Come ridurre la perdita di ferro nel motore

Fattori che influenzano il consumo di base del ferro

Per analizzare un problema dobbiamo prima conoscere alcune teorie di base, che ci aiuteranno a capire. Innanzitutto dobbiamo conoscere due concetti. Una è la magnetizzazione alternata che, per dirla in parole povere, avviene nel nucleo di ferro di un trasformatore e nei denti dello statore o del rotore di un motore; Una è la proprietà di magnetizzazione rotazionale, che è prodotta dal giogo dello statore o del rotore del motore. Esistono molti articoli che partono da due punti e calcolano la perdita di 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 mostrano i seguenti fenomeni sotto magnetizzazione di due proprietà:
Quando la densità del flusso magnetico è inferiore a 1,7 Tesla, la perdita di isteresi causata dalla magnetizzazione rotante è maggiore di quella causata dalla magnetizzazione alternata; Quando è superiore a 1,7 Tesla, è vero il contrario. La densità del flusso magnetico del giogo del motore è generalmente compresa tra 1,0 e 1,5 Tesla e la corrispondente perdita di isteresi di magnetizzazione rotazionale è circa dal 45 al 65% maggiore della perdita di isteresi di magnetizzazione alternata.
Naturalmente vengono utilizzate anche le conclusioni di cui sopra 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 da essa causate sono chiamate perdite per corrente parassita. Per ridurre la perdita di correnti parassite, il nucleo in ferro del motore solitamente non può essere realizzato in un blocco intero ed è impilato assialmente da lamiere di acciaio isolate per ostacolare il flusso delle correnti parassite. La formula di calcolo specifica per il consumo di ferro in questo caso non sarà complicata. La formula di base e il significato del calcolo del consumo di ferro di Baidu saranno molto chiari. Quella che segue è un'analisi di diversi fattori chiave che influenzano il nostro consumo di ferro, in modo che tutti possano anche dedurre il problema in avanti o all'indietro nelle applicazioni pratiche di ingegneria.

Dopo aver discusso quanto sopra, perché la produzione di stampaggi 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 alla periferia della laminazione. A causa della relazione tra profondità e forma, è spesso influenzato da angoli acuti, al punto che livelli elevati di stress possono causare una significativa perdita di ferro nelle aree di stress poco profonde, specialmente nei bordi di taglio relativamente lunghi all'interno dell'intervallo di laminazione. Nello specifico, si verifica principalmente nella regione alveolare, che spesso diventa il fulcro della ricerca nel processo di ricerca vero e proprio. Le lamiere di acciaio al silicio a bassa perdita sono spesso determinate da granulometrie più grandi. L'impatto può causare bave sintetiche e tagli da strappo sul bordo inferiore della lastra e l'angolo di impatto può avere un impatto significativo sulla dimensione delle bave e sulle aree di deformazione. Se una zona ad alto stress si estende lungo la zona di deformazione del bordo verso l'interno del materiale, la struttura dei grani in queste aree subirà inevitabilmente cambiamenti corrispondenti, sarà distorta o fratturata e si verificherà un allungamento estremo del confine lungo la direzione di lacerazione. In questo momento, la densità dei bordi dei grani nella zona di stress nella direzione del taglio aumenterà inevitabilmente, portando ad un corrispondente aumento della perdita di ferro all’interno della regione. Quindi, a questo punto, il materiale nell'area di sollecitazione può essere considerato un materiale ad alta perdita che cade sopra la normale laminazione lungo il bordo di impatto. In questo modo è possibile determinare la costante effettiva del materiale del bordo e la perdita effettiva del bordo d'urto può essere ulteriormente determinata utilizzando il modello della perdita di ferro.
1.L'influenza del processo di ricottura sulla perdita di ferro
Le condizioni di influenza della perdita di ferro esistono principalmente nell'aspetto delle lamiere di acciaio al silicio, e le sollecitazioni meccaniche e termiche influenzeranno le lamiere di acciaio al silicio con cambiamenti nelle loro effettive caratteristiche. Ulteriori stress meccanici porteranno a cambiamenti nella perdita di ferro. Allo stesso tempo, il continuo aumento della temperatura interna del motore favorirà anche il verificarsi di problemi di perdita di ferro. L'adozione di misure di ricottura efficaci per rimuovere ulteriori stress meccanici avrà un effetto benefico sulla riduzione della perdita di ferro all'interno del motore.

2.Motivi delle perdite eccessive nei processi produttivi

Le lamiere di acciaio al silicio, in quanto materiale magnetico principale 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 della stessa qualità possono variare a seconda del produttore. Quando si selezionano i materiali, è necessario impegnarsi per selezionare materiali provenienti da buoni produttori di acciaio al silicio. Di seguito sono riportati alcuni fattori chiave riscontrati in precedenza che hanno effettivamente influenzato il consumo di ferro.

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

Isolamento tra le lamiere danneggiato o cortocircuito tra le lamiere. Questo tipo di problema si verifica durante il processo di fabbricazione del nucleo di ferro. Se la pressione durante la laminazione dell'anima di ferro è troppo elevata, causando danni all'isolamento tra i fogli; 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 quali il foro dello statore irregolare e la non concentricità tra il foro 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 sulla perdita di ferro.

Quando si utilizzano metodi come la combustione o il riscaldamento con l'elettricità per smontare l'avvolgimento, è possibile che il nucleo di ferro si surriscaldi, con conseguente diminuzione della conduttività magnetica e danni all'isolamento tra i fogli. Questo problema si verifica principalmente durante la riparazione dell'avvolgimento e del motore durante il processo di produzione e lavorazione.

Anche la saldatura degli stack e altri processi possono causare danni all'isolamento tra gli stack, aumentando le perdite per correnti parassite.
Peso del ferro insufficiente e compattazione incompleta tra i fogli. Il risultato finale è che il peso del nucleo di ferro è insufficiente e il risultato più diretto è che la corrente supera la tolleranza, mentre potrebbe verificarsi il fatto che la perdita di ferro supera lo standard.
Il rivestimento sulla lamiera di acciaio al silicio è troppo spesso e causa un'eccessiva saturazione del circuito magnetico. In questo momento, la curva di relazione tra corrente a vuoto e tensione è gravemente piegata. 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, portando ad un aumento della perdita di ferro a parità di induzione magnetica; Per i motori a frequenza variabile si dovrebbero considerare anche ulteriori perdite nel ferro causate dalle armoniche; Questo è un fattore che dovrebbe essere considerato in modo completo nel processo di progettazione.

Oltre ai fattori di cui sopra, il valore di progettazione della perdita di ferro del motore dovrebbe essere basato sulla produzione e lavorazione effettive del nucleo di ferro e dovrebbe essere compiuto ogni sforzo per garantire che il valore teorico corrisponda al valore effettivo. Le curve caratteristiche fornite dai fornitori di materiali generali sono misurate utilizzando il metodo della bobina quadrata di Epstein, ma la direzione di magnetizzazione delle diverse parti del motore è diversa e questa speciale perdita di ferro rotante non può essere presa in considerazione al momento. Ciò può portare a 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 medicina alla situazione. Naturalmente non si tratta solo del consumo di ferro, ma anche di altre perdite. Il modo più fondamentale è conoscere le ragioni di un’elevata perdita di ferro, come l’elevata densità magnetica, l’alta frequenza o l’eccessiva saturazione locale. Naturalmente, nel modo normale, da un lato, è necessario avvicinarsi il più possibile alla realtà dal lato della simulazione e, dall'altro, il processo è combinato con la tecnologia per ridurre il consumo aggiuntivo di ferro. Il metodo più comunemente utilizzato è quello di aumentare l'uso di fogli di acciaio al silicio di buona qualità e, indipendentemente dal costo, è possibile scegliere l'acciaio al super silicio importato. Naturalmente, lo sviluppo di nuove tecnologie energetiche nazionali ha anche favorito un migliore sviluppo nei settori upstream e downstream. Le acciaierie nazionali stanno anche lanciando prodotti specializzati in acciaio al silicio. La genealogia ha una buona classificazione dei prodotti per diversi scenari applicativi. Ecco alcuni metodi semplici da incontrare:

1. Ottimizza il circuito magnetico

Ottimizzare il circuito magnetico, per essere precisi, significa ottimizzare il seno del campo magnetico. Questo è fondamentale, non solo per i motori a induzione a frequenza fissa. I motori a induzione a frequenza variabile e i motori sincroni sono fondamentali. Quando lavoravo nel settore meccanotessile ho realizzato due motori con prestazioni diverse per ridurre i costi. Naturalmente, la cosa più importante era la presenza o l'assenza di poli distorti, che davano come risultato caratteristiche sinusoidali incoerenti del campo magnetico del traferro. A causa del funzionamento a velocità elevate, la perdita di ferro rappresenta una quota elevata, con conseguente differenza significativa nelle perdite tra i due motori. Infine, dopo alcuni calcoli a ritroso, la differenza di perdita di ferro del motore sotto l'algoritmo di controllo è aumentata di più del doppio. Ciò ricorda anche a tutti di accoppiare gli algoritmi di controllo quando si realizzano nuovamente motori con controllo della 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.Ridurre lo spessore dei trucioli di ferro per ridurre la perdita di corrente indotta
La sostituzione dei fogli di acciaio al silicio laminati a caldo con fogli di acciaio al silicio laminati a freddo può ridurre lo spessore dei fogli 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 del rivestimento isolante in trucioli di ferro ad alte prestazioni;
6.Trattamento termico e tecnologia di produzione
Lo stress residuo dopo la lavorazione del truciolo di ferro può compromettere seriamente la 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 il trattamento termico sulla lamiera di acciaio al silicio possono ridurre le perdite dal 10% al 20%.