Фактори, що впливають на споживання основного заліза
Щоб проаналізувати проблему, нам спочатку потрібно знати деякі основні теорії, які допоможуть нам зрозуміти її. По-перше, нам потрібно знати дві концепції. Одна з них - це змінна намагніченість, яка, простіше кажучи, виникає в залізному осерді трансформатора та в зубцях статора або ротора двигуна; друга - це властивість обертальної намагніченості, яка створюється ярмом статора або ротора двигуна. Існує багато статей, які починають з двох точок і розраховують втрати сталі двигуна на основі різних характеристик відповідно до вищезазначеного методу розв'язання. Експерименти показали, що листи кремнієвої сталі демонструють такі явища під дією двох властивостей намагнічування:
Коли щільність магнітного потоку нижче 1,7 Тесла, втрати на гістерезис, спричинені обертовим намагнічуванням, більші, ніж втрати, спричинені змінним намагнічуванням; коли вона вища за 1,7 Тесла, все навпаки. Щільність магнітного потоку ярма двигуна зазвичай становить від 1,0 до 1,5 Тесла, а відповідні втрати на гістерезис обертового намагнічування приблизно на 45-65% більші, ніж втрати на гістерезис змінного намагнічування.
Звичайно, вищезазначені висновки також використовуються, і я особисто не перевіряв їх на практиці. Крім того, коли магнітне поле в залізному осерді змінюється, в ньому індукується струм, який називається вихровим струмом, а втрати, спричинені ним, називаються втратами на вихрові струми. Щоб зменшити втрати на вихрові струми, залізний осердя двигуна зазвичай не може бути виготовлений у цілий блок, і його осьово укладають ізольованими сталевими листами, щоб перешкоджати потоку вихрових струмів. Конкретна формула розрахунку споживання заліза тут не буде громіздкою. Основна формула та значення розрахунку споживання заліза Baidu будуть дуже зрозумілими. Нижче наведено аналіз кількох ключових факторів, що впливають на споживання нашого заліза, щоб кожен міг також вивести проблему вперед або назад у практичних інженерних застосуваннях.
Після обговорення вищезазначеного, чому виробництво штампування впливає на витрату заліза? Характеристики процесу штампування головним чином залежать від різних форм штампувальних машин і визначають відповідний режим зсуву та рівень напруження відповідно до потреб різних типів отворів і канавок, тим самим забезпечуючи умови неглибоких зон напруження по периферії шаруватості. Через взаємозв'язок між глибиною та формою, на неї часто впливають гострі кути, настільки, що високі рівні напруження можуть спричинити значні втрати заліза в неглибоких зонах напруження, особливо на відносно довгих краях зсуву в діапазоні шарування. Зокрема, це переважно відбувається в альвеолярній області, яка часто стає предметом досліджень у реальному процесі дослідження. Листи з кремнієвої сталі з низькими втратами часто визначаються більшим розміром зерна. Удар може спричинити синтетичні задирки та розривний зсув на нижньому краю листа, а кут удару може суттєво вплинути на розмір задирок та зон деформації. Якщо зона високого напруження поширюється вздовж зони деформації краю всередину матеріалу, структура зерна в цих зонах неминуче зазнає відповідних змін, буде скручена або розламана, а вздовж напрямку розриву відбудеться надзвичайне подовження межі. У цей час щільність меж зерен у зоні напруження в напрямку зсуву неминуче зростатиме, що призведе до відповідного збільшення втрат заліза в цій області. Отже, в цій точці матеріал у зоні напруження можна розглядати як матеріал з високими втратами, який потрапляє поверх звичайної шаруватості вздовж краю удару. Таким чином, можна визначити фактичну константу матеріалу краю, а фактичні втрати на краю удару можна додатково визначити за допомогою моделі втрат заліза.
1. Вплив процесу відпалу на втрату заліза
Вплив втрат заліза головним чином спостерігається в листах кремнієвої сталі, а механічні та термічні напруження впливають на листи кремнієвої сталі, змінюючи їхні фактичні характеристики. Додаткові механічні напруження призводять до змін втрат заліза. Водночас, постійне підвищення внутрішньої температури двигуна також сприяє виникненню проблем із втратами заліза. Вжиття ефективних заходів відпалу для усунення додаткових механічних напружень матиме позитивний вплив на зменшення втрат заліза всередині двигуна.
2. Причини надмірних втрат у виробничих процесах
Листи кремнієвої сталі, як основний магнітний матеріал для двигунів, мають значний вплив на продуктивність двигуна завдяки їх відповідності конструкційним вимогам. Крім того, характеристики листів кремнієвої сталі одного й того ж сорту можуть відрізнятися у різних виробників. Вибираючи матеріали, слід зосередитися на виборі матеріалів від надійних виробників кремнієвої сталі. Нижче наведено деякі ключові фактори, які фактично вплинули на споживання заліза, з якими стикалися раніше.
Лист кремнієвої сталі не був ізольований або належним чином оброблений. Цей тип проблеми можна виявити під час процесу випробування листів кремнієвої сталі, але не всі виробники двигунів мають цей контрольний елемент, і ця проблема часто не визнається виробниками двигунів належним чином.
Пошкоджена ізоляція між листами або короткі замикання між листами. Цей тип проблеми виникає під час виробничого процесу залізного осердя. Якщо тиск під час ламінування залізного осердя занадто високий, це призводить до пошкодження ізоляції між листами; або якщо задирки занадто великі після штампування, їх можна видалити поліруванням, що призводить до серйозного пошкодження ізоляції поверхні штампування; після завершення ламінування залізного осердя канавка не є гладкою, і використовується метод напилювання; як варіант, через такі фактори, як нерівномірний отвір статора та неконцентричність між отвором статора та кромкою посадкової частини машини, для корекції може бути використано точіння. Традиційне використання цих процесів виробництва та обробки двигунів насправді має значний вплив на продуктивність двигуна, особливо на втрати в залізі.
Використання таких методів, як випалювання або нагрівання електрикою, для розбирання обмотки може призвести до перегріву залізного осердя, що призведе до зниження магнітної провідності та пошкодження ізоляції між листами. Ця проблема виникає переважно під час ремонту обмотки та двигуна в процесі виробництва та обробки.
Зварювання штабелями та інші процеси також можуть призвести до пошкодження ізоляції між штабелями, збільшуючи втрати на вихрові струми.
Недостатня вага заліза та неповне ущільнення між листами. Кінцевим результатом є недостатня вага залізного осердя, а найбезпосереднішим наслідком є перевищення струму допустимого значення, хоча може бути й те, що втрати в залізі перевищують стандарт.
Покриття на листі кремнієвої сталі занадто товсте, що призводить до надмірного насичення магнітного кола. У цей час крива залежності між струмом холостого ходу та напругою сильно викривляється. Це також є ключовим елементом у процесі виробництва та обробки листів кремнієвої сталі.
Під час виробництва та обробки залізних осердя орієнтація зерен поверхні кріплення штампувальних та зсувних листів кремнієвої сталі може бути пошкоджена, що призводить до збільшення втрат заліза при тій самій магнітній індукції; для двигунів зі змінною частотою також слід враховувати додаткові втрати заліза, спричинені гармоніками; цей фактор слід всебічно враховувати в процесі проектування.
Окрім вищезазначених факторів, розрахункове значення втрат у залізі двигуна повинно базуватися на фактичному виробництві та обробці залізного осердя, і слід докласти всіх зусиль, щоб забезпечити відповідність теоретичного значення фактичному. Характеристичні криві, надані загальними постачальниками матеріалів, вимірюються методом квадратної котушки Епштейна, але напрямок намагнічування різних деталей двигуна відрізняється, і ці особливі втрати в залізі, що обертається, наразі не можуть бути враховані. Це може призвести до різного ступеня невідповідності між розрахунковими та виміряними значеннями.
Методи зменшення втрат заліза в інженерному проектуванні
Існує багато способів зменшити споживання заліза в машинобудуванні, і найважливіше – адаптувати ліки до ситуації. Звичайно, справа не лише у споживанні заліза, а й в інших втратах. Найфундаментальніший спосіб – це знати причини високих втрат заліза, такі як висока магнітна щільність, висока частота або надмірне локальне насичення. Звичайно, звичайним способом, з одного боку, необхідно максимально наблизитися до реальності з боку моделювання, а з іншого боку, процес поєднується з технологією для зменшення додаткового споживання заліза. Найпоширенішим методом є збільшення використання якісних листів кремнієвої сталі, і незалежно від вартості можна вибрати імпортовану суперкремнієву сталь. Звичайно, розвиток вітчизняних нових енергетичних технологій також сприяв кращому розвитку як у видобутку, так і в переробці. Вітчизняні сталеливарні заводи також запускають спеціалізовану продукцію з кремнієвої сталі. Genealogy має гарну класифікацію продукції для різних сценаріїв застосування. Ось кілька простих методів, з якими можна ознайомитися:
1. Оптимізація магнітного кола
Оптимізація магнітного кола, якщо бути точним, – це оптимізація синусоїдальної форми магнітного поля. Це має вирішальне значення не лише для асинхронних двигунів з фіксованою частотою. Асинхронні двигуни зі змінною частотою та синхронні двигуни мають вирішальне значення. Коли я працював у текстильній машинобудівній промисловості, я створив два двигуни з різною продуктивністю, щоб зменшити витрати. Звичайно, найважливішим була наявність або відсутність перекошених полюсів, що призводило до невідповідних синусоїдальних характеристик магнітного поля повітряного зазору. Через роботу на високих швидкостях втрати в сталі становлять значну частку, що призводить до значної різниці у втратах між двома двигунами. Зрештою, після деяких зворотних розрахунків, різниця втрат у сталі двигуна під дією алгоритму керування збільшилася більш ніж удвічі. Це також нагадує всім про необхідність поєднання алгоритмів керування під час створення двигунів зі змінною частотою та регулюванням швидкості.
2. Зменшення магнітної щільності
Збільшення довжини залізного осердя або збільшення площі магнітної провідності магнітного кола для зменшення щільності магнітного потоку, але відповідно збільшується кількість заліза, що використовується в двигуні;
3. Зменшення товщини залізної стружки для зменшення втрат індукованого струму
Заміна гарячекатаних листів кремнієвої сталі холоднокатаними листами кремнієвої сталі може зменшити товщину листів кремнієвої сталі, але тонка залізна стружка збільшить кількість залізної стружки та витрати на виробництво двигунів;
4. Використання холоднокатаних листів кремнієвої сталі з хорошою магнітною провідністю для зменшення втрат на гістерезис;
5. Використання високопродуктивного ізоляційного покриття із залізної стружки;
6. Термічна обробка та технологія виробництва
Залишкова напруга після обробки залізної стружки може серйозно вплинути на втрати двигуна. Під час обробки листів кремнієвої сталі напрямок різання та напруга зсуву при продавлюванні суттєво впливають на втрати залізного осердя. Різання вздовж напрямку прокатки листа кремнієвої сталі та проведення термічної обробки листа кремнієвої сталі можуть зменшити втрати на 10-20%.
Час публікації: 01 листопада 2023 р.
