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 namagnesowanie przemienne, które, mówiąc najprościej, zachodzi w żelaznym rdzeniu transformatora oraz w zębach stojana lub wirnika silnika; Jedną z nich jest właściwość magnesowania obrotowego, wytwarzana przez jarzmo stojana lub wirnika silnika. Istnieje wiele artykułów, które zaczynają się od dwóch punktów i obliczają straty żelaza w silniku na podstawie różnych charakterystyk, zgodnie z powyższą metodą rozwiązania. Doświadczenia wykazały, że blachy ze stali krzemowej pod wpływem namagnesowania wykazują następujące zjawiska o dwóch właściwościach:
Gdy gęstość strumienia magnetycznego jest niższa niż 1,7 Tesli, strata histerezy spowodowana namagnesowaniem obrotowym jest większa niż strata spowodowana namagnesowaniem przemiennym; 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 odpowiednia strata histerezy magnesowania obrotowego jest o około 45 do 65% większa niż strata histerezy magnesowania przemiennego.
Oczywiście powyższe wnioski również są wykorzystywane, a ja osobiście ich nie weryfikowałem w praktyce. Ponadto, gdy zmienia się pole magnetyczne w żelaznym rdzeniu, indukuje się w nim prąd zwany prądem wirowym, a spowodowane przez niego straty nazywane są stratami wirowymi. Aby zmniejszyć straty prądów wirowych, żelaznego rdzenia silnika zwykle nie można złożyć w cały blok i jest on ułożony osiowo za pomocą izolowanych blach stalowych, aby utrudnić przepływ prądów wirowych. Specyficzny wzór obliczeniowy zużycia żelaza nie będzie tutaj uciążliwy. Podstawowy wzór i znaczenie obliczenia zużycia żelaza Baidu będą bardzo jasne. Poniżej znajduje się analiza kilku kluczowych czynników wpływających na nasze zużycie żelaza, dzięki czemu każdy może również wydedukować problem w przód lub w tył w praktycznych zastosowaniach inżynieryjnych.

Po omówieniu powyższego, dlaczego produkcja tłoczenia wpływa na zużycie żelaza? Charakterystyka procesu wykrawania zależy głównie od różnych kształtów wykrawarek i określa odpowiedni tryb ścinania i poziom naprężenia zgodnie z potrzebami różnych typów otworów i rowków, zapewniając w ten sposób warunki płytkich obszarów naprężeń na obwodzie laminowania. Ze względu na związek między głębokością a kształtem często mają na nią wpływ ostre kąty do tego stopnia, że ​​wysoki poziom naprężeń może powodować znaczną utratę żelaza w płytkich obszarach naprężeń, zwłaszcza przy stosunkowo długich krawędziach ścinania w zakresie laminacji. W szczególności występuje głównie w obszarze pęcherzykowym, który często staje się przedmiotem badań w rzeczywistym procesie badawczym. Arkusze stali krzemowej o niskiej stratności często charakteryzują się większymi rozmiarami ziaren. Uderzenie może powodować syntetyczne zadziory i ścinanie rozdzierające przy dolnej krawędzi blachy, a kąt uderzenia może mieć istotny wpływ na wielkość zadziorów i obszarów deformacji. Jeśli strefa dużych naprężeń rozciąga się wzdłuż strefy odkształcenia krawędzi do wnętrza materiału, struktura ziaren w tych obszarach nieuchronnie ulegnie odpowiednim zmianom, ulegnie skręceniu lub pęknięciu, a ekstremalne wydłużenie granicy nastąpi wzdłuż kierunku rozdzierania. W tym czasie gęstość granic ziaren w strefie naprężeń w kierunku ścinania nieuchronnie wzrośnie, co prowadzi do odpowiedniego wzrostu strat żelaza w tym obszarze. Zatem w tym momencie materiał w obszarze naprężeń można uznać za materiał o dużej stratności, który spada na zwykłą laminację wzdłuż krawędzi uderzenia. W ten sposób można określić rzeczywistą stałą materiału krawędzi, a rzeczywistą utratę krawędzi uderzenia można dodatkowo określić za pomocą modelu utraty żelaza.
1.Wpływ procesu wyżarzania na straty żelaza
Warunki wpływu utraty żelaza występują głównie w aspekcie blach ze stali krzemowej, a naprężenia mechaniczne i termiczne będą oddziaływać na blachy ze stali krzemowej ze zmianami w ich rzeczywistych właściwościach. 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 działań w zakresie wyżarzania w celu usunięcia dodatkowych naprężeń mechanicznych będzie miało korzystny wpływ na zmniejszenie strat żelaza wewnątrz silnika.

2.Przyczyny nadmiernych strat w procesach produkcyjnych

Blachy ze stali krzemowej, jako główny materiał magnetyczny silników, mają istotny wpływ na pracę silnika ze względu na ich zgodność z wymaganiami konstrukcyjnymi. Ponadto właściwości blach ze stali krzemowej tego samego gatunku mogą się różnić u różnych producentów. Przy wyborze materiałów należy dołożyć starań, aby wybierać materiały od dobrych producentów stali krzemowej. Poniżej znajduje się kilka kluczowych czynników, które faktycznie wpłynęły na spożycie żelaza, z którym mieliśmy do czynienia wcześniej.

Blacha ze stali krzemowej nie została zaizolowana lub odpowiednio obrobiona. Tego typu problem można wykryć podczas procesu testowania blach ze stali krzemowej, ale nie wszyscy producenci silników dysponują tym elementem testowym, a problem ten często nie jest dobrze rozpoznawany przez producentów silników.

Uszkodzona izolacja pomiędzy arkuszami lub zwarcia pomiędzy arkuszami. Tego typu problemy pojawiają się podczas procesu produkcyjnego żelaznego rdzenia. Jeśli ciśnienie podczas laminowania żelaznego rdzenia jest zbyt wysokie, powodując uszkodzenie izolacji pomiędzy arkuszami; Lub jeśli po wykrawaniu zadziory są zbyt duże, można je usunąć poprzez polerowanie, co powoduje poważne uszkodzenie izolacji powierzchni wykrawania; Po zakończeniu laminowania rdzenia żelaznego rowek nie jest gładki i stosuje się metodę spiłowania; Alternatywnie, ze względu na takie czynniki, jak nierówny otwór stojana i brak koncentryczności pomiędzy otworem stojana a krawędzią gniazda maszyny, w celu korekty można zastosować toczenie. Konwencjonalne wykorzystanie procesów produkcji i przetwarzania silników ma w rzeczywistości znaczący wpływ na wydajność silnika, zwłaszcza na utratę żelaza.

Stosowanie metod takich jak spalanie lub podgrzewanie prądem elektrycznym do demontażu uzwojenia może spowodować przegrzanie żelaznego rdzenia, co skutkuje spadkiem przewodności magnetycznej i uszkodzeniem izolacji pomiędzy arkuszami. Problem ten występuje głównie podczas naprawy uzwojenia i silnika w procesie produkcyjnym i przetwórczym.

Spawanie warstwowe i inne procesy mogą również powodować uszkodzenie izolacji pomiędzy stosami, zwiększając straty w postaci prądów wirowych.
Niewystarczająca masa żelaza i niepełne zagęszczenie pomiędzy arkuszami. Ostatecznym rezultatem jest to, że ciężar żelaznego rdzenia jest niewystarczający, a najbardziej bezpośrednim skutkiem jest to, że prąd przekracza tolerancję, podczas gdy może wystąpić fakt, że straty żelaza przekraczają normę.
Powłoka blachy ze stali krzemowej jest zbyt gruba, co powoduje nadmierne nasycenie obwodu magnetycznego. W tym momencie krzywa zależności między prądem jałowym a napięciem jest poważnie wygięta. Jest to również kluczowy element w procesie produkcji i przetwarzania blach ze stali krzemowej.

Podczas produkcji i przetwarzania rdzeni żelaznych orientacja ziaren blachy ze stali krzemowej przy wykrawaniu i mocowaniu powierzchni tnącej może zostać uszkodzona, co prowadzi do wzrostu strat żelaza przy tej samej indukcji magnetycznej; W przypadku silników o zmiennej częstotliwości należy również wziąć pod uwagę dodatkowe straty żelaza spowodowane harmonicznymi; Jest to czynnik, który należy uwzględnić kompleksowo w procesie projektowania.

Oprócz powyższych czynników, projektowa wartość strat żelaza w silniku powinna opierać się na rzeczywistej produkcji i przetwarzaniu żelaznego rdzenia i należy dołożyć wszelkich starań, aby wartość teoretyczna odpowiadała wartości rzeczywistej. Krzywe charakterystyczne dostarczane przez ogólnych dostawców materiałów są mierzone przy użyciu metody cewki kwadratowej Epsteina, ale kierunek magnesowania różnych części silnika jest inny i obecnie nie można brać pod uwagę tej szczególnej utraty żelaza w ruchu obrotowym. Może to prowadzić do różnego stopnia niespójności pomiędzy wartościami obliczonymi i zmierzonymi.

Metody ograniczania strat żelaza w projektowaniu inżynierskim
Sposobów na ograniczenie zużycia żelaza w inżynierii jest wiele, a najważniejsze jest dostosowanie leku do sytuacji. Oczywiście nie chodzi tylko o spożycie żelaza, ale także o inne straty. Najbardziej podstawowym sposobem jest poznanie przyczyn dużej utraty żelaza, takich jak duża gęstość magnetyczna, wysoka częstotliwość lub nadmierne lokalne nasycenie. Oczywiście w normalny sposób z jednej strony konieczne jest jak najbliższe zbliżenie się do rzeczywistości od strony symulacyjnej, a z drugiej strony proces ten łączy się z technologią mającą na celu zmniejszenie dodatkowego zużycia żelaza. Najczęściej stosowaną metodą jest zwiększenie wykorzystania dobrych blach ze stali krzemowej i niezależnie od kosztów można wybrać importowaną stal superkrzemową. Oczywiście rozwój nowych, krajowych technologii opartych na energii przyczynił się również do lepszego rozwoju na wyższym i niższym szczeblu łańcucha dostaw. Krajowe huty wprowadzają na rynek także specjalistyczne wyroby ze stali krzemowej. Genealogia ma dobrą klasyfikację produktów dla różnych scenariuszy zastosowań. Oto kilka prostych metod, które można napotkać:

1. Zoptymalizuj obwód magnetyczny

Optymalizacja obwodu magnetycznego to optymalizacja sinusa pola magnetycznego. Jest to istotne nie tylko w przypadku silników indukcyjnych o stałej częstotliwości. Kluczowe znaczenie mają silniki indukcyjne o zmiennej częstotliwości i silniki synchroniczne. Kiedy pracowałem w branży maszyn tekstylnych, wykonałem dwa silniki o różnych osiągach, aby obniżyć koszty. Oczywiście najważniejsza była obecność lub brak skośnych biegunów, co skutkowało niespójną sinusoidalną charakterystyką pola magnetycznego szczeliny powietrznej. Ze względu na pracę przy dużych prędkościach straty żelaza stanowią dużą część, co powoduje znaczną różnicę w stratach między dwoma silnikami. Wreszcie, po pewnych obliczeniach wstecznych, różnica strat żelaza w silniku pod algorytmem sterowania wzrosła ponad dwukrotnie. Przypomina to również wszystkim o konieczności sprzęgania algorytmów sterowania przy ponownym tworzeniu silników ze sterowaniem prędkością o zmiennej częstotliwości.

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

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

4.Przyjęcie walcowanych na zimno blach ze stali krzemowej o dobrej przewodności magnetycznej w celu zmniejszenia utraty histerezy;
5.Przyjęcie wysokowydajnej powłoki izolacyjnej z wiórów żelaznych;
6. Technologia obróbki cieplnej i produkcji
Naprężenia szczątkowe po obróbce wiórów żelaznych mogą poważnie wpłynąć na utratę silnika. Podczas obróbki blach ze stali krzemowej kierunek cięcia i naprężenie ścinające przy przebijaniu mają znaczący wpływ na utratę żelaznego rdzenia. Cięcie wzdłuż kierunku walcowania blachy ze stali krzemowej i przeprowadzenie obróbki cieplnej blachy ze stali krzemowej może zmniejszyć straty o 10% do 20%.