Faktory ovplyvňujúce základnú spotrebu železa
Na analýzu problému potrebujeme najprv poznať niekoľko základných teórií, ktoré nám pomôžu pochopiť ho. Po prvé, potrebujeme poznať dva koncepty. Jedným je striedavá magnetizácia, ktorá sa, zjednodušene povedané, vyskytuje v železnom jadre transformátora a v zuboch statora alebo rotora motora; druhým je rotačná magnetizácia, ktorú vytvára jarmo statora alebo rotora motora. Existuje veľa článkov, ktoré vychádzajú z dvoch bodov a vypočítavajú straty v železe motora na základe rôznych charakteristík podľa vyššie uvedenej metódy riešenia. Experimenty ukázali, že kremíkové oceľové plechy vykazujú nasledujúce javy pri magnetizácii s dvoma vlastnosťami:
Keď je hustota magnetického toku nižšia ako 1,7 Tesla, hysterézna strata spôsobená rotačnou magnetizáciou je väčšia ako strata spôsobená striedavou magnetizáciou; keď je vyššia ako 1,7 Tesla, platí opak. Hustota magnetického toku jarma motora je vo všeobecnosti medzi 1,0 a 1,5 Tesla a zodpovedajúca hysterézna strata rotačnej magnetizácie je približne o 45 až 65 % väčšia ako hysterézna strata striedavej magnetizácie.
Samozrejme, vyššie uvedené závery sa tiež používajú a osobne som si ich v praxi neoveril. Okrem toho, keď sa magnetické pole v železnom jadre zmení, indukuje sa v ňom prúd nazývaný vírivý prúd a straty, ktoré spôsobuje, sa nazývajú straty vírivým prúdom. Aby sa znížili straty vírivým prúdom, železné jadro motora sa zvyčajne nedá vyrobiť do jedného bloku a je axiálne uložené izolovanými oceľovými plechmi, aby sa zabránilo toku vírivých prúdov. Konkrétny výpočtový vzorec pre spotrebu železa tu nebude ťažkopádny. Základný vzorec a význam výpočtu spotreby železa Baidu budú veľmi jasné. Nasleduje analýza niekoľkých kľúčových faktorov, ktoré ovplyvňujú našu spotrebu železa, aby si každý mohol problém odvodiť dopredu alebo dozadu v praktických inžinierskych aplikáciách.
Po vyššie uvedenom, prečo výroba lisovaných výrobkov ovplyvňuje spotrebu železa? Charakteristiky procesu dierovania závisia najmä od rôznych tvarov dierovacích strojov a určujú zodpovedajúci režim šmyku a úroveň napätia podľa potrieb rôznych typov otvorov a drážok, čím sa zabezpečujú podmienky plytkých oblastí napätia okolo obvodu laminácie. Vzhľadom na vzťah medzi hĺbkou a tvarom je často ovplyvnená ostrými uhlami, do tej miery, že vysoké úrovne napätia môžu spôsobiť značné straty železa v plytkých oblastiach napätia, najmä na relatívne dlhých šmykových hranách v rozsahu laminácie. Konkrétne sa to vyskytuje hlavne v alveolárnej oblasti, ktorá sa často stáva predmetom výskumu v skutočnom výskumnom procese. Nízkostratové kremíkové oceľové plechy sú často určené väčšími zrnami. Náraz môže spôsobiť syntetické otrepy a trhacie šmykové namáhanie na spodnom okraji plechu a uhol nárazu môže mať významný vplyv na veľkosť otrepov a deformačných oblastí. Ak sa zóna vysokého napätia rozprestiera pozdĺž zóny deformácie okraja do vnútra materiálu, štruktúra zŕn v týchto oblastiach nevyhnutne prejde zodpovedajúcimi zmenami, skrúti sa alebo sa zlomí a pozdĺž smeru trhania dôjde k extrémnemu predĺženiu hranice. V tomto čase sa hustota hraníc zŕn v napäťovej zóne v smere šmyku nevyhnutne zvýši, čo vedie k zodpovedajúcemu zvýšeniu strát železa v tejto oblasti. V tomto bode teda možno materiál v napäťovej oblasti považovať za materiál s vysokými stratami, ktorý sa dotýka bežnej laminácie pozdĺž nárazovej hrany. Týmto spôsobom je možné určiť skutočnú konštantu materiálu hrany a skutočnú stratu na nárazovej hrane je možné ďalej určiť pomocou modelu strát železa.
1. Vplyv procesu žíhania na stratu železa
Vplyvné podmienky na stratu železa existujú najmä v súvislosti s kremíkovými oceľovými plechmi a mechanické a tepelné namáhanie ovplyvní kremíkové oceľové plechy so zmenami v ich skutočných vlastnostiach. Dodatočné mechanické namáhanie povedie k zmenám v strate železa. Zároveň neustále zvyšovanie vnútornej teploty motora tiež podporuje výskyt problémov so stratou železa. Prijatie účinných žíhacích opatrení na odstránenie dodatočného mechanického namáhania bude mať priaznivý vplyv na zníženie straty železa vo vnútri motora.
2. Príčiny nadmerných strát vo výrobných procesoch
Plechy z kremíkovej ocele, ako hlavný magnetický materiál pre motory, majú významný vplyv na výkon motora vďaka ich súladu s konštrukčnými požiadavkami. Okrem toho sa výkon plechov z kremíkovej ocele rovnakej triedy môže u rôznych výrobcov líšiť. Pri výbere materiálov by sa malo dbať na výber materiálov od dobrých výrobcov kremíkovej ocele. Nižšie sú uvedené niektoré kľúčové faktory, ktoré skutočne ovplyvnili spotrebu železa a s ktorými sa stretli v minulosti.
Plech z kremíkovej ocele nebol izolovaný ani správne ošetrený. Tento typ problému sa dá zistiť počas testovania plechov z kremíkovej ocele, ale nie všetci výrobcovia motorov majú túto testovaciu položku a tento problém si výrobcovia motorov často dobre nevšimnú.
Poškodená izolácia medzi plechmi alebo skraty medzi plechmi. Tento typ problému sa vyskytuje počas výrobného procesu železného jadra. Ak je tlak počas laminovania železného jadra príliš vysoký, spôsobuje to poškodenie izolácie medzi plechmi; alebo ak sú otrepy po dierovaní príliš veľké, môžu sa odstrániť leštením, čo vedie k vážnemu poškodeniu izolácie dierovanej plochy; po dokončení laminovania železného jadra nie je drážka hladká a používa sa metóda pilovania; alternatívne, kvôli faktorom, ako je nerovnomerný otvor statora a nesúososť medzi otvorom statora a okrajom sedla stroja, sa na korekciu môže použiť sústruženie. Konvenčné používanie týchto procesov výroby a spracovania motorov má v skutočnosti významný vplyv na výkon motora, najmä na straty v železe.
Pri použití metód, ako je pálenie alebo ohrev elektrickým prúdom, na demontáž vinutia môže dôjsť k prehriatiu železného jadra, čo má za následok zníženie magnetickej vodivosti a poškodenie izolácie medzi plechmi. Tento problém sa vyskytuje najmä pri oprave vinutia a motora počas výrobného a spracovateľského procesu.
Zváranie medzi stohmi a iné procesy môžu tiež spôsobiť poškodenie izolácie medzi stohmi, čím sa zvyšujú straty vírivými prúdmi.
Nedostatočná hmotnosť železa a neúplné zhutnenie medzi plechmi. Konečným výsledkom je, že hmotnosť železného jadra je nedostatočná a najpriamejším dôsledkom je, že prúd prekročí toleranciu, pričom môže dôjsť k prekročeniu štandardnej straty železa.
Povlak na kremíkovom oceľovom plechu je príliš hrubý, čo spôsobuje prílišné nasýtenie magnetického obvodu. V tomto prípade je krivka vzťahu medzi prúdom naprázdno a napätím výrazne ohnutá. To je tiež kľúčový prvok v procese výroby a spracovania kremíkových oceľových plechov.
Počas výroby a spracovania železných jadier môže dôjsť k poškodeniu orientácie zŕn na upevňovacej ploche kremíkovej ocele, ktorá slúži na dierovanie a strihanie, čo vedie k zvýšeniu strát železa pri rovnakej magnetickej indukcii. Pri motoroch s premenlivou frekvenciou by sa mali zohľadniť aj dodatočné straty železa spôsobené harmonickými. Tento faktor by sa mal komplexne zvážiť v procese návrhu.
Okrem vyššie uvedených faktorov by mala byť projektovaná hodnota straty v železe motora založená na skutočnej výrobe a spracovaní železného jadra a malo by sa vynaložiť maximálne úsilie na zabezpečenie toho, aby teoretická hodnota zodpovedala skutočnej hodnote. Charakteristické krivky poskytované dodávateľmi všeobecných materiálov sa merajú metódou Epsteinovho štvorcového valca, ale smer magnetizácie rôznych častí motora je odlišný a túto špeciálnu stratu v železe rotačným prúdom v súčasnosti nemožno brať do úvahy. To môže viesť k rôznemu stupňu nekonzistentnosti medzi vypočítanými a nameranými hodnotami.
Metódy na zníženie strát železa v technickom návrhu
Existuje mnoho spôsobov, ako znížiť spotrebu železa v strojárstve, a najdôležitejšie je prispôsobiť liek situácii. Samozrejme, nejde len o spotrebu železa, ale aj o iné straty. Najzákladnejším spôsobom je poznať dôvody vysokých strát železa, ako je vysoká magnetická hustota, vysoká frekvencia alebo nadmerná lokálna saturácia. Samozrejme, bežným spôsobom je na jednej strane potrebné čo najviac sa priblížiť k realite zo strany simulácie a na druhej strane je proces kombinovaný s technológiou na zníženie dodatočnej spotreby železa. Najbežnejšie používanou metódou je zvýšiť používanie kvalitných kremíkových oceľových plechov a bez ohľadu na cenu je možné zvoliť dovážanú superkremíkovú oceľ. Samozrejme, vývoj domácich nových energeticky orientovaných technológií tiež viedol k lepšiemu rozvoju v oblasti výroby aj spracovania. Domáce oceliarne tiež uvádzajú na trh špecializované kremíkové oceľové výrobky. Genealogy má dobrú klasifikáciu výrobkov pre rôzne aplikačné scenáre. Tu je niekoľko jednoduchých metód, s ktorými sa môžete stretnúť:
1. Optimalizujte magnetický obvod
Optimalizácia magnetického obvodu, presnejšie povedané, je optimalizácia sínusu magnetického poľa. To je kľúčové nielen pre asynchrónne motory s pevnou frekvenciou. Kľúčové sú asynchrónne motory s premenlivou frekvenciou a synchrónne motory. Keď som pracoval v textilnom strojárskom priemysle, vyrobil som dva motory s rôznym výkonom, aby som znížil náklady. Samozrejme, najdôležitejšia bola prítomnosť alebo neprítomnosť zošikmených pólov, čo malo za následok nekonzistentné sínusové charakteristiky magnetického poľa vzduchovej medzery. V dôsledku práce pri vysokých rýchlostiach tvoria straty v železe veľkú časť, čo má za následok významný rozdiel v stratách medzi týmito dvoma motormi. Nakoniec, po niekoľkých spätných výpočtoch, rozdiel v stratách v železe motora pod riadiacim algoritmom sa zvýšil viac ako dvojnásobne. To tiež všetkým pripomína prepojenie riadiacich algoritmov pri výrobe motorov s premenlivou frekvenciou a reguláciou otáčok.
2. Znížte magnetickú hustotu
Zväčšenie dĺžky železného jadra alebo zväčšenie plochy magnetickej vodivosti magnetického obvodu na zníženie hustoty magnetického toku, ale množstvo železa použitého v motore sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje;
3. Zníženie hrúbky železných triesok na zníženie strát indukovaného prúdu
Nahradenie plechov z kremíkovej ocele valcovaných za tepla plechmi z kremíkovej ocele valcovanými za studena môže znížiť hrúbku plechov z kremíkovej ocele, ale tenké železné triesky zvýšia počet železných triesok a náklady na výrobu motorov;
4. Použitie za studena valcovaných kremíkových oceľových plechov s dobrou magnetickou vodivosťou na zníženie hysteréznych strát;
5. Použitie vysokovýkonného izolačného náteru zo železných triesok;
6. Tepelné spracovanie a výrobná technológia
Zvyškové napätie po spracovaní železných triesok môže vážne ovplyvniť straty motora. Pri spracovaní kremíkových oceľových plechov má smer rezania a šmykové napätie pri prerážaní významný vplyv na straty železného jadra. Rezanie pozdĺž smeru valcovania kremíkového oceľového plechu a vykonávanie tepelného spracovania kremíkového oceľového plechu môže znížiť straty o 10 % až 20 %.
Čas uverejnenia: 1. novembra 2023
