Πώς να μειώσετε την απώλεια σιδήρου από τον κινητήρα

Παράγοντες που επηρεάζουν τη βασική κατανάλωση σιδήρου

Για να αναλύσουμε ένα πρόβλημα, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε ορισμένες βασικές θεωρίες, οι οποίες θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε. Πρώτον, πρέπει να γνωρίζουμε δύο έννοιες. Η μία είναι η εναλλασσόμενη μαγνήτιση, η οποία, για να το θέσω απλά, εμφανίζεται στον πυρήνα σιδήρου ενός μετασχηματιστή και στα δόντια του στάτορα ή του ρότορα ενός κινητήρα. Η άλλη είναι η ιδιότητα περιστροφικής μαγνήτισης, η οποία παράγεται από τον ζυγό του στάτορα ή του ρότορα του κινητήρα. Υπάρχουν πολλά άρθρα που ξεκινούν από δύο σημεία και υπολογίζουν την απώλεια σιδήρου του κινητήρα με βάση διαφορετικά χαρακτηριστικά σύμφωνα με την παραπάνω μέθοδο επίλυσης. Πειράματα έχουν δείξει ότι τα φύλλα πυριτίου χάλυβα εμφανίζουν τα ακόλουθα φαινόμενα υπό μαγνήτιση δύο ιδιοτήτων:
Όταν η πυκνότητα μαγνητικής ροής είναι κάτω από 1,7 Tesla, η απώλεια υστέρησης που προκαλείται από τον περιστροφικό μαγνήτιση είναι μεγαλύτερη από αυτή που προκαλείται από τον εναλλασσόμενο μαγνήτιση. Όταν είναι υψηλότερη από 1,7 Tesla, ισχύει το αντίθετο. Η πυκνότητα μαγνητικής ροής του ζυγού του κινητήρα είναι γενικά μεταξύ 1,0 και 1,5 Tesla, και η αντίστοιχη απώλεια υστέρησης περιστροφικού μαγνήτισης είναι περίπου 45 έως 65% μεγαλύτερη από την απώλεια υστέρησης εναλλασσόμενου μαγνήτισης.
Φυσικά, τα παραπάνω συμπεράσματα χρησιμοποιούνται επίσης και δεν τα έχω επαληθεύσει προσωπικά στην πράξη. Επιπλέον, όταν το μαγνητικό πεδίο στον πυρήνα σιδήρου αλλάζει, προκαλείται σε αυτόν ένα ρεύμα, που ονομάζεται δινορρεύματα, και οι απώλειες που προκαλούνται από αυτό ονομάζονται απώλειες δινορρευμάτων. Προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες δινορρευμάτων, ο πυρήνας σιδήρου του κινητήρα συνήθως δεν μπορεί να κατασκευαστεί σε ένα ολόκληρο μπλοκ και στοιβάζεται αξονικά από μονωμένα χαλύβδινα φύλλα για να εμποδίσει τη ροή των δινορρευμάτων. Ο συγκεκριμένος τύπος υπολογισμού για την κατανάλωση σιδήρου δεν θα είναι δυσκίνητος εδώ. Ο βασικός τύπος και η σημασία του υπολογισμού της κατανάλωσης σιδήρου Baidu θα είναι πολύ σαφείς. Ακολουθεί μια ανάλυση αρκετών βασικών παραγόντων που επηρεάζουν την κατανάλωση σιδήρου μας, έτσι ώστε όλοι να μπορούν επίσης να συμπεράνουν το πρόβλημα προς τα εμπρός ή προς τα πίσω σε πρακτικές εφαρμογές μηχανικής.

Αφού συζητήσαμε τα παραπάνω, γιατί η κατασκευή της σφράγισης επηρεάζει την κατανάλωση σιδήρου; Τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας διάτρησης εξαρτώνται κυρίως από διαφορετικά σχήματα των μηχανών διάτρησης και καθορίζουν τον αντίστοιχο τρόπο διάτμησης και το επίπεδο τάσης ανάλογα με τις ανάγκες των διαφορετικών τύπων οπών και αυλακώσεων, εξασφαλίζοντας έτσι τις συνθήκες ρηχών περιοχών τάσης γύρω από την περιφέρεια της ελασματοποίησης. Λόγω της σχέσης μεταξύ βάθους και σχήματος, επηρεάζεται συχνά από αιχμηρές γωνίες, στο βαθμό που τα υψηλά επίπεδα τάσης μπορούν να προκαλέσουν σημαντική απώλεια σιδήρου σε ρηχές περιοχές τάσης, ειδικά στις σχετικά μεγάλες ακμές διάτμησης εντός του εύρους ελασματοποίησης. Συγκεκριμένα, εμφανίζεται κυρίως στην κυψελιδική περιοχή, η οποία συχνά γίνεται επίκεντρο έρευνας στην πραγματική ερευνητική διαδικασία. Τα φύλλα πυριτίου χάλυβα χαμηλής απώλειας συχνά καθορίζονται από μεγαλύτερα μεγέθη κόκκων. Η πρόσκρουση μπορεί να προκαλέσει συνθετικά γρέζια και διάτμηση σχισίματος στο κάτω άκρο του φύλλου και η γωνία πρόσκρουσης μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στο μέγεθος των γρέζια και των περιοχών παραμόρφωσης. Εάν μια ζώνη υψηλής τάσης εκτείνεται κατά μήκος της ζώνης παραμόρφωσης της άκρης προς το εσωτερικό του υλικού, η δομή των κόκκων σε αυτές τις περιοχές αναπόφευκτα θα υποστεί αντίστοιχες αλλαγές, θα στρεβλωθεί ή θα σπάσει και θα συμβεί ακραία επιμήκυνση του ορίου κατά μήκος της κατεύθυνσης σχισίματος. Αυτή τη στιγμή, η πυκνότητα των ορίων των κόκκων στη ζώνη τάσης κατά την κατεύθυνση διάτμησης αναπόφευκτα θα αυξηθεί, οδηγώντας σε αντίστοιχη αύξηση της απώλειας σιδήρου εντός της περιοχής. Έτσι, σε αυτό το σημείο, το υλικό στην περιοχή τάσης μπορεί να θεωρηθεί ως υλικό υψηλής απώλειας που πέφτει πάνω από την συνηθισμένη ελασματοποίηση κατά μήκος της άκρης κρούσης. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να προσδιοριστεί η πραγματική σταθερά του υλικού της άκρης και η πραγματική απώλεια της άκρης κρούσης μπορεί να προσδιοριστεί περαιτέρω χρησιμοποιώντας το μοντέλο απώλειας σιδήρου.
1. Η επίδραση της διαδικασίας ανόπτησης στην απώλεια σιδήρου
Οι συνθήκες επιρροής της απώλειας σιδήρου υπάρχουν κυρίως στην όψη των φύλλων πυριτίου χάλυβα, και οι μηχανικές και θερμικές καταπονήσεις θα επηρεάσουν τα φύλλα πυριτίου χάλυβα με αλλαγές στα πραγματικά χαρακτηριστικά τους. Η πρόσθετη μηχανική καταπόνηση θα οδηγήσει σε αλλαγές στην απώλεια σιδήρου. Ταυτόχρονα, η συνεχής αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας του κινητήρα θα προωθήσει επίσης την εμφάνιση προβλημάτων απώλειας σιδήρου. Η λήψη αποτελεσματικών μέτρων ανόπτησης για την απομάκρυνση της πρόσθετης μηχανικής καταπόνησης θα έχει ευεργετική επίδραση στη μείωση της απώλειας σιδήρου στο εσωτερικό του κινητήρα.

2. Λόγοι για υπερβολικές απώλειες στις διαδικασίες παραγωγής

Τα φύλλα πυριτίου χάλυβα, ως το κύριο μαγνητικό υλικό για κινητήρες, έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση του κινητήρα λόγω της συμμόρφωσής τους με τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Επιπλέον, η απόδοση των φύλλων πυριτίου χάλυβα της ίδιας ποιότητας μπορεί να διαφέρει από διαφορετικούς κατασκευαστές. Κατά την επιλογή υλικών, θα πρέπει να καταβάλλονται προσπάθειες για την επιλογή υλικών από καλούς κατασκευαστές πυριτίου χάλυβα. Παρακάτω παρατίθενται ορισμένοι βασικοί παράγοντες που έχουν επηρεάσει την κατανάλωση σιδήρου και έχουν παρατηρηθεί στο παρελθόν.

Το φύλλο πυριτίου χάλυβα δεν έχει μονωθεί ή δεν έχει υποστεί σωστή επεξεργασία. Αυτό το είδος προβλήματος μπορεί να ανιχνευθεί κατά τη διαδικασία δοκιμής των φύλλων πυριτίου χάλυβα, αλλά δεν διαθέτουν όλοι οι κατασκευαστές κινητήρων αυτό το στοιχείο δοκιμής και αυτό το πρόβλημα συχνά δεν αναγνωρίζεται καλά από τους κατασκευαστές κινητήρων.

Κατεστραμμένη μόνωση μεταξύ φύλλων ή βραχυκυκλώματα μεταξύ φύλλων. Αυτό το είδος προβλήματος εμφανίζεται κατά τη διαδικασία κατασκευής του πυρήνα σιδήρου. Εάν η πίεση κατά την ελασματοποίηση του πυρήνα σιδήρου είναι πολύ υψηλή, προκαλώντας ζημιά στη μόνωση μεταξύ των φύλλων. Ή εάν τα γρέζια είναι πολύ μεγάλα μετά τη διάτρηση, μπορούν να αφαιρεθούν με στίλβωση, με αποτέλεσμα σοβαρή ζημιά στη μόνωση της επιφάνειας διάτρησης. Μετά την ολοκλήρωση της ελασματοποίησης του πυρήνα σιδήρου, η αυλάκωση δεν είναι λεία και χρησιμοποιείται η μέθοδος λιμαρίσματος. Εναλλακτικά, λόγω παραγόντων όπως η ανομοιόμορφη οπή του στάτη και η μη ομοκεντρικότητα μεταξύ της οπής του στάτη και του χείλους της έδρας της μηχανής, μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόρνευση για διόρθωση. Η συμβατική χρήση αυτών των διαδικασιών παραγωγής και επεξεργασίας κινητήρα έχει στην πραγματικότητα σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση του κινητήρα, ειδικά στην απώλεια σιδήρου.

Όταν χρησιμοποιούνται μέθοδοι όπως η καύση ή η θέρμανση με ηλεκτρικό ρεύμα για την αποσυναρμολόγηση της περιέλιξης, μπορεί να προκληθεί υπερθέρμανση του πυρήνα σιδήρου, με αποτέλεσμα τη μείωση της μαγνητικής αγωγιμότητας και τη ζημιά στη μόνωση μεταξύ των φύλλων. Αυτό το πρόβλημα εμφανίζεται κυρίως κατά την επισκευή της περιέλιξης και του κινητήρα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής και επεξεργασίας.

Η συγκόλληση σε στοίβες και άλλες διαδικασίες μπορούν επίσης να προκαλέσουν ζημιά στη μόνωση μεταξύ των στοιβών, αυξάνοντας τις απώλειες από δινορρεύματα.
Ανεπαρκές βάρος σιδήρου και ατελής συμπύκνωση μεταξύ των φύλλων. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι το βάρος του πυρήνα σιδήρου είναι ανεπαρκές και το πιο άμεσο αποτέλεσμα είναι ότι το ρεύμα υπερβαίνει την ανοχή, ενώ μπορεί να υπάρχει το γεγονός ότι η απώλεια σιδήρου υπερβαίνει το πρότυπο.
Η επίστρωση στο φύλλο πυριτίου χάλυβα είναι πολύ παχιά, με αποτέλεσμα το μαγνητικό κύκλωμα να γίνει πολύ κορεσμένο. Σε αυτή τη φάση, η καμπύλη σχέσης μεταξύ ρεύματος άνευ φορτίου και τάσης είναι σοβαρά λυγισμένη. Αυτό είναι επίσης ένα βασικό στοιχείο στη διαδικασία παραγωγής και επεξεργασίας φύλλων πυριτίου χάλυβα.

Κατά την παραγωγή και την επεξεργασία πυρήνων σιδήρου, ο προσανατολισμός των κόκκων της επιφάνειας διάτρησης και διάτμησης του φύλλου πυριτίου χάλυβα μπορεί να υποστεί βλάβη, οδηγώντας σε αύξηση των απωλειών σιδήρου υπό την ίδια μαγνητική επαγωγή. Για κινητήρες μεταβλητής συχνότητας, θα πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη οι πρόσθετες απώλειες σιδήρου που προκαλούνται από αρμονικές. Αυτός είναι ένας παράγοντας που θα πρέπει να ληφθεί πλήρως υπόψη στη διαδικασία σχεδιασμού.

Εκτός από τους παραπάνω παράγοντες, η τιμή σχεδιασμού της απώλειας σιδήρου του κινητήρα θα πρέπει να βασίζεται στην πραγματική παραγωγή και επεξεργασία του πυρήνα σιδήρου και θα πρέπει να καταβάλλεται κάθε δυνατή προσπάθεια για να διασφαλιστεί ότι η θεωρητική τιμή ταιριάζει με την πραγματική τιμή. Οι χαρακτηριστικές καμπύλες που παρέχονται από τους γενικούς προμηθευτές υλικών μετρώνται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο τετραγωνικού πηνίου Epstein, αλλά η κατεύθυνση μαγνήτισης των διαφόρων μερών του κινητήρα είναι διαφορετική και αυτή η ειδική απώλεια σιδήρου κατά την περιστροφή δεν μπορεί να ληφθεί υπόψη προς το παρόν. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ποικίλους βαθμούς ασυνέπειας μεταξύ των υπολογισμένων και των μετρούμενων τιμών.

Μέθοδοι μείωσης της απώλειας σιδήρου στον μηχανολογικό σχεδιασμό
Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να μειωθεί η κατανάλωση σιδήρου στη μηχανική και το πιο σημαντικό είναι να προσαρμοστεί η ιατρική στην περίσταση. Φυσικά, δεν πρόκειται μόνο για την κατανάλωση σιδήρου, αλλά και για άλλες απώλειες. Ο πιο θεμελιώδης τρόπος είναι να γνωρίζουμε τους λόγους για τις υψηλές απώλειες σιδήρου, όπως η υψηλή μαγνητική πυκνότητα, η υψηλή συχνότητα ή ο υπερβολικός τοπικός κορεσμός. Φυσικά, με τον συνήθη τρόπο, αφενός, είναι απαραίτητο να προσεγγίσουμε την πραγματικότητα όσο το δυνατόν πιο κοντά από την πλευρά της προσομοίωσης και, αφετέρου, η διαδικασία συνδυάζεται με την τεχνολογία για τη μείωση της πρόσθετης κατανάλωσης σιδήρου. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι η αύξηση της χρήσης καλών φύλλων πυριτιούχου χάλυβα και, ανεξάρτητα από το κόστος, μπορεί να επιλεγεί εισαγόμενος υπερπυριτιούχος χάλυβας. Φυσικά, η ανάπτυξη εγχώριων νέων τεχνολογιών που βασίζονται στην ενέργεια έχει επίσης οδηγήσει σε καλύτερη ανάπτυξη στην ανάντη και κατάντη παραγωγή. Τα εγχώρια χαλυβουργεία λανσάρουν επίσης εξειδικευμένα προϊόντα πυριτιούχου χάλυβα. Η Γενεαλογία έχει μια καλή ταξινόμηση προϊόντων για διαφορετικά σενάρια εφαρμογής. Ακολουθούν μερικές απλές μέθοδοι που μπορείτε να συναντήσετε:

1. Βελτιστοποιήστε το μαγνητικό κύκλωμα

Η βελτιστοποίηση του μαγνητικού κυκλώματος, για να είμαστε ακριβείς, βελτιστοποιεί το ημιτόνιο του μαγνητικού πεδίου. Αυτό είναι κρίσιμο, όχι μόνο για τους κινητήρες επαγωγής σταθερής συχνότητας. Οι κινητήρες επαγωγής μεταβλητής συχνότητας και οι σύγχρονοι κινητήρες είναι κρίσιμοι. Όταν εργαζόμουν στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργικών μηχανημάτων, κατασκεύασα δύο κινητήρες με διαφορετική απόδοση για να μειώσω το κόστος. Φυσικά, το πιο σημαντικό ήταν η παρουσία ή η απουσία ασύμμετρων πόλων, που είχαν ως αποτέλεσμα ασυνεπή ημιτονοειδή χαρακτηριστικά του μαγνητικού πεδίου του διακένου αέρα. Λόγω της εργασίας σε υψηλές ταχύτητες, οι απώλειες σιδήρου αποτελούν μεγάλο ποσοστό, με αποτέλεσμα μια σημαντική διαφορά στις απώλειες μεταξύ των δύο κινητήρων. Τέλος, μετά από ορισμένους υπολογισμούς προς τα πίσω, η διαφορά απωλειών σιδήρου του κινητήρα υπό τον αλγόριθμο ελέγχου έχει αυξηθεί κατά περισσότερο από διπλάσια. Αυτό υπενθυμίζει επίσης σε όλους τη σύνδεση αλγορίθμων ελέγχου όταν κατασκευάζουν ξανά κινητήρες ελέγχου μεταβλητής συχνότητας.

2. Μειώστε τη μαγνητική πυκνότητα
Αύξηση του μήκους του πυρήνα σιδήρου ή αύξηση της περιοχής μαγνητικής αγωγιμότητας του μαγνητικού κυκλώματος για τη μείωση της πυκνότητας μαγνητικής ροής, αλλά η ποσότητα σιδήρου που χρησιμοποιείται στον κινητήρα αυξάνεται ανάλογα.

3. Μείωση του πάχους των τσιπς σιδήρου για μείωση της απώλειας επαγόμενου ρεύματος
Η αντικατάσταση των φύλλων πυριτιούχου χάλυβα θερμής έλασης με φύλλα πυριτιούχου χάλυβα ψυχρής έλασης μπορεί να μειώσει το πάχος των φύλλων πυριτιούχου χάλυβα, αλλά τα λεπτά τσιπς σιδήρου θα αυξήσουν τον αριθμό των τσιπς σιδήρου και το κόστος κατασκευής κινητήρων.

4. Υιοθέτηση φύλλων χάλυβα πυριτίου ψυχρής έλασης με καλή μαγνητική αγωγιμότητα για τη μείωση της απώλειας υστέρησης.
5. Υιοθέτηση μονωτικής επίστρωσης υψηλής απόδοσης από τσιπ σιδήρου.
6. Θερμική επεξεργασία και τεχνολογία κατασκευής
Η υπολειμματική τάση μετά την επεξεργασία τσιπς σιδήρου μπορεί να επηρεάσει σοβαρά την απώλεια του κινητήρα. Κατά την επεξεργασία φύλλων πυριτίου χάλυβα, η κατεύθυνση κοπής και η τάση διάτμησης κατά τη διάτρηση έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην απώλεια του πυρήνα σιδήρου. Η κοπή κατά μήκος της κατεύθυνσης κύλισης του φύλλου πυριτίου χάλυβα και η διεξαγωγή θερμικής επεξεργασίας στο φύλλο πυριτίου χάλυβα μπορούν να μειώσουν τις απώλειες κατά 10% έως 20%.