Faktoren, die den grundlegenden Eisenverbrauch beeinflussen
Um ein Problem zu analysieren, benötigen wir zunächst einige grundlegende Theorien, die uns beim Verständnis helfen. Zunächst benötigen wir zwei Konzepte: Das eine ist die alternierende Magnetisierung, die, vereinfacht ausgedrückt, im Eisenkern eines Transformators und in den Stator- oder Rotorzähnen eines Motors auftritt; das andere ist die Rotationsmagnetisierung, die durch das Stator- oder Rotorjoch des Motors erzeugt wird. Es gibt viele Artikel, die von zwei Punkten ausgehen und den Eisenverlust des Motors anhand verschiedener Eigenschaften nach der oben beschriebenen Lösungsmethode berechnen. Experimente haben gezeigt, dass Siliziumstahlbleche unter Magnetisierung zweier Eigenschaften folgende Phänomene aufweisen:
Liegt die magnetische Flussdichte unter 1,7 Tesla, ist der Hystereseverlust durch rotierende Magnetisierung größer als der durch alternierende Magnetisierung; liegt er über 1,7 Tesla, ist das Gegenteil der Fall. Die magnetische Flussdichte des Motorjochs liegt in der Regel zwischen 1,0 und 1,5 Tesla, und der entsprechende Hystereseverlust durch rotierende Magnetisierung ist etwa 45 bis 65 % größer als der Hystereseverlust durch alternierende Magnetisierung.
Die obigen Schlussfolgerungen gelten natürlich auch, und ich habe sie in der Praxis nicht persönlich überprüft. Wenn sich das Magnetfeld im Eisenkern ändert, wird darin ein Strom induziert, der als Wirbelstrom bezeichnet wird, und die dadurch verursachten Verluste werden als Wirbelstromverluste bezeichnet. Um Wirbelstromverluste zu reduzieren, kann der Eisenkern eines Motors üblicherweise nicht als Block gefertigt werden, sondern wird axial mit isolierten Stahlblechen gestapelt, um den Fluss von Wirbelströmen zu behindern. Die spezifische Berechnungsformel für den Eisenverbrauch ist hier nicht umständlich. Die Grundformel und Bedeutung der Baidu-Berechnung des Eisenverbrauchs werden sehr klar sein. Im Folgenden werden mehrere Schlüsselfaktoren analysiert, die unseren Eisenverbrauch beeinflussen, sodass jeder das Problem auch in praktischen technischen Anwendungen vorwärts oder rückwärts ableiten kann.
Warum beeinflusst die Herstellung von Stanzteilen nach der obigen Erläuterung den Eisenverbrauch? Die Eigenschaften des Stanzprozesses hängen hauptsächlich von der Form der Stanzmaschine ab und bestimmen den entsprechenden Schermodus und das Spannungsniveau entsprechend den Anforderungen der verschiedenen Arten von Löchern und Nuten, wodurch die Bedingungen für Bereiche mit geringer Spannung am Rand der Laminierung sichergestellt werden. Aufgrund der Beziehung zwischen Tiefe und Form wird dies häufig durch spitze Winkel beeinflusst, sodass hohe Spannungsniveaus zu erheblichen Eisenverlusten in Bereichen mit geringer Spannung führen können, insbesondere an den relativ langen Scherkanten innerhalb des Laminierungsbereichs. Dies tritt insbesondere im Alveolarbereich auf, der in der eigentlichen Forschung oft im Fokus steht. Verlustarme Siliziumstahlbleche werden häufig durch größere Korngrößen gekennzeichnet. Stöße können künstliche Grate und Reißscheren an der Unterkante des Blechs verursachen, und der Aufprallwinkel kann die Größe der Grate und Verformungsbereiche erheblich beeinflussen. Erstreckt sich eine Hochspannungszone entlang der Randverformungszone bis ins Innere des Materials, verändert sich die Kornstruktur in diesen Bereichen zwangsläufig entsprechend, verdreht oder bricht, und die Grenze dehnt sich in Reißrichtung extrem aus. Dadurch nimmt die Korngrenzendichte in der Spannungszone in Scherrichtung zwangsläufig zu, was zu einem entsprechenden Anstieg der Eisenverluste in diesem Bereich führt. Daher kann das Material im Spannungsbereich an dieser Stelle als Hochverlustmaterial betrachtet werden, das entlang der Stoßkante auf die normale Laminierung fällt. Auf diese Weise lässt sich die tatsächliche Konstante des Randmaterials bestimmen und der tatsächliche Verlust der Stoßkante mithilfe des Eisenverlustmodells weiter ermitteln.
1. Der Einfluss des Glühprozesses auf den Eisenverlust
Die Einflussfaktoren für Eisenverluste liegen hauptsächlich bei Siliziumstahlblechen. Mechanische und thermische Belastungen verändern die Eigenschaften von Siliziumstahlblechen. Zusätzliche mechanische Belastungen führen zu veränderten Eisenverlusten. Gleichzeitig begünstigt der kontinuierliche Anstieg der Motorinnentemperatur Eisenverluste. Effektive Glühmaßnahmen zur Beseitigung zusätzlicher mechanischer Belastungen tragen zur Reduzierung der Eisenverluste im Motor bei.
2. Gründe für übermäßige Verluste in Herstellungsprozessen
Siliziumstahlbleche als Hauptmagnetmaterial für Motoren beeinflussen die Leistung des Motors maßgeblich, da sie den Konstruktionsanforderungen entsprechen. Darüber hinaus kann die Leistung von Siliziumstahlblechen gleicher Güte je nach Hersteller variieren. Achten Sie bei der Materialauswahl darauf, Materialien von zuverlässigen Siliziumstahlherstellern zu wählen. Im Folgenden finden Sie einige Schlüsselfaktoren, die den Eisenverbrauch tatsächlich beeinflusst haben und bereits bekannt sind.
Das Siliziumstahlblech wurde nicht ausreichend isoliert oder behandelt. Solche Probleme können beim Testen von Siliziumstahlblechen erkannt werden. Allerdings verfügen nicht alle Motorenhersteller über diese Prüfvorrichtung, und das Problem wird von den Motorenherstellern oft nicht ausreichend erkannt.
Beschädigte Isolierung zwischen den Blechen oder Kurzschlüsse zwischen den Blechen. Solche Probleme treten während des Herstellungsprozesses des Eisenkerns auf. Ist der Druck beim Laminieren des Eisenkerns zu hoch, kann die Isolierung zwischen den Blechen beschädigt werden. Sind die Grate nach dem Stanzen zu groß, können sie durch Polieren entfernt werden, was zu erheblichen Schäden an der Isolierung der Stanzfläche führt. Ist die Nut nach dem Laminieren des Eisenkerns nicht glatt, kommt das Feilen zum Einsatz. Alternativ kann aufgrund von Faktoren wie ungleichmäßiger Statorbohrung oder mangelnder Konzentrizität zwischen Statorbohrung und Maschinensitzlippe eine Korrektur durch Drehen vorgenommen werden. Die herkömmliche Anwendung dieser Motorproduktions- und -verarbeitungsverfahren hat tatsächlich erhebliche Auswirkungen auf die Leistung des Motors, insbesondere auf die Eisenverluste.
Bei der Demontage der Wicklung durch Brennen oder Erhitzen mit Strom kann es zu einer Überhitzung des Eisenkerns kommen, was zu einer Verringerung der magnetischen Leitfähigkeit und einer Beschädigung der Isolierung zwischen den Blechen führt. Dieses Problem tritt hauptsächlich bei der Reparatur von Wicklungen und Motoren während des Produktions- und Verarbeitungsprozesses auf.
Auch beim Stapelschweißen und anderen Verfahren kann es zu Schäden an der Isolierung zwischen den Stapeln kommen, wodurch die Wirbelstromverluste steigen.
Unzureichendes Eisengewicht und unvollständige Verdichtung zwischen den Blechen. Das Endergebnis ist, dass das Gewicht des Eisenkerns unzureichend ist, und die unmittelbarste Folge ist, dass der Strom die Toleranz überschreitet, während der Eisenverlust möglicherweise den Standard überschreitet.
Die Beschichtung des Siliziumstahlblechs ist zu dick, wodurch der Magnetkreis zu stark gesättigt wird. Dadurch wird die Beziehungskurve zwischen Leerlaufstrom und Spannung stark verbogen. Dies ist auch ein Schlüsselelement im Herstellungs- und Verarbeitungsprozess von Siliziumstahlblechen.
Bei der Herstellung und Verarbeitung von Eisenkernen kann die Kornorientierung der Stanz- und Scherflächenbefestigung des Siliziumstahlblechs beschädigt werden, was bei gleicher magnetischer Induktion zu einem Anstieg der Eisenverluste führt. Bei Motoren mit variabler Frequenz müssen zudem zusätzliche Eisenverluste durch Oberschwingungen berücksichtigt werden. Dies ist ein Faktor, der im Konstruktionsprozess umfassend berücksichtigt werden sollte.
Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren sollte der Auslegungswert des Motoreisenverlusts auf der tatsächlichen Herstellung und Verarbeitung des Eisenkerns basieren. Es sollte alles getan werden, um sicherzustellen, dass der theoretische Wert dem tatsächlichen Wert entspricht. Die Kennlinien der allgemeinen Materiallieferanten werden mit der Epstein-Quadratspulenmethode gemessen. Da jedoch die Magnetisierungsrichtung verschiedener Teile im Motor unterschiedlich ist, kann dieser spezielle rotierende Eisenverlust derzeit nicht berücksichtigt werden. Dies kann zu unterschiedlich starken Abweichungen zwischen berechneten und gemessenen Werten führen.
Methoden zur Reduzierung des Eisenverlusts im technischen Design
Es gibt viele Möglichkeiten, den Eisenverbrauch im Maschinenbau zu reduzieren. Wichtig ist, die Maßnahmen an die jeweilige Situation anzupassen. Natürlich geht es nicht nur um den Eisenverbrauch, sondern auch um andere Verluste. Der grundlegendste Weg ist, die Ursachen für hohe Eisenverluste zu kennen, wie z. B. hohe magnetische Dichte, hohe Frequenz oder übermäßige lokale Sättigung. Normalerweise muss man einerseits die Realität durch Simulation so genau wie möglich annähern und andererseits den Prozess mit Technologien kombinieren, um den zusätzlichen Eisenverbrauch zu reduzieren. Die gängigste Methode ist die verstärkte Verwendung hochwertiger Siliziumstahlbleche. Unabhängig von den Kosten kann importierter Super-Siliziumstahl gewählt werden. Die Entwicklung inländischer Technologien für neue Energien hat natürlich auch zu einer verbesserten Entwicklung im Upstream- und Downstream-Bereich geführt. Inländische Stahlwerke bringen auch spezielle Siliziumstahlprodukte auf den Markt. Genealogy bietet eine gute Produktklassifizierung für verschiedene Anwendungsszenarien. Hier sind einige einfache Methoden:
1. Magnetkreis optimieren
Die Optimierung des Magnetkreises, genauer gesagt die Optimierung des Sinus des Magnetfelds, ist entscheidend, nicht nur für Asynchronmotoren mit fester Frequenz. Auch Asynchronmotoren und Synchronmotoren mit variabler Frequenz sind von entscheidender Bedeutung. Als ich in der Textilmaschinenindustrie arbeitete, baute ich aus Kostengründen zwei Motoren mit unterschiedlicher Leistung. Das Wichtigste war natürlich das Vorhandensein oder Fehlen von schrägen Polen, die zu inkonsistenten sinusförmigen Eigenschaften des Magnetfelds im Luftspalt führten. Aufgrund der hohen Drehzahlen machen die Eisenverluste einen großen Anteil aus, was zu erheblichen Verlustunterschieden zwischen den beiden Motoren führt. Nach einigen Rückwärtsberechnungen hat sich die Differenz der Eisenverluste des Motors unter dem Steuerungsalgorithmus schließlich mehr als verdoppelt. Dies erinnert auch alle daran, Steuerungsalgorithmen bei der Herstellung von Motoren mit variabler Frequenz und Drehzahlregelung zu kombinieren.
2. Reduzieren Sie die magnetische Dichte
Durch Erhöhen der Länge des Eisenkerns oder Erhöhen der magnetischen Leitfähigkeitsfläche des Magnetkreises wird die magnetische Flussdichte verringert, wobei sich jedoch die im Motor verwendete Eisenmenge entsprechend erhöht.
3.Reduzierung der Dicke der Eisenspäne, um den Verlust des induzierten Stroms zu verringern
Durch das Ersetzen von warmgewalzten Siliziumstahlblechen durch kaltgewalzte Siliziumstahlbleche kann die Dicke der Siliziumstahlbleche reduziert werden, dünne Eisenspäne erhöhen jedoch die Anzahl der Eisenspäne und die Kosten der Motorherstellung.
4. Verwendung von kaltgewalzten Siliziumstahlblechen mit guter magnetischer Leitfähigkeit zur Reduzierung des Hystereseverlusts;
5. Verwendung einer Hochleistungs-Isolierbeschichtung aus Eisenspänen;
6.Wärmebehandlung und Fertigungstechnologie
Die Eigenspannung nach der Verarbeitung von Eisenspänen kann den Motorverlust erheblich beeinträchtigen. Bei der Verarbeitung von Siliziumstahlblechen haben Schnittrichtung und Stanzscherspannung einen erheblichen Einfluss auf den Verlust des Eisenkerns. Durch Schneiden entlang der Walzrichtung des Siliziumstahlblechs und anschließende Wärmebehandlung des Siliziumstahlblechs können Verluste um 10 bis 20 % reduziert werden.
Beitragszeit: 01.11.2023
