Come ridurre la perdita di ferro nel motore

Fattori che influenzano il consumo di ferro di base

Per analizzare un problema, dobbiamo prima conoscere alcune teorie di base, che ci aiuteranno a comprenderlo. Innanzitutto, dobbiamo conoscere due concetti. Uno è la magnetizzazione alternata, che, in parole povere, si verifica nel nucleo di ferro di un trasformatore e nei denti dello statore o del rotore di un motore; l'altro è la proprietà di magnetizzazione rotazionale, prodotta dal giogo dello statore o del rotore del motore. Esistono molti articoli che partono da due punti e calcolano le perdite nel ferro del motore in base a diverse caratteristiche secondo il metodo di soluzione sopra descritto. Gli esperimenti hanno dimostrato che le lamiere di acciaio al silicio presentano i seguenti fenomeni sotto magnetizzazione di due proprietà:
Quando la densità di flusso magnetico è inferiore a 1,7 Tesla, la perdita per isteresi causata dalla magnetizzazione rotante è maggiore di quella causata dalla magnetizzazione alternata; quando è superiore a 1,7 Tesla, accade il contrario. La densità di flusso magnetico del giogo del motore è generalmente compresa tra 1,0 e 1,5 Tesla, e la corrispondente perdita per isteresi della magnetizzazione rotazionale è circa dal 45 al 65% maggiore della perdita per isteresi della magnetizzazione alternata.
Naturalmente, le conclusioni di cui sopra vengono anche utilizzate, e non le ho verificate personalmente nella pratica. Inoltre, quando il campo magnetico nel nucleo di ferro cambia, viene indotta una corrente, chiamata corrente parassita, e le perdite causate da essa sono chiamate perdite per correnti parassite. Per ridurre le perdite per correnti parassite, il nucleo di ferro del motore di solito non può essere costituito da un unico blocco, ma viene impilato assialmente da lamiere di acciaio isolate per ostacolare il flusso delle correnti parassite. La formula di calcolo specifica per il consumo di ferro non sarà complessa in questo caso. La formula di base e il significato del calcolo del consumo di ferro Baidu saranno molto chiari. Di seguito è riportata un'analisi di diversi fattori chiave che influenzano il nostro consumo di ferro, in modo che chiunque possa dedurre il problema anche in modo prospettico o retrospettivo nelle applicazioni ingegneristiche pratiche.

Dopo aver discusso quanto sopra, perché la produzione di stampi influisce sul consumo di ferro? Le caratteristiche del processo di punzonatura dipendono principalmente dalle diverse forme delle punzonatrici e determinano la modalità di taglio e il livello di sollecitazione corrispondenti in base alle esigenze dei diversi tipi di fori e scanalature, garantendo così le condizioni di aree di sollecitazione poco profonde attorno al perimetro della laminazione. A causa della relazione tra profondità e forma, la punzonatura è spesso influenzata da angoli acuti, al punto che livelli di sollecitazione elevati possono causare significative perdite di ferro nelle aree di sollecitazione poco profonde, specialmente nei bordi di taglio relativamente lunghi all'interno dell'intervallo di laminazione. Nello specifico, ciò si verifica principalmente nella regione alveolare, che spesso diventa un focus di ricerca nel processo di ricerca vero e proprio. Le lamiere di acciaio al silicio a bassa perdita sono spesso determinate da grani di dimensioni maggiori. L'impatto può causare bave sintetiche e taglio di lacerazione sul bordo inferiore della lamiera, e l'angolo d'impatto può avere un impatto significativo sulle dimensioni delle bave e sulle aree di deformazione. Se una zona ad alto stress si estende lungo la zona di deformazione del bordo fino all'interno del materiale, la struttura granulare in queste aree subirà inevitabilmente cambiamenti corrispondenti, subirà torsioni o fratture e si verificherà un allungamento estremo del bordo lungo la direzione di lacerazione. A questo punto, la densità del bordo del grano nella zona di stress nella direzione di taglio aumenterà inevitabilmente, portando a un corrispondente aumento della perdita di ferro all'interno della regione. Pertanto, a questo punto, il materiale nell'area di stress può essere considerato come un materiale ad alto stress che si sovrappone alla laminazione ordinaria lungo il bordo d'impatto. In questo modo, è possibile determinare la costante effettiva del materiale del bordo e l'effettiva perdita del bordo d'impatto può essere ulteriormente determinata utilizzando il modello di perdita di ferro.
1. L'influenza del processo di ricottura sulla perdita di ferro
Le condizioni di influenza delle perdite di ferro si riscontrano principalmente nelle lamiere di acciaio al silicio, e le sollecitazioni meccaniche e termiche influiscono sulle lamiere di acciaio al silicio, alterandone le caratteristiche effettive. Ulteriori sollecitazioni meccaniche comportano variazioni nelle perdite di ferro. Allo stesso tempo, il continuo aumento della temperatura interna del motore favorisce l'insorgenza di problemi di perdite di ferro. L'adozione di efficaci misure di ricottura per rimuovere ulteriori sollecitazioni meccaniche avrà un effetto benefico sulla riduzione delle perdite di ferro all'interno del motore.

2. Motivi delle perdite eccessive nei processi di produzione

Le lamiere di acciaio al silicio, principale materiale magnetico per i motori, hanno un impatto significativo sulle prestazioni del motore grazie alla loro conformità ai requisiti di progettazione. Inoltre, le prestazioni delle lamiere di acciaio al silicio dello stesso grado possono variare a seconda del produttore. Nella scelta dei materiali, è opportuno assicurarsi di scegliere materiali di buona qualità provenienti da produttori di acciaio al silicio. Di seguito sono riportati alcuni fattori chiave che hanno effettivamente influenzato il consumo di ferro e che sono stati riscontrati in precedenza.

La lamiera di acciaio al silicio non è stata isolata o trattata correttamente. Questo tipo di problema può essere rilevato durante il processo di collaudo delle lamiere di acciaio al silicio, ma non tutti i produttori di motori dispongono di questo strumento di prova e spesso questo problema non viene riconosciuto correttamente dai produttori di motori.

Isolamento danneggiato tra le lamiere o cortocircuiti tra le lamiere. Questo tipo di problema si verifica durante il processo di produzione del nucleo di ferro. Se la pressione durante la laminazione del nucleo di ferro è troppo elevata, causando danni all'isolamento tra le lamiere; oppure se le bave sono troppo grandi dopo la punzonatura, possono essere rimosse mediante lucidatura, con conseguenti gravi danni all'isolamento della superficie di punzonatura; Una volta completata la laminazione del nucleo di ferro, la scanalatura non è liscia e viene utilizzato il metodo di limatura; in alternativa, a causa di fattori come l'alesaggio irregolare dello statore e la non concentricità tra l'alesaggio dello statore e il labbro della sede della macchina, è possibile utilizzare la tornitura per la correzione. L'uso convenzionale di questi processi di produzione e lavorazione dei motori ha in realtà un impatto significativo sulle prestazioni del motore, in particolare sulle perdite di ferro.

Quando si utilizzano metodi come la combustione o il riscaldamento elettrico per smontare l'avvolgimento, il nucleo di ferro può surriscaldarsi, con conseguente diminuzione della conduttività magnetica e danni all'isolamento tra le lamine. Questo problema si verifica principalmente durante la riparazione dell'avvolgimento e del motore durante il processo di produzione e lavorazione.

Anche la saldatura a pila e altri processi possono danneggiare l'isolamento tra le pile, aumentando le perdite per correnti parassite.
Peso del ferro insufficiente e compattazione incompleta tra le lamiere. Il risultato finale è che il peso del nucleo di ferro è insufficiente e la conseguenza più diretta è che la corrente supera la tolleranza, mentre potrebbe esserci il fatto che la perdita di ferro supera lo standard.
Il rivestimento sulla lamiera di acciaio al silicio è troppo spesso, causando un'eccessiva saturazione del circuito magnetico. In questo caso, la curva di relazione tra corrente a vuoto e tensione risulta fortemente distorta. Questo è anche un elemento chiave nel processo di produzione e lavorazione delle lamiere di acciaio al silicio.

Durante la produzione e la lavorazione dei nuclei di ferro, l'orientamento dei grani della superficie di punzonatura e di taglio della lamiera di acciaio al silicio può essere danneggiato, con conseguente aumento delle perdite di ferro sotto la stessa induzione magnetica. Per i motori a frequenza variabile, è necessario considerare anche ulteriori perdite di ferro causate dalle armoniche. Questo è un fattore che dovrebbe essere considerato in modo completo nel processo di progettazione.

Oltre ai fattori sopra menzionati, il valore di progetto delle perdite nel ferro del motore dovrebbe basarsi sulla produzione e la lavorazione effettive del nucleo di ferro, e si dovrebbe fare tutto il possibile per garantire che il valore teorico corrisponda a quello effettivo. Le curve caratteristiche fornite dai fornitori di materiali generici vengono misurate utilizzando il metodo della bobina quadrata di Epstein, ma la direzione di magnetizzazione delle diverse parti del motore è diversa e questa perdita specifica nel ferro rotante non può essere attualmente considerata. Ciò può causare diversi gradi di incoerenza tra i valori calcolati e quelli misurati.

Metodi per ridurre la perdita di ferro nella progettazione ingegneristica
Esistono molti modi per ridurre il consumo di ferro in ingegneria, e la cosa più importante è adattare la terapia alla situazione. Naturalmente, non si tratta solo di consumo di ferro, ma anche di altre perdite. Il modo più fondamentale è conoscere le cause dell'elevata perdita di ferro, come l'elevata densità magnetica, l'alta frequenza o l'eccessiva saturazione locale. Naturalmente, normalmente, da un lato, è necessario avvicinarsi il più possibile alla realtà dal punto di vista della simulazione, e dall'altro, il processo viene combinato con la tecnologia per ridurre il consumo aggiuntivo di ferro. Il metodo più comunemente utilizzato consiste nell'aumentare l'utilizzo di lamiere di acciaio al silicio di buona qualità e, a prescindere dal costo, è possibile scegliere acciaio al silicio super importato. Naturalmente, lo sviluppo di nuove tecnologie nazionali basate sull'energia ha anche favorito un migliore sviluppo a monte e a valle. Anche le acciaierie nazionali stanno lanciando prodotti specializzati in acciaio al silicio. Genealogy offre una buona classificazione dei prodotti per diversi scenari applicativi. Ecco alcuni metodi semplici da utilizzare:

1. Ottimizzare il circuito magnetico

Ottimizzare il circuito magnetico, per essere precisi, significa ottimizzare la sinusoide del campo magnetico. Questo è fondamentale non solo per i motori a induzione a frequenza fissa. Anche i motori a induzione a frequenza variabile e i motori sincroni sono cruciali. Quando lavoravo nel settore delle macchine tessili, ho realizzato due motori con prestazioni diverse per ridurre i costi. Naturalmente, la cosa più importante era la presenza o l'assenza di poli sghembi, che portavano a caratteristiche sinusoidali incoerenti del campo magnetico del traferro. A causa del funzionamento ad alta velocità, le perdite nel ferro rappresentano una percentuale significativa, con una conseguente differenza significativa nelle perdite tra i due motori. Infine, dopo alcuni calcoli a ritroso, la differenza nelle perdite nel ferro del motore sotto l'algoritmo di controllo è aumentata di oltre il doppio. Questo ci ricorda anche di accoppiare nuovamente gli algoritmi di controllo quando realizziamo motori con controllo di velocità a frequenza variabile.

2. Ridurre la densità magnetica
Aumentando la lunghezza del nucleo di ferro o aumentando l'area di conduttività magnetica del circuito magnetico per ridurre la densità del flusso magnetico, ma la quantità di ferro utilizzata nel motore aumenta di conseguenza;

3.Riduzione dello spessore dei trucioli di ferro per ridurre la perdita di corrente indotta
La sostituzione delle lamiere di acciaio al silicio laminate a caldo con lamiere di acciaio al silicio laminate a freddo può ridurre lo spessore delle lamiere di acciaio al silicio, ma i trucioli di ferro sottili aumenteranno il numero di trucioli di ferro e i costi di produzione dei motori;

4. Adozione di lamiere di acciaio al silicio laminate a freddo con buona conduttività magnetica per ridurre la perdita di isteresi;
5. Adozione di rivestimento isolante in trucioli di ferro ad alte prestazioni;
6. Trattamento termico e tecnologia di produzione
Lo stress residuo dopo la lavorazione dei trucioli di ferro può influire seriamente sulla perdita del motore. Nella lavorazione di lamiere di acciaio al silicio, la direzione di taglio e lo sforzo di taglio di punzonatura hanno un impatto significativo sulla perdita del nucleo di ferro. Il taglio lungo la direzione di laminazione della lamiera di acciaio al silicio e l'esecuzione del trattamento termico sulla lamiera di acciaio al silicio possono ridurre le perdite dal 10% al 20%.