Làm thế nào để giảm tổn thất sắt động cơ

Các yếu tố ảnh hưởng đến tiêu thụ sắt cơ bản

Để phân tích một vấn đề, trước tiên chúng ta cần biết một số lý thuyết cơ bản, điều này sẽ giúp chúng ta hiểu được. Đầu tiên chúng ta cần biết hai khái niệm. Một là từ hóa xen kẽ, nói một cách đơn giản, xảy ra trong lõi sắt của máy biến áp và trong răng stato hoặc rôto của động cơ; Một là đặc tính từ hóa quay, được tạo ra bởi ách stato hoặc rôto của động cơ. Có nhiều bài bắt đầu từ hai điểm và tính tổn thất sắt của động cơ dựa trên các đặc tính khác nhau theo phương pháp giải trên. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng các tấm thép silicon thể hiện hiện tượng sau dưới tác dụng từ hóa của hai tính chất:
Khi mật độ từ thông dưới 1,7 Tesla, tổn thất trễ do từ hóa quay lớn hơn tổn thất do từ hóa xen kẽ; Khi nó cao hơn 1,7 Tesla thì ngược lại. Mật độ từ thông của ách động cơ thường nằm trong khoảng từ 1,0 đến 1,5 Tesla, và tổn thất trễ từ hóa quay tương ứng lớn hơn khoảng 45 đến 65% so với tổn thất trễ từ hóa xen kẽ.
Tất nhiên, những kết luận trên cũng được sử dụng và cá nhân tôi chưa xác minh chúng trong thực tế. Ngoài ra, khi từ trường trong lõi sắt thay đổi sẽ sinh ra một dòng điện trong đó gọi là dòng điện xoáy và tổn thất do nó gây ra gọi là tổn thất dòng điện xoáy. Để giảm tổn thất dòng điện xoáy, lõi sắt của động cơ thường không thể chế tạo thành một khối nguyên khối mà được xếp chồng lên nhau theo trục bằng các tấm thép cách điện để cản trở dòng điện xoáy. Công thức tính cụ thể lượng sắt tiêu thụ sẽ không rườm rà ở đây. Công thức cơ bản và ý nghĩa của việc tính toán mức tiêu thụ sắt của Baidu sẽ rất rõ ràng. Sau đây là phân tích một số yếu tố chính ảnh hưởng đến mức tiêu thụ sắt của chúng ta, để mọi người cũng có thể suy luận tiến hoặc lùi bài toán trong các ứng dụng kỹ thuật thực tế.

Sau khi bàn luận ở trên, tại sao việc sản xuất dập lại ảnh hưởng đến lượng tiêu hao sắt? Các đặc tính của quá trình đột dập chủ yếu phụ thuộc vào hình dạng khác nhau của máy đột dập và xác định chế độ cắt và mức ứng suất tương ứng theo nhu cầu của các loại lỗ và rãnh khác nhau, từ đó đảm bảo điều kiện của các vùng ứng suất nông xung quanh ngoại vi của cán màng. Do mối quan hệ giữa độ sâu và hình dạng, nó thường bị ảnh hưởng bởi các góc nhọn, đến mức mức ứng suất cao có thể gây ra tổn hao sắt đáng kể ở các vùng ứng suất nông, đặc biệt là ở các cạnh cắt tương đối dài trong phạm vi cán mỏng. Cụ thể, nó chủ yếu xảy ra ở vùng phế nang, nơi thường trở thành trọng tâm nghiên cứu trong quá trình nghiên cứu thực tế. Tấm thép silicon tổn thất thấp thường được xác định bởi kích thước hạt lớn hơn. Tác động có thể gây ra các vệt tổng hợp và lực cắt xé ở mép dưới của tấm, đồng thời góc va chạm có thể tác động đáng kể đến kích thước của vệt và các khu vực biến dạng. Nếu vùng ứng suất cao kéo dài dọc theo vùng biến dạng cạnh vào bên trong vật liệu, cấu trúc hạt ở những khu vực này chắc chắn sẽ trải qua những thay đổi tương ứng, bị xoắn hoặc gãy và độ giãn dài cực độ của ranh giới sẽ xảy ra dọc theo hướng xé. Tại thời điểm này, mật độ ranh giới hạt trong vùng ứng suất theo hướng cắt chắc chắn sẽ tăng lên, dẫn đến tổn thất sắt trong vùng tăng tương ứng. Vì vậy, tại thời điểm này, vật liệu trong vùng ứng suất có thể được coi là vật liệu có độ tổn hao cao, nằm trên lớp cán thông thường dọc theo mép va chạm. Bằng cách này, có thể xác định được hằng số thực tế của vật liệu cạnh và tổn thất thực tế của cạnh va chạm có thể được xác định thêm bằng cách sử dụng mô hình tổn thất sắt.
1. Ảnh hưởng của quá trình ủ đến tổn thất sắt
Các điều kiện ảnh hưởng của tổn thất sắt chủ yếu tồn tại ở khía cạnh tấm thép silicon, ứng suất cơ và nhiệt sẽ ảnh hưởng đến các tấm thép silicon làm thay đổi đặc tính thực tế của chúng. Ứng suất cơ học tăng thêm sẽ dẫn đến thay đổi tổn thất sắt. Đồng thời, nhiệt độ bên trong động cơ tăng liên tục cũng sẽ thúc đẩy xuất hiện vấn đề hao hụt sắt. Thực hiện các biện pháp ủ hiệu quả để loại bỏ ứng suất cơ học bổ sung sẽ có tác dụng hữu ích trong việc giảm tổn thất sắt bên trong động cơ.

2. Nguyên nhân gây thất thoát quá mức trong quá trình sản xuất

Tấm thép silicon, là vật liệu từ tính chính cho động cơ, có tác động đáng kể đến hiệu suất của động cơ do chúng tuân thủ các yêu cầu thiết kế. Ngoài ra, hiệu suất của các tấm thép silicon cùng loại có thể khác nhau tùy theo các nhà sản xuất khác nhau. Khi lựa chọn vật liệu, cần nỗ lực lựa chọn vật liệu từ các nhà sản xuất thép silicon tốt. Dưới đây là một số yếu tố chính thực sự ảnh hưởng đến việc tiêu thụ sắt mà chúng ta đã gặp phải trước đây.

Tấm thép silicon chưa được cách nhiệt hoặc xử lý đúng cách. Loại sự cố này có thể được phát hiện trong quá trình thử nghiệm tấm thép silicon, nhưng không phải tất cả các nhà sản xuất động cơ đều có hạng mục thử nghiệm này và vấn đề này thường không được các nhà sản xuất động cơ nhận biết rõ.

Cách điện giữa các tấm bị hư hỏng hoặc đoản mạch giữa các tấm. Loại sự cố này xảy ra trong quá trình sản xuất lõi sắt. Nếu áp suất trong quá trình cán lõi sắt quá cao, gây hư hỏng lớp cách điện giữa các tấm; Hoặc nếu các gờ quá lớn sau khi đục lỗ, chúng có thể được loại bỏ bằng cách đánh bóng, dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng lớp cách nhiệt của bề mặt đột dập; Sau khi cán lõi sắt hoàn thành, rãnh không nhẵn thì sử dụng phương pháp dũa; Ngoài ra, do các yếu tố như lỗ khoan stato không đồng đều và không đồng tâm giữa lỗ stato và mép tựa của máy, có thể sử dụng phương pháp quay để hiệu chỉnh. Việc sử dụng thông thường các quy trình sản xuất và xử lý động cơ này thực sự có tác động đáng kể đến hiệu suất của động cơ, đặc biệt là tổn thất sắt.

Khi sử dụng các phương pháp như đốt hoặc đốt nóng bằng điện để tháo cuộn dây có thể khiến lõi sắt bị quá nhiệt, dẫn đến giảm độ dẫn điện và làm hỏng lớp cách điện giữa các tấm. Sự cố này chủ yếu xảy ra trong quá trình sửa chữa cuộn dây và động cơ trong quá trình sản xuất, gia công.

Hàn xếp chồng và các quá trình khác cũng có thể gây hư hỏng lớp cách điện giữa các ống khói, làm tăng tổn thất do dòng điện xoáy.
Trọng lượng sắt không đủ và độ nén không hoàn toàn giữa các tấm. Kết quả cuối cùng là trọng lượng của lõi sắt không đủ, và kết quả trực tiếp nhất là dòng điện vượt quá mức cho phép, trong khi có thể tổn thất sắt vượt quá tiêu chuẩn.
Lớp phủ trên tấm thép silicon quá dày khiến mạch từ trở nên quá bão hòa. Lúc này, đường cong quan hệ giữa dòng điện không tải và điện áp bị uốn cong nghiêm trọng. Đây cũng là yếu tố then chốt trong quá trình sản xuất và gia công thép tấm silic.

Trong quá trình sản xuất và gia công lõi sắt, hướng hạt của tấm thép silicon gắn trên bề mặt đục lỗ và cắt có thể bị hỏng, dẫn đến tăng tổn thất sắt dưới cùng một cảm ứng từ; Đối với động cơ có tần số thay đổi, cũng cần xem xét đến tổn thất sắt bổ sung do sóng hài gây ra; Đây là yếu tố cần được xem xét toàn diện trong quá trình thiết kế.

Ngoài các yếu tố trên, giá trị thiết kế tổn hao sắt của động cơ phải dựa trên quá trình sản xuất và gia công thực tế của lõi sắt, đồng thời phải nỗ lực hết sức để đảm bảo giá trị lý thuyết khớp với giá trị thực tế. Các đường cong đặc tính do các nhà cung cấp vật liệu nói chung cung cấp được đo bằng phương pháp cuộn vuông Epstein, nhưng hướng từ hóa của các bộ phận khác nhau trong động cơ là khác nhau và hiện tại không thể xem xét tổn thất sắt quay đặc biệt này. Điều này có thể dẫn đến mức độ không nhất quán khác nhau giữa các giá trị được tính toán và đo lường.

Các phương pháp giảm tổn thất sắt trong thiết kế kỹ thuật
Có nhiều cách để giảm tiêu thụ sắt trong kỹ thuật, và điều quan trọng nhất là điều chỉnh thuốc phù hợp với tình hình. Tất nhiên, đó không chỉ là về lượng sắt tiêu thụ mà còn về những tổn thất khác. Cách cơ bản nhất là biết nguyên nhân gây thất thoát sắt cao, chẳng hạn như mật độ từ trường cao, tần số cao hoặc độ bão hòa cục bộ quá mức. Tất nhiên, theo cách thông thường, một mặt cần tiếp cận thực tế càng gần càng tốt từ phía mô phỏng, mặt khác, quy trình được kết hợp với công nghệ để giảm tiêu hao thêm sắt. Phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là tăng cường sử dụng thép tấm silicon tốt, bất chấp giá thành có thể lựa chọn thép siêu silicon nhập khẩu. Tất nhiên, sự phát triển của các công nghệ sử dụng năng lượng mới trong nước cũng đã thúc đẩy sự phát triển tốt hơn ở thượng nguồn và hạ nguồn. Các nhà máy thép trong nước cũng đang tung ra thị trường các sản phẩm thép silic chuyên dụng. Phả hệ có khả năng phân loại sản phẩm tốt cho các tình huống ứng dụng khác nhau. Dưới đây là một số phương pháp đơn giản bạn có thể gặp phải:

1. Tối ưu hóa mạch từ

Nói chính xác thì tối ưu hóa mạch từ là tối ưu hóa sin của từ trường. Điều này rất quan trọng, không chỉ đối với động cơ cảm ứng tần số cố định. Động cơ cảm ứng tần số thay đổi và động cơ đồng bộ là rất quan trọng. Khi làm việc trong ngành máy dệt, tôi đã chế tạo hai động cơ có hiệu suất khác nhau để giảm chi phí. Tất nhiên, điều quan trọng nhất là sự hiện diện hay vắng mặt của các cực bị lệch, dẫn đến đặc tính hình sin không nhất quán của từ trường khe hở không khí. Do làm việc ở tốc độ cao nên tổn hao sắt chiếm tỷ trọng lớn dẫn đến tổn hao chênh lệch đáng kể giữa hai động cơ. Cuối cùng, sau một số tính toán ngược, chênh lệch tổn thất sắt của động cơ theo thuật toán điều khiển đã tăng hơn hai lần. Điều này cũng nhắc nhở mọi người phải ghép các thuật toán điều khiển khi chế tạo lại động cơ điều khiển tốc độ tần số thay đổi.

2. Giảm mật độ từ tính
Tăng chiều dài lõi sắt hoặc tăng diện tích dẫn điện của mạch từ để giảm mật độ từ thông nhưng lượng sắt sử dụng trong động cơ cũng tăng theo;

3. Giảm độ dày của chip sắt để giảm tổn thất dòng điện cảm ứng
Việc thay thế tấm thép silic cán nóng bằng tấm thép silic cán nguội có thể làm giảm độ dày của tấm thép silic, nhưng phoi sắt mỏng sẽ làm tăng số lượng phoi sắt và chi phí sản xuất động cơ;

4. Áp dụng các tấm thép silicon cán nguội có độ dẫn từ tốt để giảm tổn thất trễ;
5. Áp dụng lớp phủ cách nhiệt chip sắt hiệu suất cao;
6. Công nghệ sản xuất và xử lý nhiệt
Ứng suất dư sau khi gia công phoi sắt có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến tổn thất của động cơ. Khi gia công các tấm thép silic, hướng cắt và ứng suất cắt đột có tác động đáng kể đến sự hao hụt của lõi sắt. Cắt dọc theo hướng cán của tấm thép silicon và tiến hành xử lý nhiệt trên tấm thép silicon có thể giảm tổn thất từ ​​10% đến 20%.