Faktoren, die den grundlegenden Eisenverbrauch beeinflussen
Um ein Problem zu analysieren, müssen wir zunächst einige grundlegende Theorien kennen, die uns beim Verständnis helfen. Erstens müssen wir zwei Konzepte kennen. Eine davon ist die alternierende Magnetisierung, die, vereinfacht gesagt, im Eisenkern eines Transformators und in den Stator- oder Rotorzähnen eines Motors auftritt; Eine davon ist die Rotationsmagnetisierungseigenschaft, die durch das Stator- oder Rotorjoch des Motors erzeugt wird. Es gibt viele Artikel, die von zwei Punkten ausgehen und den Eisenverlust des Motors basierend auf unterschiedlichen Eigenschaften gemäß der oben genannten Lösungsmethode berechnen. Experimente haben gezeigt, dass Siliziumstahlbleche bei der Magnetisierung zweier Eigenschaften die folgenden Phänomene aufweisen:
Wenn die magnetische Flussdichte unter 1,7 Tesla liegt, ist der durch rotierende Magnetisierung verursachte Hystereseverlust größer als der durch alternierende Magnetisierung; Bei mehr als 1,7 Tesla ist das Gegenteil der Fall. Die magnetische Flussdichte des Motorjochs liegt im Allgemeinen zwischen 1,0 und 1,5 Tesla, und der entsprechende Rotationsmagnetisierungs-Hystereseverlust ist etwa 45 bis 65 % größer als der Wechselmagnetisierungs-Hystereseverlust.
Natürlich werden auch die oben genannten Schlussfolgerungen verwendet, und ich habe sie in der Praxis nicht persönlich überprüft. Wenn sich außerdem das Magnetfeld im Eisenkern ändert, wird darin ein Strom induziert, der Wirbelstrom genannt wird, und die dadurch verursachten Verluste werden Wirbelstromverluste genannt. Um Wirbelstromverluste zu reduzieren, kann der Eisenkern des Motors normalerweise nicht zu einem ganzen Block geformt werden und wird durch isolierte Stahlbleche axial gestapelt, um den Fluss von Wirbelströmen zu verhindern. Die konkrete Berechnungsformel für den Eisenverbrauch wird hier nicht umständlich sein. Die Grundformel und die Bedeutung der Berechnung des Eisenverbrauchs von Baidu werden sehr klar sein. Im Folgenden werden einige Schlüsselfaktoren analysiert, die unseren Eisenverbrauch beeinflussen, sodass jeder das Problem auch in praktischen technischen Anwendungen vorwärts oder rückwärts ableiten kann.
Warum wirkt sich die Herstellung von Stanzteilen nach der Erörterung des oben Gesagten auf den Eisenverbrauch aus? Die Eigenschaften des Stanzprozesses hängen hauptsächlich von den unterschiedlichen Formen der Stanzmaschinen ab und bestimmen den entsprechenden Schermodus und das Spannungsniveau entsprechend den Anforderungen verschiedener Arten von Löchern und Nuten, wodurch die Bedingungen flacher Spannungsbereiche um den Umfang der Lamelle gewährleistet werden. Aufgrund der Beziehung zwischen Tiefe und Form wird es häufig durch scharfe Winkel beeinflusst, sodass hohe Spannungsniveaus zu erheblichen Eisenverlusten in Bereichen mit geringer Spannung führen können, insbesondere an den relativ langen Scherkanten innerhalb des Laminierungsbereichs. Konkret kommt es vor allem im Alveolarbereich vor, der im eigentlichen Forschungsprozess häufig in den Fokus der Forschung rückt. Verlustarme Siliziumstahlbleche zeichnen sich häufig durch größere Korngrößen aus. Der Aufprall kann zu synthetischen Graten und Scherkräften an der Unterkante des Blechs führen, und der Aufprallwinkel kann einen erheblichen Einfluss auf die Größe der Grate und Verformungsbereiche haben. Wenn sich eine Hochspannungszone entlang der Randverformungszone bis ins Materialinnere erstreckt, wird die Kornstruktur in diesen Bereichen zwangsläufig entsprechende Veränderungen erfahren, sich verdrehen oder brechen und es kommt zu einer extremen Dehnung der Grenze entlang der Reißrichtung. Zu diesem Zeitpunkt wird die Korngrenzendichte in der Spannungszone in Scherrichtung zwangsläufig zunehmen, was zu einem entsprechenden Anstieg des Eisenverlusts innerhalb der Region führt. An diesem Punkt kann das Material im Belastungsbereich als verlustreiches Material betrachtet werden, das entlang der Aufprallkante auf die normale Laminierung fällt. Auf diese Weise kann die tatsächliche Konstante des Kantenmaterials ermittelt und der tatsächliche Verlust der Schlagkante mithilfe des Eisenverlustmodells weiter bestimmt werden.
1. Der Einfluss des Glühprozesses auf den Eisenverlust
Die Einflussbedingungen des Eisenverlusts liegen hauptsächlich bei Siliziumstahlblechen vor, und mechanische und thermische Spannungen wirken sich auf Siliziumstahlbleche aus und führen zu Veränderungen ihrer tatsächlichen Eigenschaften. Durch zusätzliche mechanische Belastung kommt es zu veränderten Eisenverlusten. Gleichzeitig fördert der kontinuierliche Anstieg der Innentemperatur des Motors auch das Auftreten von Eisenverlustproblemen. Durch wirksame Glühmaßnahmen zur Beseitigung zusätzlicher mechanischer Spannungen wird der Eisenverlust im Motor positiv reduziert.
2. Gründe für übermäßige Verluste in Herstellungsprozessen
Siliziumstahlbleche als Hauptmagnetmaterial für Motoren haben aufgrund ihrer Einhaltung der Konstruktionsanforderungen einen erheblichen Einfluss auf die Leistung des Motors. Darüber hinaus kann die Leistung von Siliziumstahlblechen derselben Qualität von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sein. Bei der Materialauswahl sollte darauf geachtet werden, Materialien von guten Siliziumstahlherstellern auszuwählen. Im Folgenden sind einige Schlüsselfaktoren aufgeführt, die sich tatsächlich auf den Eisenverbrauch ausgewirkt haben und bereits zuvor aufgetreten sind.
Das Siliziumstahlblech wurde nicht isoliert oder ordnungsgemäß behandelt. Diese Art von Problem kann während des Prüfprozesses von Siliziumstahlblechen erkannt werden, aber nicht alle Motorenhersteller verfügen über dieses Prüfelement, und dieses Problem wird von den Motorenherstellern oft nicht ausreichend erkannt.
Beschädigte Isolierung zwischen den Blechen oder Kurzschlüsse zwischen den Blechen. Diese Art von Problem tritt während des Herstellungsprozesses des Eisenkerns auf. Wenn der Druck beim Laminieren des Eisenkerns zu hoch ist, kommt es zu Schäden an der Isolierung zwischen den Blechen; Oder wenn die Grate nach dem Stanzen zu groß sind, können sie durch Polieren entfernt werden, was zu schweren Schäden an der Isolierung der Stanzfläche führt; Nachdem die Eisenkernlaminierung abgeschlossen ist, ist die Nut nicht glatt und es wird die Feilmethode verwendet. Aufgrund von Faktoren wie einer ungleichmäßigen Statorbohrung und einer Nichtkonzentrizität zwischen der Statorbohrung und der Maschinensitzlippe kann alternativ auch Drehen zur Korrektur eingesetzt werden. Die konventionelle Nutzung dieser Motorenproduktions- und -verarbeitungsprozesse hat tatsächlich erhebliche Auswirkungen auf die Leistung des Motors, insbesondere auf den Eisenverlust.
Wenn zum Zerlegen der Wicklung Methoden wie Verbrennen oder Erhitzen mit Strom verwendet werden, 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 Wicklung und Motor im Produktions- und Verarbeitungsprozess auf.
Auch Stapelschweißen und andere Prozesse können zu Schäden an der Isolierung zwischen den Stapeln führen und die Wirbelstromverluste erhöhen.
Unzureichendes Eisengewicht und unvollständige Verdichtung zwischen den Blechen. Das Endergebnis ist, dass das Gewicht des Eisenkerns nicht ausreicht, und das direkteste Ergebnis ist, dass der Strom die Toleranz überschreitet, während der Eisenverlust möglicherweise den Standard überschreitet.
Die Beschichtung auf dem Siliziumstahlblech ist zu dick, wodurch der Magnetkreis zu stark gesättigt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Beziehungskurve zwischen Leerlaufstrom und Spannung stark gebogen. 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 zu einem Anstieg des Eisenverlusts bei gleicher magnetischer Induktion führt; Bei Motoren mit variabler Frequenz sollten auch zusätzliche Eisenverluste durch Oberschwingungen berücksichtigt werden; Dies ist ein Faktor, der im Designprozess umfassend berücksichtigt werden sollte.
Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren sollte der Auslegungswert des Motoreisenverlusts auf der tatsächlichen Produktion und Verarbeitung des Eisenkerns basieren und alle Anstrengungen unternommen werden, um sicherzustellen, dass der theoretische Wert mit dem tatsächlichen Wert übereinstimmt. Die von allgemeinen Materiallieferanten bereitgestellten Kennlinien werden mit der Epstein-Quadratspulenmethode gemessen, aber die Magnetisierungsrichtung verschiedener Teile im Motor ist unterschiedlich, und dieser spezielle rotierende Eisenverlust kann derzeit nicht berücksichtigt werden. Dies kann zu unterschiedlich starken Inkonsistenzen zwischen berechneten und gemessenen Werten führen.
Methoden zur Reduzierung des Eisenverlusts im technischen Design
Es gibt viele Möglichkeiten, den Eisenverbrauch in der Technik zu reduzieren, und das Wichtigste ist, das Medikament auf die Situation abzustimmen. Dabei geht es natürlich nicht nur um den Eisenverbrauch, sondern auch um andere Verluste. Der grundlegendste Weg besteht darin, die Gründe für einen hohen Eisenverlust zu kennen, wie z. B. eine hohe magnetische Dichte, eine hohe Frequenz oder eine übermäßige lokale Sättigung. Natürlich gilt es im Normalfall einerseits, von der Simulationsseite her möglichst nahe an die Realität heranzukommen, und andererseits wird das Verfahren mit Technik kombiniert, um den zusätzlichen Eisenverbrauch zu reduzieren. Die am häufigsten verwendete Methode besteht darin, den Einsatz guter Siliziumstahlbleche zu erhöhen, und unabhängig von den Kosten kann importierter Supersiliziumstahl gewählt werden. Natürlich hat die Entwicklung inländischer neuer energiebetriebener Technologien auch zu einer besseren Entwicklung im Upstream- und Downstream-Bereich geführt. Inländische Stahlwerke bringen auch spezielle Siliziumstahlprodukte auf den Markt. Genealogie verfügt über eine gute Klassifizierung von Produkten für verschiedene Anwendungsszenarien. Hier sind einige einfache Methoden, denen Sie begegnen können:
1. Magnetkreis optimieren
Genauer gesagt bedeutet die Optimierung des Magnetkreises die Optimierung des Sinus des Magnetfelds. Dies ist nicht nur für Induktionsmotoren mit fester Frequenz von entscheidender Bedeutung. Von entscheidender Bedeutung sind Induktionsmotoren mit variabler Frequenz und Synchronmotoren. Als ich in der Textilmaschinenindustrie arbeitete, habe ich aus Kostengründen zwei Motoren mit unterschiedlicher Leistung hergestellt. Das Wichtigste war natürlich das Vorhandensein oder Fehlen von schiefen Polen, was zu inkonsistenten sinusförmigen Eigenschaften des Luftspaltmagnetfelds führte. Da bei hohen Drehzahlen gearbeitet wird, machen die Eisenverluste einen großen Anteil aus, was zu einem erheblichen Unterschied in den Verlusten zwischen den beiden Motoren führt. Schließlich hat sich nach einigen Rückwärtsberechnungen die Eisenverlustdifferenz des Motors unter dem Steueralgorithmus um mehr als das Doppelte erhöht. Dies erinnert auch alle daran, die Steueralgorithmen zu koppeln, wenn Motoren mit variabler Frequenzsteuerung hergestellt werden.
2. Reduzieren Sie die magnetische Dichte
Durch Erhöhen der Länge des Eisenkerns oder Erhöhen der magnetischen Leitfähigkeitsfläche des Magnetkreises wird die magnetische Flussdichte verringert. Die im Motor verwendete Eisenmenge erhöht sich jedoch entsprechend.
3. Reduzieren der Dicke der Eisenspäne, um den Verlust des induzierten Stroms zu verringern
Das Ersetzen von warmgewalzten Siliziumstahlblechen durch kaltgewalzte Siliziumstahlbleche kann die Dicke von Siliziumstahlblechen verringern, aber dünne Eisenspäne erhöhen die Anzahl der Eisenspäne und erhöhen die Herstellungskosten des Motors;
4.Einsatz kaltgewalzter Siliziumstahlbleche mit guter magnetischer Leitfähigkeit, um Hystereseverluste zu reduzieren;
5. Einführung einer Hochleistungs-Eisensplitter-Isolierbeschichtung;
6. Wärmebehandlungs- und Fertigungstechnologie
Die Restspannung nach der Bearbeitung von Eisenspänen kann den Verlust des Motors ernsthaft beeinträchtigen. Bei der Bearbeitung von Siliziumstahlblechen haben Schnittrichtung und Stanzschubbeanspruchung einen erheblichen Einfluss auf den Verlust des Eisenkerns. Durch Schneiden entlang der Walzrichtung des Siliziumstahlblechs und die Durchführung einer Wärmebehandlung am Siliziumstahlblech können Verluste um 10 bis 20 % reduziert werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.11.2023
