Factores que afectan la pérdida básica de hierro

En primer lugar, debemos conocer dos conceptos. Uno es la magnetización alterna, que es simplemente lo que ocurre en los dientes del estator o del rotor del motor; el otro es la magnetización rotatoria, que se produce por el yugo del estator o del rotor del motor. Los experimentos muestran que los siguientes fenómenos existen en las láminas de acero al silicio bajo dos tipos de magnetización:

Cuando la densidad de flujo es inferior a 1.7 Tesla, la pérdida por histéresis causada por la magnetización rotatoria es mayor que la causada por la magnetización alterna; cuando es superior a 1.7 Tesla, ocurre lo contrario. La densidad de flujo magnético del yugo del motor se encuentra generalmente entre 1.0 y 1.5 Tesla, y la pérdida por histéresis de magnetización rotatoria correspondiente es aproximadamente entre un 45 y un 65 % mayor que la pérdida por histéresis de magnetización alterna.

Además, cuando el campo magnético en el núcleo cambia, se inducirá una corriente en él, lo que se denomina corriente de Foucault, y la pérdida causada por ella se denomina pérdida por corriente de Foucault. Para reducir la pérdida por corriente de Foucault, el núcleo del motor normalmente no se fabrica en una sola pieza, sino que se apila axialmente con láminas de acero aisladas para impedir el flujo de corriente de Foucault. A continuación, se presenta un análisis de varios puntos clave que afectan a nuestra pérdida de hierro, de modo que todos puedan trabajar hacia adelante o hacia atrás para encontrar el problema en aplicaciones de ingeniería reales.

¿Por qué la fabricación de chapas punzonadas afecta la pérdida de hierro? Las características del proceso de punzonado se determinan principalmente de acuerdo con las diferentes formas de las punzadoras, de acuerdo con los requisitos de los diferentes tipos de agujeros y ranuras, y se determinan el modo de corte y el nivel de tensión correspondientes para garantizar las condiciones del área de tensión superficial fuera de la laminación. Debido a la relación entre la profundidad y la forma, a menudo se ve afectada por ángulos agudos, por lo que los altos niveles de tensión provocarán una gran pérdida de hierro en el área de tensión superficial, especialmente en la pieza con bordes de corte relativamente largos dentro del rango de laminación. Específicamente, aparece principalmente en el área de la ranura del diente, por lo que a menudo se convierte en el foco de investigación en el proceso de investigación real. Las láminas de acero al silicio de baja pérdida a menudo están determinadas por tamaños de grano más grandes. El impacto provocará rebabas sintéticas y corte por desgarro en la parte inferior de la lámina de punzonado, y el ángulo del impacto tendrá un impacto significativo en el tamaño de las rebabas y el área de deformación. Si un área de alta tensión se extiende a lo largo de la zona de deformación del borde hasta el interior del material, entonces la estructura del grano en estas áreas seguramente cambiará en consecuencia, se distorsionará o romperá y producirá límites extremadamente alargados a lo largo de la dirección de desgarro. En este momento, la densidad del límite de grano del área de tensión en la dirección de corte está destinada a aumentar, lo que conducirá a un aumento correspondiente en la pérdida de hierro dentro del área. Por lo tanto, el material en la zona de tensión puede considerarse como un material de alta pérdida que cae sobre la laminación ordinaria a lo largo del borde de impacto. De esta manera, se pueden determinar las constantes reales del material del borde y se puede utilizar el modelo de pérdida de hierro para determinar aún más la pérdida real del borde de impacto.

1. Influencia del proceso de recocido en la pérdida de hierro.

La pérdida de hierro se ve afectada principalmente por las láminas de acero al silicio, y las tensiones mecánicas y térmicas afectarán a las láminas de acero al silicio a medida que cambien sus características reales. La tensión mecánica adicional provocará cambios en la pérdida de hierro. Al mismo tiempo, el aumento continuo de la temperatura dentro del motor también provocará el problema de la pérdida de hierro. La adopción de medidas de recocido eficaces para eliminar la tensión mecánica adicional tendrá un efecto favorable en la reducción de la pérdida de hierro en el motor.

2. Causas de grandes pérdidas en el proceso de fabricación

Como principal material conductor magnético del motor, el cumplimiento del rendimiento de la lámina de acero al silicio tiene un gran impacto en el rendimiento del motor. Se trata principalmente de garantizar que el grado de la lámina de acero al silicio cumpla con los requisitos de diseño. Además, el rendimiento del material del mismo grado de láminas de acero al silicio de diferentes fabricantes es diferente. Al seleccionar materiales, intente seleccionar materiales de buenos fabricantes de acero al silicio. A continuación, se muestran algunos factores clave que realmente afectan la pérdida de hierro.

⏩ La chapa de acero al silicio no ha sido aislada o no ha sido tratada adecuadamente. Este tipo de problema se puede encontrar en el proceso de detección de chapas de acero al silicio, pero no todos los fabricantes de motores tienen este elemento de detección, y este problema a menudo no es bien identificado por los fabricantes de motores.

⏩ El aislamiento entre las láminas está dañado o hay un cortocircuito entre las láminas. Este tipo de problema ocurre durante el proceso de fabricación del núcleo. Si la presión durante la laminación del núcleo es demasiado grande, el aislamiento entre las láminas se dañará; o las rebabas después del punzonado son demasiado grandes y se eliminan mediante esmerilado, lo que provoca graves daños en el aislamiento de la superficie de la lámina perforada; y las ranuras no son lisas después de completar la laminación y se utiliza el método de limado; o el orificio interior del estator no es liso, el orificio interior del estator y el tope de la base de la máquina no son concéntricos, etc., y se utiliza el método de torneado para corregirlo. Estos usos comunes en la producción y el procesamiento de motores en realidad tienen un gran impacto en el rendimiento del motor, especialmente la pérdida de hierro.

⏩ Cuando se quita el devanado mediante quema o calentamiento eléctrico, el núcleo se sobrecalienta, la conductividad magnética se reduce y el aislamiento entre las láminas se daña. Este problema se produce principalmente en la reparación de devanados y motores durante el proceso de producción y procesamiento.

⏩ La soldadura por apilamiento y otros procesos también provocarán daños en el aislamiento entre las laminaciones y aumentarán las pérdidas por corrientes parásitas.

⏩ El peso del hierro es insuficiente y las láminas no están compactadas. El resultado final es que el peso del núcleo es insuficiente, lo que provocará directamente una corriente excesiva y una pérdida excesiva de hierro.

⏩ La lámina de acero al silicio se pinta demasiado, lo que hace que el circuito magnético se sature demasiado. En este momento, la curva de relación entre la corriente en vacío y el voltaje se dobla severamente. Este también es un factor clave en la producción y procesamiento de láminas de acero al silicio.

⏩ La producción y el procesamiento del núcleo provocarán que se destruya la orientación del grano de la unión de la superficie de punzonado y corte de la lámina de acero al silicio, lo que da como resultado un aumento en la pérdida de hierro bajo la misma inducción magnética; para los motores de frecuencia variable, también existe la consideración de una pérdida de hierro adicional causada por armónicos; este es un factor que debe considerarse en el proceso de diseño.

Además de los factores anteriores, el valor de diseño de la pérdida de hierro del motor debe basarse en la producción y el procesamiento reales del núcleo, y tratar de hacer que el valor teórico coincida con el valor real. La curva característica proporcionada por el proveedor de material general se mide de acuerdo con el método del círculo de Epstein, y la dirección de magnetización de las diferentes partes del motor es diferente. Esta pérdida de hierro rotacional especial no se puede considerar en la actualidad. Esto conducirá a una inconsistencia entre el valor calculado y el valor medido en diversos grados.

Métodos para reducir la pérdida de hierro en el diseño de ingeniería

Hay muchas formas de reducir la pérdida de hierro en ingeniería, y lo más importante es recetar el medicamento adecuado para la enfermedad adecuada. Por supuesto, no se trata solo de un problema de pérdida de hierro, sino que también lo son otras pérdidas. La forma más fundamental es conocer el motivo de la alta pérdida de hierro, ya sea por alta densidad magnética, alta frecuencia o saturación local excesiva, etc. Por supuesto, de acuerdo con la forma normal, por un lado, es necesario intentar acercarse a la realidad desde el lado de la simulación y, por otro lado, la tecnología de adaptación del proceso reduce la pérdida de hierro adicional. La forma más común es aumentar la sustitución de buenas láminas de acero al silicio. Si no se tiene en cuenta el coste, se puede seleccionar acero de supersilicio importado. Por supuesto, con el desarrollo de la nueva tecnología de accionamiento energético nacional, también ha dado lugar a un mejor desarrollo de upstream y downstream. Las acerías nacionales también están lanzando productos especiales de acero al silicio. El espectro tiene una mejor clasificación de productos para diferentes escenarios de aplicación. A continuación, se muestran algunos métodos más directos:

⏩ Optimizar el circuito magnético

Para optimizar el circuito magnético, para ser más precisos, es optimizar la sinusoidalidad del campo magnético. Esto es muy crítico, no solo para los motores de inducción de frecuencia fija. Los motores de inducción de frecuencia variable y los motores síncronos son cruciales. Cuando trabajaba en la industria de maquinaria textil, hice dos motores con diferentes rendimientos para reducir costos. Por supuesto, lo más importante era si había un polo sesgado, lo que conducía a una sinusoidalidad inconsistente del campo magnético del entrehierro. Debido a que funciona en condiciones de alta velocidad, la pérdida de hierro representa una gran proporción, por lo que la pérdida de los dos motores es muy diferente. Finalmente, después de una serie de cálculos inversos, la pérdida de hierro del motor bajo el algoritmo de control difería en más de 2 veces. Aquí también les recuerdo a todos que al hacer motores de regulación de velocidad de frecuencia variable, deben acoplar el algoritmo de control para hacerlo.

⏩ Reducir la densidad magnética

Aumente la longitud del núcleo de hierro o aumente el área de conductividad magnética del circuito magnético para reducir la densidad de flujo magnético, pero la cantidad de hierro utilizada en el motor aumentará en consecuencia;

⏩ Reducir el espesor del núcleo de hierro para reducir la pérdida de corriente inducida. Por ejemplo, el uso de láminas de acero al silicio laminadas en frío en lugar de láminas de acero al silicio laminadas en caliente puede reducir el espesor de las láminas de acero al silicio, pero las láminas de núcleo de hierro delgadas aumentarán la cantidad de láminas de núcleo de hierro y el costo de fabricación del motor;

⏩ Utilice láminas de acero al silicio laminadas en frío con buena conductividad magnética para reducir la pérdida por histéresis;

⏩ Utilice un revestimiento aislante de lámina de núcleo de hierro de alto rendimiento;

⏩ Tecnología de fabricación y tratamiento térmico

La tensión residual después del procesamiento de la lámina de núcleo de hierro afectará seriamente la pérdida del motor. Al procesar láminas de acero al silicio, la dirección de corte y la tensión de corte de punzonado tienen un mayor impacto en la pérdida del núcleo de hierro. Cortar a lo largo de la dirección de laminado de la lámina de acero al silicio y tratar térmicamente la lámina de punzonado de acero al silicio puede reducir la pérdida entre un 10% y un 20%.