagneten Die magnetischen physikalischen und sonstigen Anforderungen an den Werkstoff werden in den folgenden Normen beschrieben EN 10106 Kaltgewalztes nicht kornorientiertes Elektroblech und band im schlussgegluhten Zustand und EN 10107 Kornorientiertes Elektroblech und band im schlussgegluhten Zustand Inhaltsverzeichnis 1 Funktion 2 Ausfuhrungsformen 3 Backlackblech 4 Material 5 Literatur 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseFunktion BearbeitenEisenkerne aus Vollmaterial sind bei Maschinen und Transformatoren kaum sinnvoll nutzbar denn unter dem Einfluss veranderlicher Magnetfelder entstehen Wirbelstrome Statt elektrische Leistung zu ubertragen wird der Kern durch Wirbelstrome mit zunehmender Frequenz heiss Um dies zu vermeiden werden Eisenkerne fur elektrische Maschinen ausschliesslich als lamellierte und isolierte Bleche in Paketen oder als gewickelte Schnittbandkerne ausgefuhrt Eine entsprechende Ausfuhrung wird auch als geblecht bezeichnet Weichmagnetische Materialien bilden unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes einen Magneten und gehen nach dem Abschalten des Feldes grossteils wieder in den unmagnetischen Zustand uber Einfaches Dynamoblech IV konnte magnetisch mit maximal 1 2 Tesla 12 000 Gauss ausgenutzt werden Weiterentwickelte Eisen Silizium Legierungen Eisensilicid ermoglichen Flussdichten bis etwa 1 75 T Ausfuhrungsformen BearbeitenStandardkerne werden aus gestanzten Einzelblechen hergestellt die fruher durch einseitig aufgeklebte Papierschichten in modernerer Form durch chemisch aufgebrachte Phosphatierungsschichten isoliert sind Die Blechstarke fur normale Anwendungen ist haufig bei 0 5 mm Fur elektrische Ubertrager von hoheren Frequenzen oder besonders verlustarme Gerate werden dunnere Bleche mit 0 35 mm Starke verwendet Schnittband und Ringkerne werden oft aus noch dunneren und ebenfalls isolierten Bandern gewickelt nbsp E I mit abwechselnder SchichtungEin klassischer und viel verwendeter Blechschnitt speziell fur Transformatoren ist der EI Kern Bei jedem Stanzvorgang fallen jeweils zwei E und zwei I heraus und es entsteht so gut wie kein Abfall Deshalb wird dieser Schnitt auch als der abfalllose EI Schnitt bezeichnet Die Bleche lassen sich einseitig oder wechselseitig schichten Fur Netztrafos und Gegentaktubertrager werden die Bleche wechselseitig geschichtet d h es werden abwechselnd E und I einmal von links und dann von rechts in den Spulenkorper geschoben Dadurch wird der Luftspalt minimiert Wird nur einseitig geschichtet lasst sich ein definierter Luftspalt einbauen der fur Netzsiebdrosseln und fur Eintakt Ubertrager notwendig ist Kreisformige Blechschnitte fur Motoren und Generatoren haben ublicherweise Aussparungen die bei Aufeinanderschichtung die Nuten fur die Bewickelung mit isoliertem Kupferdraht fur die Spulen ergeben sowie auch den mittigen Kreisausschnitt fur die Achswelle Backlackblech BearbeitenDie Bleche konnen mit einer speziellen Beschichtung Backlack versehen werden so dass Blechstapel spater durch Erhitzen oder Losemittel miteinander verbacken werden Der Zweck ist eine bessere mechanische Festigkeit und ggf eine Verringerung der Gerauschentwicklung durch die von Magnetostriktion hervorgerufene Vibration Diese Methode wird haufig als Alternative zum vollstandigen Tranken bzw Vergiessen angewandt Material BearbeitenElektrobleche bestehen meist aus einer Eisen Silizium Legierung Siliziumanteil ca 3 1 Wahrend der nichtkornorientierte Werkstoff in der Blechebene moglichst isotrope magnetische Eigenschaften hat und demzufolge vorzugsweise fur rotierende Maschinen Verwendung findet wird beim kornorientierten Werkstoff durch mehrere aufeinander folgende Walz und Gluhbehandlungen eine Kornorientierung Textur erzeugt Durch diese gezielt eingebrachte Anisotropie im Werkstoff verringern sich bei entsprechender Magnetisierungsrichtung die Ummagnetisierungsverluste und die relative Permeabilitatszahl steigt Mit diesem texturierten Werkstoff kann man daher verglichen mit nichtkornorientierten Werkstoffen Transformatoren fertigen die bei hoherem Wirkungsgrad eine geringere Baugrosse haben In der nachfolgenden Tabelle sind exemplarisch die Verhaltnisse fur M und MD Kerne auf die Kerngrosse M 102 B MD 102 B und 50 Hz bezogen dargestellt Zum Vergleich ist auch noch ein SM Schnittbandkern aufgefuhrt Bei allen Kerngrossen ist der Spulenkorpertyp gleich 2 Materialwerte Bezeichnung des Kernmaterials Verluste pro Kilogramm Eisen bei f 50 Hz Bpk 1 5T Blechstarke Maximale Induktion ubertragbare Leistung Kernschnitt M 530 50 A 5 30 W 0 50 mm 1 31 T 198 VA M 102 B M 400 50 A 4 00 W 0 50 mm 1 39 T 215 VA M 102 B M 330 35 A 3 30 W 0 35 mm 1 41 T 224 VA M 102 B M 111 35 N 1 11 W 0 35 mm 1 64 T 271 VA M 102 B M 111 35 N 1 11 W 0 35 mm 1 65 T 320 VA MD 102 B TRAFOPERM 1 11 W 0 30 mm 1 78 T 300 VA SM 102 B Literatur BearbeitenHans Fischer Werkstoffe in der Elektrotechnik 2 Auflage Carl Hanser Verlag Munchen Wien 1982 ISBN 3 446 13553 7 Gunter Springer Fachkunde Elektrotechnik 18 Auflage Verlag Europa Lehrmittel Wuppertal 1989 ISBN 3 8085 3018 9Weblinks BearbeitenAusfuhrliches Merkblatt uber Elektroband und blech als PDF Datei 900 kB von https www stahl online deEinzelnachweise Bearbeiten https www blechrohreprofile de blechumformtechnik fachartikel alternativen zum elektroblech 28719 de Vacuumschmelze Hanau Alternativen zum Elektroblech in UMFORMtechnik Oktober 2014 Gerhard Haas Was Sie schon immer uber Trafos Siebdrosseln und NF Ubertragern wissen wollten Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Elektroblech amp oldid 235343816 Backlackblech