Магнитопроводы трансформаторов низкой частоты (50 Гц) выполняются обычно из листовой электротехнической стали, содержащей от 0,5 до 5% кремния (Si), до 1% углерода (С), остальное железо (F). Ввиду того, что их потери с повышением частоты значительно возрастают, они обычно применяются в пределах не выше звуковых частот.
Марки электротехнических сталей, выпускаемых согласно ГОСТ 802-58, обозначаются буквой Э, что означает электросталь. Первая цифра указывает на средний процент содержания кремния, вторая характеризует электромагнитные свойства: цифра 1—потери обычные, 2 — пониженные, 3 — совсем малые, 4 — нормальные при 400 Гц. Вторые цифры 5 и 6 говорят о повышенной магнитной проницаемости в слабых полях (менее 0,01 ав/см), 7 и 8 — в средних полях (0,1—10 ав/см). Третья цифра 0 указывает, что сталь холоднокатаная текстурованная. Третья и четвертая — 00 — обозначают сталь холоднокатаную малотекстурованную. Буква А после цифр обозначает особо низкие удельные потери. Для стали повышенной точности проката и отделки поверхности в конце вводится буква П.
Холоднокатаные стали Э310—Э380, помимо кремния (3—3,25%) и углерода (0,0003%), содержат серу (0,003%), марганец и фосфор (менее 0,1%,). Эти стали отличаются от других тем, что имеют высокую проницаемость вдоль проката и пониженную поперек проката.
Одним из основных параметров стали являются потери в стали, состоящие из потерь на гистерезис, на вихревые токи и на последействие. Потери на гистерезис — это работа, затрачиваемая на перемагничивание стали. Обычно принимают, что потерн на гистерезис не зависят от толщины листа, но при прокате листа 0,2 мм и тоньше сталь уплотняется (так как доводка до требуемых величин и для горячекатаных сталей производится на холодных листах) и потери на гистерезис увеличиваются. Потери на гистерезис на один цикл перемагничивания (при постоянной индукции) в пределе 10—20-кратного изменения частоты (50 — 1000 Гц) практически можно считать постоянными. Следовательно, при отнесении к единице времени (1 сек) они увеличиваются пропорционально увеличению частоты.
Вихревыми токами называются токи, появляющиеся в стали под действием э. д. с., наводимой магнитным потоком (в плоскостях, перпендикулярных направлению потока). Эти токи приводят к потерям. С уменьшением толщины пластины уменьшается э. д. с. пластины и увеличивается омическое сопротивление стали. Общие потери в стали магнитопровода на вихревые токи снижаются примерно пропорционально уменьшению толщины пластины. Но токи могут замыкаться и в толще магнитопровода через контактирующие поверхности пластин, поэтому между пластинами должна быть изоляция, особенно при увеличении ширины пластин и повышении индукции. Помимо толщины листов, на величину вихревых токов и потерь влияет омическое сопротивление стали (не смешивать с магнитным сопротивлением). Омическое сопротивление стали (как и провода) в Омах соответствует сопротивлению 1 м длины при сечении 1 мм2. С увеличением процентного содержания кремния увеличивается омическое сопротивление стали. Потери увеличиваются пропорционально квадрату повышения частоты.
Потери на последействие вызываются магнитной вязкостью материала и зависят от обработки ферромагнитных материалов. Определяются они по разности между общими потерями и потерями на гистерезис и на вихревые токи. С увеличением частоты эти потери пропорционально увеличиваются. Полные активные потери электротехнических сталей при изменениях индукции (в пределах рабочих значений) изменяются пропорционально квадрату индукции, при индукциях ниже 0,5—0,7 тл они несколько завышаются против этого соотношения. Полные активные потери в стали и реактивная составляющая определяют величину тока намагничивания. В таблице 1 приведены активные потери при частоте 50 Гц для основных электротехнических сталей.
Таблица 1 - Активные потери для основных электротехнических сталей при частоте 50 Гц
| Марка стали | Толщина листа, мм | Удельные потери, Вт/кг, при В, тл | Индукция В, тл, при 300 ав/см | ||
1,0 | 1,5 | 1,7 | |||
| Э11-Э12 | 1,0 | 5,8—5,5 | 13,4—12,5 | — | 2,0—1,98 |
| Э11—Э13 | 0,5 | 3,3—2,8 | 7,7—6,5 | — | 2,0—1,98 |
| Э21— Э22 | 0,5 | 2,5-2,2 | 6,1—5,3 | — | 1,95 |
| Э31—Э32 | 0,5 | 2,0—1,8 | 4,4—3,9 | — | 1,94—1,92 |
| Э31— Э32 | 0,35 | 1,6—1,4 | 3,6—3.2 | — | 1,92 |
| Э41—Э42 | 0,5 | 1,55—1,4 | 3,5—3,1 | — | 1,90—1,89 |
| Э43—Э43А | 0,5 | 1,25—1,15 | 2,9—2,7 | — | 1,89 |
| Э41—Э42 | 0,35 | 1,35—1 ,2 | 3,0—2,8 | — | 1,90—1,89 |
| Э43—Э43А | 0,35 | 1,05 0,9 | 2,5—2,2 | — | 1,89 |
| Э310—Э320 | 0,5 | 1,1—0,95 | 2,45—2,1 | 3,2—2,8 | 1,98—2,0 |
| ЭЗЗ0 | 0,5 | 0,8 | 1,75 | 2,5 | 2,0 |
| Э310—Э320 | 0,35 | 0.8-0,7 | 1,75—1,5 | 2,5—2,2 | 1,98—2,0 |
| Э330—Э330А | 0,35 | 0,6-0,5 | 1.3—1,1 | 1,9—1,6 | 2,0 |
Примечание. Сдвоенные данные соответствуют: левые — левым маркам, правые — правым маркам. В изделиях ширпотреба применяются листы сталей толщиной 1,0; 0,5; 0,35 мм различных марок. В бытовой радиоприемной аппаратуре для силовых трансформаторов, дросселей, трансформаторов кадров (в телевизорах) применяют в основном марки сталей Э41, Э42 (реже Э43), Э310, Э320 толщиной 0,35 мм (редко 0,5 мм). В трансформаторах, применяемых в технике для различных устройств и работающих в основном при постоянном значении питающего напряжения, целесообразно применять указанные выше марки и дополнительно Э43, Э43А, Э330, Э330А. Применять следует стали толщиной 0,35 мм. В устройствах автоматики, телеизмерений с применением частоты 200, 400, 1000 Гц следует применять марки Э44, Э340, рекомендуется толщиной 0,2 мм. Эти стали применяют также в трансформаторах усилителей звуковых частот. Помимо этих марок, имеются марки Э1100—Э3200, близкие по своим параметрам к маркам Э11—Э32. Для трансформаторов малой мощности они не применяются.
