Jak zmniejszyć utratę żelaza w silniku

Czynniki wpływające na podstawowe spożycie żelaza

Aby przeanalizować problem, musimy najpierw poznać kilka podstawowych teorii, które pomogą nam zrozumieć. Po pierwsze, musimy poznać dwa pojęcia. Jednym z nich jest przemienne namagnesowanie, które, mówiąc najprościej, występuje w rdzeniu żelaznym transformatora i w zębach stojana lub wirnika silnika; Jednym z nich jest właściwość magnesowania obrotowego, która jest wytwarzana przez jarzmo stojana lub wirnika silnika. Istnieje wiele artykułów, które zaczynają się od dwóch punktów i obliczają stratę żelaza silnika na podstawie różnych charakterystyk zgodnie z powyższą metodą rozwiązania. Eksperymenty wykazały, że blachy ze stali krzemowej wykazują następujące zjawiska pod wpływem namagnesowania dwóch właściwości:
Gdy gęstość strumienia magnetycznego jest poniżej 1,7 Tesli, strata histerezy spowodowana przez magnetyzację obrotową jest większa niż strata spowodowana przez magnetyzację przemienną; gdy jest wyższa niż 1,7 Tesli, sytuacja jest odwrotna. Gęstość strumienia magnetycznego jarzma silnika wynosi zazwyczaj od 1,0 do 1,5 Tesli, a odpowiadająca jej strata histerezy magnetyzacji obrotowej jest o około 45 do 65% większa niż strata histerezy magnetyzacji przemiennej.
Oczywiście powyższe wnioski są również stosowane i osobiście ich nie zweryfikowałem w praktyce. Ponadto, gdy pole magnetyczne w rdzeniu żelaznym ulega zmianie, indukuje się w nim prąd, zwany prądem wirowym, a straty spowodowane przez niego nazywane są stratami prądów wirowych. Aby zmniejszyć straty prądów wirowych, rdzeń żelazny silnika zwykle nie może być wykonany w postaci całego bloku i jest układany osiowo za pomocą izolowanych blach stalowych, aby utrudnić przepływ prądów wirowych. Konkretny wzór obliczeniowy zużycia żelaza nie będzie tutaj uciążliwy. Podstawowy wzór i znaczenie obliczenia zużycia żelaza Baidu będą bardzo jasne. Poniżej przedstawiono analizę kilku kluczowych czynników, które wpływają na nasze zużycie żelaza, dzięki czemu każdy może również wywnioskować problem w przód lub wstecz w praktycznych zastosowaniach inżynieryjnych.

Po omówieniu powyższego, dlaczego produkcja tłoczenia wpływa na zużycie żelaza? Charakterystyka procesu wykrawania zależy głównie od różnych kształtów maszyn wykrawających i określa odpowiedni tryb ścinania i poziom naprężenia zgodnie z potrzebami różnych typów otworów i rowków, zapewniając w ten sposób warunki płytkich obszarów naprężeń wokół obwodu laminowania. Ze względu na związek między głębokością a kształtem często jest on dotknięty ostrymi kątami, w takim stopniu, że wysokie poziomy naprężeń mogą powodować znaczną utratę żelaza w płytkich obszarach naprężeń, szczególnie na stosunkowo długich krawędziach ścinania w zakresie laminowania. W szczególności występuje głównie w obszarze pęcherzykowym, który często staje się przedmiotem badań w rzeczywistym procesie badawczym. Blachy ze stali krzemowej o niskiej stratności są często określane przez większe rozmiary ziarna. Uderzenie może powodować syntetyczne zadziory i rozrywające ścinanie na dolnej krawędzi arkusza, a kąt uderzenia może mieć znaczący wpływ na wielkość zadziorów i obszarów odkształceń. Jeśli strefa wysokiego naprężenia rozciąga się wzdłuż strefy odkształcenia krawędzi do wnętrza materiału, struktura ziarna w tych obszarach nieuchronnie ulegnie odpowiednim zmianom, zostanie skręcona lub pęknięta, a ekstremalne wydłużenie granicy nastąpi wzdłuż kierunku rozrywania. W tym momencie gęstość granicy ziarna w strefie naprężenia w kierunku ścinania nieuchronnie wzrośnie, co doprowadzi do odpowiedniego wzrostu utraty żelaza w tym obszarze. Tak więc w tym momencie materiał w obszarze naprężenia można uznać za materiał o wysokiej stracie, który spada na wierzch zwykłego laminowania wzdłuż krawędzi uderzenia. W ten sposób można określić rzeczywistą stałą materiału krawędzi, a rzeczywistą utratę krawędzi uderzenia można dodatkowo określić przy użyciu modelu utraty żelaza.
1.Wpływ procesu wyżarzania na utratę żelaza
Warunki wpływu utraty żelaza występują głównie w aspekcie blach ze stali krzemowej, a naprężenia mechaniczne i termiczne będą wpływać na blachy ze stali krzemowej, zmieniając ich rzeczywiste właściwości. Dodatkowe naprężenia mechaniczne będą prowadzić do zmian w utracie żelaza. Jednocześnie ciągły wzrost temperatury wewnętrznej silnika będzie również sprzyjał występowaniu problemów z utratą żelaza. Podjęcie skutecznych środków wyżarzania w celu usunięcia dodatkowych naprężeń mechanicznych będzie miało korzystny wpływ na zmniejszenie utraty żelaza wewnątrz silnika.

2. Przyczyny nadmiernych strat w procesach produkcyjnych

Arkusze ze stali krzemowej, jako główny materiał magnetyczny silników, mają znaczący wpływ na wydajność silnika ze względu na ich zgodność z wymaganiami projektowymi. Ponadto wydajność arkuszy ze stali krzemowej tego samego gatunku może się różnić w zależności od producenta. Wybierając materiały, należy dołożyć starań, aby wybierać materiały od dobrych producentów stali krzemowej. Poniżej przedstawiono kilka kluczowych czynników, które faktycznie wpłynęły na zużycie żelaza, a które zostały wcześniej napotkane.

Arkusz stali krzemowej nie został zaizolowany ani odpowiednio obrobiony. Tego typu problem można wykryć podczas procesu testowania arkuszy stali krzemowej, ale nie wszyscy producenci silników mają ten element testowy, a problem ten często nie jest dobrze rozpoznawany przez producentów silników.

Uszkodzona izolacja między arkuszami lub zwarcia między arkuszami. Ten typ problemu występuje podczas procesu produkcyjnego rdzenia żelaznego. Jeśli ciśnienie podczas laminowania rdzenia żelaznego jest zbyt wysokie, powodując uszkodzenie izolacji między arkuszami; Lub jeśli zadziory są zbyt duże po dziurkowaniu, można je usunąć przez polerowanie, co powoduje poważne uszkodzenie izolacji powierzchni dziurkowania; Po zakończeniu laminowania rdzenia żelaznego rowek nie jest gładki i stosuje się metodę pilnikowania; Alternatywnie, ze względu na czynniki takie jak nierówny otwór stojana i brak koncentryczności między otworem stojana a krawędzią gniazda maszyny, w celu korekty można zastosować toczenie. Konwencjonalne stosowanie tych procesów produkcji i przetwarzania silników ma w rzeczywistości znaczący wpływ na wydajność silnika, zwłaszcza na straty żelaza.

Podczas stosowania metod takich jak spalanie lub ogrzewanie elektrycznością w celu demontażu uzwojenia, może to spowodować przegrzanie rdzenia żelaznego, co skutkuje spadkiem przewodnictwa magnetycznego i uszkodzeniem izolacji między arkuszami. Problem ten występuje głównie podczas naprawy uzwojenia i silnika w procesie produkcji i przetwarzania.

Spawanie warstwowe i inne procesy mogą również powodować uszkodzenie izolacji pomiędzy warstwami, zwiększając straty prądów wirowych.
Niewystarczająca masa żelaza i niepełne zagęszczenie między arkuszami. Ostatecznym rezultatem jest to, że masa rdzenia żelaza jest niewystarczająca, a najbardziej bezpośrednim rezultatem jest to, że prąd przekracza tolerancję, podczas gdy może być faktem, że strata żelaza przekracza normę.
Powłoka na arkuszu stali krzemowej jest zbyt gruba, co powoduje, że obwód magnetyczny staje się zbyt nasycony. W tym momencie krzywa zależności między prądem jałowym a napięciem jest poważnie wygięta. Jest to również kluczowy element w procesie produkcji i przetwarzania arkuszy stali krzemowej.

Podczas produkcji i obróbki rdzeni żelaznych orientacja ziaren powierzchni mocującej blachę ze stali krzemowej do dziurkowania i cięcia może ulec uszkodzeniu, co prowadzi do zwiększenia strat w żelazie przy tej samej indukcji magnetycznej. W przypadku silników o zmiennej częstotliwości należy również uwzględnić dodatkowe straty w żelazie spowodowane przez harmoniczne. Jest to czynnik, który należy kompleksowo uwzględnić w procesie projektowania.

Oprócz powyższych czynników, wartość projektowa strat żelaza w silniku powinna opierać się na rzeczywistej produkcji i obróbce rdzenia żelaznego, a także należy dołożyć wszelkich starań, aby zapewnić, że wartość teoretyczna odpowiada wartości rzeczywistej. Charakterystyczne krzywe dostarczane przez ogólnych dostawców materiałów są mierzone metodą cewki kwadratowej Epsteina, ale kierunek magnesowania różnych części w silniku jest różny, a ta specjalna strata żelaza wirującego nie może być obecnie brana pod uwagę. Może to prowadzić do różnego stopnia niespójności między wartościami obliczonymi i zmierzonymi.

Metody ograniczania strat żelaza w projektowaniu inżynieryjnym
Istnieje wiele sposobów na zmniejszenie zużycia żelaza w inżynierii, a najważniejszą rzeczą jest dostosowanie leków do sytuacji. Oczywiście nie chodzi tylko o zużycie żelaza, ale także o inne straty. Najbardziej podstawowym sposobem jest poznanie przyczyn dużej utraty żelaza, takich jak wysoka gęstość magnetyczna, wysoka częstotliwość lub nadmierne lokalne nasycenie. Oczywiście, w normalny sposób, z jednej strony, konieczne jest podejście do rzeczywistości tak blisko, jak to możliwe od strony symulacji, a z drugiej strony, proces jest łączony z technologią, aby zmniejszyć dodatkowe zużycie żelaza. Najczęściej stosowaną metodą jest zwiększenie wykorzystania dobrych blach ze stali krzemowej, a niezależnie od kosztów, można wybrać importowaną stal superkrzemową. Oczywiście, rozwój krajowych nowych technologii energetycznych również napędzał lepszy rozwój w górnym i dolnym biegu rzeki. Krajowe huty stali również wprowadzają na rynek specjalistyczne produkty ze stali krzemowej. Genealogia ma dobrą klasyfikację produktów dla różnych scenariuszy zastosowań. Oto kilka prostych metod, z którymi można się spotkać:

1. Zoptymalizuj obwód magnetyczny

Optymalizacja obwodu magnetycznego, mówiąc precyzyjnie, to optymalizacja sinusa pola magnetycznego. Jest to kluczowe, nie tylko dla silników indukcyjnych o stałej częstotliwości. Silniki indukcyjne o zmiennej częstotliwości i silniki synchroniczne są kluczowe. Kiedy pracowałem w przemyśle maszyn tekstylnych, wykonałem dwa silniki o różnej wydajności, aby obniżyć koszty. Oczywiście najważniejszą rzeczą była obecność lub brak skośnych biegunów, co skutkowało niespójnymi sinusoidalnymi charakterystykami pola magnetycznego szczeliny powietrznej. Ze względu na pracę przy dużych prędkościach, strata żelaza stanowi dużą część, co skutkuje znaczną różnicą strat między dwoma silnikami. Na koniec, po kilku wstecznych obliczeniach, różnica strat żelaza silnika w algorytmie sterowania wzrosła ponad dwukrotnie. Przypomina to również wszystkim o łączeniu algorytmów sterowania podczas ponownego tworzenia silników z regulacją prędkości o zmiennej częstotliwości.

2. Zmniejsz gęstość magnetyczną
Zwiększenie długości rdzenia żelaznego lub zwiększenie powierzchni przewodnictwa magnetycznego obwodu magnetycznego w celu zmniejszenia gęstości strumienia magnetycznego, ale ilość żelaza użytego w silniku odpowiednio wzrasta;

3. Zmniejszenie grubości wiórów żelaznych w celu zmniejszenia strat prądu indukowanego
Zastąpienie walcowanych na gorąco blach krzemowych walcowanymi na zimno blachami krzemowymi może zmniejszyć grubość blach krzemowych, ale cienkie wióry żelazne zwiększą liczbę wiórów żelaznych oraz koszty produkcji silników;

4. Zastosowanie zimnowalcowanych blach ze stali krzemowej o dobrej przewodności magnetycznej w celu zmniejszenia strat histerezy;
5. Zastosowanie powłoki izolacyjnej z wiórów żelaznych o wysokiej wydajności;
6.Obróbka cieplna i technologia produkcji
Naprężenie szczątkowe po obróbce wiórów żelaznych może poważnie wpłynąć na utratę silnika. Podczas obróbki blach ze stali krzemowej kierunek cięcia i naprężenie ścinające przy wykrawaniu mają znaczący wpływ na utratę rdzenia żelaznego. Cięcie wzdłuż kierunku walcowania blachy ze stali krzemowej i przeprowadzanie obróbki cieplnej na blasze ze stali krzemowej może zmniejszyć straty o 10% do 20%.