Como reduzir a perda de ferro do motor

Fatores que afetam o consumo básico de ferro

Para analisar um problema, precisamos primeiro conhecer algumas teorias básicas que nos ajudarão a entendê-lo. Primeiramente, precisamos conhecer dois conceitos. Um deles é a magnetização alternada, que, em termos simples, ocorre no núcleo de ferro de um transformador e nos dentes do estator ou rotor de um motor; outro é a propriedade de magnetização rotacional, produzida pela junta do estator ou rotor do motor. Existem muitos artigos que partem de dois pontos e calculam a perda de ferro do motor com base em diferentes características, de acordo com o método de solução acima. Experimentos demonstraram que chapas de aço silício exibem os seguintes fenômenos sob magnetização de duas propriedades:
Quando a densidade de fluxo magnético é inferior a 1,7 Tesla, a perda de histerese causada pela magnetização rotativa é maior do que a causada pela magnetização alternada; quando é superior a 1,7 Tesla, o oposto é verdadeiro. A densidade de fluxo magnético do garfo do motor está geralmente entre 1,0 e 1,5 Tesla, e a perda de histerese da magnetização rotacional correspondente é cerca de 45 a 65% maior do que a perda de histerese da magnetização alternada.
É claro que as conclusões acima também são utilizadas, e eu não as verifiquei pessoalmente na prática. Além disso, quando o campo magnético no núcleo de ferro muda, uma corrente é induzida nele, chamada corrente parasita, e as perdas causadas por ela são chamadas de perdas por corrente parasita. Para reduzir as perdas por corrente parasita, o núcleo de ferro do motor geralmente não pode ser feito em um bloco inteiro, sendo empilhado axialmente por chapas de aço isoladas para impedir o fluxo de correntes parasitas. A fórmula de cálculo específica para o consumo de ferro não será complicada aqui. A fórmula básica e o significado do cálculo do consumo de ferro do Baidu serão muito claros. A seguir, uma análise de vários fatores-chave que afetam nosso consumo de ferro, para que todos possam também deduzir o problema de forma progressiva ou regressiva em aplicações práticas de engenharia.

Após a discussão acima, por que a fabricação de estampagem afeta o consumo de ferro? As características do processo de puncionamento dependem principalmente dos diferentes formatos das puncionadeiras e determinam o modo de cisalhamento e o nível de tensão correspondentes de acordo com as necessidades dos diferentes tipos de furos e ranhuras, garantindo assim as condições de áreas de tensão rasa ao redor da periferia da laminação. Devido à relação entre profundidade e forma, ela é frequentemente afetada por ângulos agudos, a ponto de altos níveis de tensão poderem causar perdas significativas de ferro em áreas de tensão rasa, especialmente nas bordas de cisalhamento relativamente longas dentro da faixa de laminação. Especificamente, ocorre principalmente na região alveolar, que frequentemente se torna um foco de pesquisa no processo de pesquisa real. Chapas de aço silício de baixa perda são frequentemente determinadas por tamanhos de grãos maiores. O impacto pode causar rebarbas sintéticas e cisalhamento de rasgo na borda inferior da chapa, e o ângulo de impacto pode ter um impacto significativo no tamanho das rebarbas e nas áreas de deformação. Se uma zona de alta tensão se estender ao longo da zona de deformação da borda até o interior do material, a estrutura do grão nessas áreas inevitavelmente sofrerá alterações correspondentes, sendo torcida ou fraturada, e ocorrerá um alongamento extremo da borda ao longo da direção de ruptura. Nesse momento, a densidade da borda do grão na zona de tensão na direção de cisalhamento inevitavelmente aumentará, levando a um aumento correspondente na perda de ferro na região. Portanto, nesse ponto, o material na área de tensão pode ser considerado um material de alta perda que cai sobre a laminação comum ao longo da borda de impacto. Dessa forma, a constante real do material da borda pode ser determinada, e a perda real da borda de impacto pode ser determinada posteriormente usando o modelo de perda de ferro.
1. A influência do processo de recozimento na perda de ferro
As condições de influência da perda de ferro ocorrem principalmente em chapas de aço silício, e tensões mecânicas e térmicas afetam as chapas de aço silício, alterando suas características reais. Tensões mecânicas adicionais levam a alterações na perda de ferro. Ao mesmo tempo, o aumento contínuo da temperatura interna do motor também promove a ocorrência de problemas de perda de ferro. A adoção de medidas eficazes de recozimento para remover tensões mecânicas adicionais terá um efeito benéfico na redução da perda de ferro dentro do motor.

2. Razões para perdas excessivas nos processos de fabricação

Chapas de aço silício, como principal material magnético para motores, têm um impacto significativo no desempenho do motor devido à sua conformidade com os requisitos de projeto. Além disso, o desempenho de chapas de aço silício da mesma classe pode variar de fabricante para fabricante. Ao selecionar os materiais, deve-se procurar materiais de bons fabricantes de aço silício. Abaixo estão alguns fatores-chave que realmente afetaram o consumo de ferro e que já foram encontrados anteriormente.

A chapa de aço silício não foi isolada ou tratada adequadamente. Esse tipo de problema pode ser detectado durante o processo de teste de chapas de aço silício, mas nem todos os fabricantes de motores possuem esse item de teste, e esse problema geralmente não é bem reconhecido pelos fabricantes de motores.

Isolamento danificado entre as chapas ou curto-circuito entre elas. Esse tipo de problema ocorre durante o processo de fabricação do núcleo de ferro. Se a pressão durante a laminação do núcleo de ferro for muito alta, causando danos ao isolamento entre as chapas; ou se as rebarbas forem muito grandes após a punção, elas podem ser removidas por polimento, resultando em sérios danos ao isolamento da superfície de punção; após a laminação do núcleo de ferro ser concluída, a ranhura não é lisa e o método de lima é usado; alternativamente, devido a fatores como furo do estator irregular e não concentricidade entre o furo do estator e a borda do assento da máquina, o torneamento pode ser usado para correção. O uso convencional desses processos de produção e processamento de motores tem um impacto significativo no desempenho do motor, especialmente na perda de ferro.

Métodos como queima ou aquecimento com eletricidade para desmontar o enrolamento podem causar superaquecimento do núcleo de ferro, resultando na diminuição da condutividade magnética e danos ao isolamento entre as folhas. Esse problema ocorre principalmente durante o reparo do enrolamento e do motor durante os processos de produção e processamento.

A soldagem empilhada e outros processos também podem causar danos ao isolamento entre as pilhas, aumentando as perdas por correntes parasitas.
Peso de ferro insuficiente e compactação incompleta entre as chapas. O resultado final é que o peso do núcleo de ferro é insuficiente, e o resultado mais direto é que a corrente excede a tolerância, embora possa haver o fato de que a perda de ferro excede o padrão.
O revestimento da chapa de aço silício é muito espesso, fazendo com que o circuito magnético fique muito saturado. Nesse momento, a curva de relação entre a corrente sem carga e a tensão sofre uma forte curvatura. Este também é um elemento-chave no processo de produção e processamento de chapas de aço silício.

Durante a produção e o processamento de núcleos de ferro, a orientação do grão da superfície de puncionamento e cisalhamento da chapa de aço silício pode ser danificada, levando a um aumento na perda de ferro sob a mesma indução magnética; Para motores de frequência variável, perdas de ferro adicionais causadas por harmônicos também devem ser consideradas; Este é um fator que deve ser considerado de forma abrangente no processo de projeto.

Além dos fatores acima, o valor de projeto da perda de ferro do motor deve ser baseado na produção e processamento reais do núcleo de ferro, e todos os esforços devem ser feitos para garantir que o valor teórico corresponda ao valor real. As curvas características fornecidas por fornecedores de materiais em geral são medidas usando o método da bobina quadrada de Epstein, mas a direção de magnetização das diferentes partes do motor é diferente, e essa perda de ferro rotativa específica não pode ser considerada no momento. Isso pode levar a vários graus de inconsistência entre os valores calculados e medidos.

Métodos para redução de perdas de ferro em projetos de engenharia
Existem muitas maneiras de reduzir o consumo de ferro na engenharia, e a mais importante é adaptar o medicamento à situação. É claro que não se trata apenas do consumo de ferro, mas também de outras perdas. A maneira mais fundamental é conhecer as razões para a alta perda de ferro, como alta densidade magnética, alta frequência ou saturação local excessiva. É claro que, normalmente, por um lado, é necessário aproximar-se o máximo possível da realidade a partir da simulação e, por outro, o processo é combinado com a tecnologia para reduzir o consumo adicional de ferro. O método mais comumente utilizado é aumentar o uso de chapas de aço silício de boa qualidade e, independentemente do custo, o aço super silício importado pode ser escolhido. É claro que o desenvolvimento de novas tecnologias nacionais impulsionadas pela energia também impulsionou um melhor desenvolvimento nos setores upstream e downstream. As siderúrgicas nacionais também estão lançando produtos especializados em aço silício. A Genealogy possui uma boa classificação de produtos para diferentes cenários de aplicação. Aqui estão alguns métodos simples para encontrar:

1. Otimizar o circuito magnético

Otimizar o circuito magnético, para ser preciso, é otimizar o seno do campo magnético. Isso é crucial, não apenas para motores de indução de frequência fixa. Motores de indução de frequência variável e motores síncronos são cruciais. Quando eu trabalhava na indústria de máquinas têxteis, fiz dois motores com desempenho diferente para reduzir custos. Claro, o mais importante era a presença ou ausência de polos assimétricos, o que resultava em características senoidais inconsistentes do campo magnético do entreferro. Devido ao trabalho em altas velocidades, a perda de ferro é responsável por uma grande proporção, resultando em uma diferença significativa nas perdas entre os dois motores. Finalmente, após alguns cálculos reversos, a diferença de perda de ferro do motor sob o algoritmo de controle aumentou em mais de duas vezes. Isso também lembra a todos que é necessário acoplar algoritmos de controle ao fazer motores de controle de velocidade de frequência variável novamente.

2.Reduza a densidade magnética
Aumentar o comprimento do núcleo de ferro ou aumentar a área de condutividade magnética do circuito magnético para reduzir a densidade do fluxo magnético, mas a quantidade de ferro usada no motor aumenta de acordo;

3. Reduzir a espessura dos cavacos de ferro para reduzir a perda de corrente induzida
A substituição de chapas de aço silício laminadas a quente por chapas de aço silício laminadas a frio pode reduzir a espessura das chapas de aço silício, mas cavacos de ferro finos aumentarão o número de cavacos de ferro e os custos de fabricação do motor;

4. Adoção de chapas de aço silício laminadas a frio com boa condutividade magnética para reduzir a perda de histerese;
5. Adotando revestimento de isolamento de cavacos de ferro de alto desempenho;
6. Tratamento térmico e tecnologia de fabricação
A tensão residual após o processamento de cavacos de ferro pode afetar seriamente a perda do motor. Ao processar chapas de aço silício, a direção de corte e a tensão de cisalhamento por punção têm um impacto significativo na perda do núcleo de ferro. Cortar ao longo da direção de laminação da chapa de aço silício e realizar o tratamento térmico na chapa de aço silício pode reduzir as perdas em 10% a 20%.