Как уменьшить потери железа в двигателе

Факторы, влияющие на базовое потребление железа

Чтобы проанализировать проблему, нам сначала нужно знать некоторые основные теории, которые помогут нам понять. Во-первых, нам нужно знать два понятия. Одним из них является переменное намагничивание, которое, проще говоря, возникает в железном сердечнике трансформатора и в зубцах статора или ротора двигателя; Одним из них является свойство вращательного намагничивания, которое создается ярмом статора или ротора двигателя. Существует множество статей, которые начинаются с двух пунктов и рассчитывают потери в железе двигателя на основе различных характеристик в соответствии с описанным выше методом решения. Эксперименты показали, что листы кремнистой стали при намагничивании двух свойств проявляют следующие явления:
Когда плотность магнитного потока ниже 1,7 Тесла, потери на гистерезис, вызванные вращающимся намагничиванием, больше, чем потери, вызванные переменным намагничиванием; Когда оно выше 1,7 Тесла, все наоборот. Плотность магнитного потока ярма двигателя обычно составляет от 1,0 до 1,5 Тесла, а соответствующие потери на гистерезис намагничивания при вращении примерно на 45–65% больше, чем потери на гистерезис переменного намагничивания.
Разумеется, приведённые выше выводы тоже используются, и я лично не проверял их на практике. Кроме того, при изменении магнитного поля в железном сердечнике в нем индуцируется ток, называемый вихревым током, а вызванные им потери называются потерями на вихревые токи. Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, железный сердечник двигателя обычно не может быть выполнен в виде целого блока и укладывается в осевом направлении изолированными стальными листами, чтобы препятствовать прохождению вихревых токов. Конкретная формула расчета расхода железа здесь не будет громоздкой. Основная формула и значение расчета потребления железа Baidu будут очень ясными. Ниже приводится анализ нескольких ключевых факторов, влияющих на потребление железа, чтобы каждый мог также сделать прямой или обратный вывод о проблеме в практических инженерных приложениях.

После обсуждения вышеизложенного, почему производство штамповки влияет на потребление железа? Характеристики процесса штамповки в основном зависят от различных форм штамповочных машин и определяют соответствующий режим сдвига и уровень напряжения в соответствии с потребностями различных типов отверстий и канавок, тем самым обеспечивая условия неглубоких областей напряжения по периферии ламината. Из-за взаимосвязи между глубиной и формой на него часто влияют острые углы до такой степени, что высокие уровни напряжения могут вызвать значительную потерю железа в неглубоких областях напряжения, особенно на относительно длинных кромках сдвига в пределах диапазона ламинирования. В частности, это происходит главным образом в альвеолярной области, которая часто становится объектом исследования в реальном исследовательском процессе. Листы кремнистой стали с низкими потерями часто определяются более крупным размером зерен. Удар может привести к образованию синтетических заусенцев и разрывному сдвигу на нижнем крае листа, а угол удара может оказать существенное влияние на размер заусенцев и участков деформации. Если зона повышенных напряжений простирается вдоль зоны краевой деформации в глубь материала, то зеренная структура на этих участках неизбежно претерпит соответствующие изменения, будет искривлена ​​или разрушена, произойдет чрезмерное удлинение границы в направлении разрыва. В это время плотность границ зерен в зоне напряжений в направлении сдвига неизбежно увеличится, что приведет к соответствующему увеличению потерь железа внутри этой области. Таким образом, на данный момент материал в зоне напряжения можно рассматривать как материал с высокими потерями, который падает поверх обычного слоя по ударной кромке. Таким образом, можно определить фактическую константу материала кромки, а фактические потери ударной кромки можно дополнительно определить с помощью модели потерь в железе.
1. Влияние процесса отжига на потери железа.
Условия влияния потерь железа в основном существуют в отношении листов кремнистой стали, а механические и термические напряжения будут влиять на листы кремнистой стали с изменением их фактических характеристик. Дополнительное механическое напряжение приведет к изменению потерь железа. В то же время постоянное повышение внутренней температуры двигателя также будет способствовать возникновению проблем с потерей железа. Принятие эффективных мер по отжигу для снятия дополнительных механических напряжений окажет благотворное влияние на снижение потерь в железе внутри двигателя.

2.Причины чрезмерных потерь в производственных процессах

Листы кремниевой стали, как основной магнитный материал для двигателей, оказывают существенное влияние на производительность двигателя из-за их соответствия конструктивным требованиям. Кроме того, характеристики листов кремнистой стали одного и того же сорта могут различаться у разных производителей. При выборе материалов следует стараться выбирать материалы от хороших производителей кремнистой стали. Ниже приведены некоторые ключевые факторы, которые действительно повлияли на потребление железа и встречались ранее.

Лист кремнистой стали не был изолирован и не обработан должным образом. Проблемы такого типа можно обнаружить в процессе испытаний листов кремнистой стали, но не у всех производителей двигателей есть этот элемент тестирования, и производители двигателей часто не осознают эту проблему.

Повреждена изоляция между листами или короткое замыкание между листами. Проблемы такого типа возникают в процессе производства железного сердечника. Если давление при ламинировании железного сердечника слишком велико, что приводит к повреждению изоляции между листами; Или, если после штамповки заусенцы слишком велики, их можно удалить полировкой, что приведет к серьезному повреждению изоляции поверхности штамповки; После завершения ламинирования железного сердечника канавка не становится гладкой, и используется метод подачи; Альтернативно, из-за таких факторов, как неравномерность отверстия статора и несоосность отверстия статора и кромки седла машины, для коррекции можно использовать поворот. Традиционное использование этих процессов производства и обработки двигателей фактически оказывает значительное влияние на производительность двигателя, особенно на потери в железе.

При использовании для разборки обмотки таких методов, как прожигание или нагрев электричеством, может произойти перегрев железного сердечника, что приведет к снижению магнитной проводимости и повреждению изоляции между листами. Эта проблема в основном возникает при ремонте обмотки и двигателя в процессе производства и обработки.

Сварка штабелей и другие процессы также могут привести к повреждению изоляции между штабелями, увеличивая потери на вихревые токи.
Недостаточный вес железа и неполное уплотнение между листами. Конечным результатом является то, что вес железного сердечника недостаточен, а наиболее прямым результатом является то, что ток превышает допуск, при этом может иметь место тот факт, что потери в железе превышают стандарт.
Покрытие на листе кремниевой стали слишком толстое, что приводит к чрезмерному насыщению магнитной цепи. В это время кривая зависимости между током холостого хода и напряжением сильно искривляется. Это также ключевой элемент в процессе производства и обработки листов кремнистой стали.

Во время производства и обработки железных сердечников ориентация зерен крепления листов кремнистой стали для штамповки и сдвига может быть повреждена, что приводит к увеличению потерь в железе при той же магнитной индукции; Для двигателей с регулируемой частотой также следует учитывать дополнительные потери в железе, вызванные гармониками; Это фактор, который следует всесторонне учитывать в процессе проектирования.

В дополнение к вышеупомянутым факторам, расчетное значение потерь в железе двигателя должно основываться на фактическом производстве и обработке железного сердечника, и следует приложить все усилия, чтобы гарантировать, что теоретическое значение соответствует фактическому значению. Характеристические кривые, предоставленные поставщиками материалов, измерены с использованием метода квадратной катушки Эпштейна, но направление намагничивания различных частей двигателя различно, и эти особые потери при вращении в железе в настоящее время не могут быть учтены. Это может привести к различной степени несоответствия между расчетными и измеренными значениями.

Методы снижения потерь в железе в инженерном проектировании
Способов снижения потребления железа в технике много, и самое главное – адаптировать лекарство к ситуации. Конечно, речь идет не только о расходе железа, но и о других потерях. Самый фундаментальный способ — выяснить причины высоких потерь в железе, такие как высокая магнитная плотность, высокая частота или чрезмерное локальное насыщение. Конечно, в обычном режиме, с одной стороны, необходимо максимально приблизиться к реальности со стороны моделирования, а с другой стороны, процесс сочетается с технологией снижения дополнительного расхода железа. Наиболее часто используемый метод заключается в увеличении использования листов хорошей кремниевой стали, и независимо от стоимости можно выбрать импортную суперкремниевую сталь. Конечно, развитие отечественных новых энергетических технологий также способствовало лучшему развитию в сфере добычи и переработки. Отечественные сталелитейные заводы также выпускают специализированную продукцию из кремнистой стали. Genealogy имеет хорошую классификацию продуктов для различных сценариев применения. Вот несколько простых методов, с которыми можно столкнуться:

1. Оптимизация магнитной цепи

Если быть точным, оптимизация магнитной цепи — это оптимизация синуса магнитного поля. Это имеет решающее значение не только для асинхронных двигателей с фиксированной частотой. Асинхронные двигатели переменной частоты и синхронные двигатели имеют решающее значение. Когда я работал в текстильной промышленности, я изготовил два двигателя с разной производительностью, чтобы снизить затраты. Конечно, самым важным было наличие или отсутствие перекоса полюсов, что приводило к несогласованности синусоидальных характеристик магнитного поля воздушного зазора. Из-за работы на высоких скоростях потери в железе составляют большую долю, что приводит к значительной разнице в потерях между двумя двигателями. Наконец, после некоторых обратных вычислений, разница потерь в железе двигателя при алгоритме управления увеличилась более чем в два раза. Это также напоминает всем о необходимости объединения алгоритмов управления при повторном создании двигателей с регулируемой частотой вращения.

2. Уменьшите магнитную плотность
Увеличение длины железного сердечника или увеличение площади магнитной проводимости магнитопровода для уменьшения плотности магнитного потока, но соответственно увеличивается количество железа, используемого в двигателе;

3. Уменьшение толщины железной стружки для уменьшения потерь наведенного тока.
Замена горячекатаных листов кремнистой стали на холоднокатаные листы кремнистой стали может уменьшить толщину листов кремнистой стали, но тонкая железная стружка увеличит количество железной стружки и затраты на производство двигателей;

4. Использование холоднокатаных листов кремнистой стали с хорошей магнитной проводимостью для уменьшения потерь на гистерезис;
5.Принятие высокоэффективного изоляционного покрытия из железной стружки;
6.Термическая обработка и технология изготовления.
Остаточные напряжения после обработки железной стружки могут серьезно повлиять на выход из строя двигателя. При обработке листов кремнистой стали направление резания и напряжение сдвига при штамповке оказывают значительное влияние на потерю железного сердечника. Резка листа кремнистой стали в направлении прокатки и проведение термообработки листа кремнистой стали могут снизить потери на 10–20%.