Temel demir tüketimini etkileyen faktörler
Bir problemi analiz etmek için öncelikle anlamamıza yardımcı olacak bazı temel teorileri bilmemiz gerekir. İlk olarak, iki kavramı bilmemiz gerekiyor. Bunlardan biri, basitçe söylemek gerekirse, bir transformatörün demir çekirdeğinde ve bir motorun stator veya rotor dişlerinde meydana gelen alternatif manyetizasyondur; diğeri ise motorun stator veya rotor gövdesi tarafından üretilen dönme manyetizasyon özelliğidir. Bu iki noktadan yola çıkarak ve yukarıdaki çözüm yöntemine göre farklı özelliklere dayanarak motorun demir kaybını hesaplayan birçok makale bulunmaktadır. Deneyler, silikon çelik levhaların iki özelliğe sahip manyetizasyon altında aşağıdaki olayları sergilediğini göstermiştir:
Manyetik akı yoğunluğu 1,7 Tesla'nın altında olduğunda, dönme manyetizasyonunun neden olduğu histerezis kaybı, alternatif manyetizasyonun neden olduğu histerezis kaybından daha büyüktür; 1,7 Tesla'nın üzerinde olduğunda ise bunun tersi geçerlidir. Motor gövdesinin manyetik akı yoğunluğu genellikle 1,0 ile 1,5 Tesla arasındadır ve buna karşılık gelen dönme manyetizasyonu histerezis kaybı, alternatif manyetizasyon histerezis kaybından yaklaşık %45 ila %65 daha büyüktür.
Elbette, yukarıdaki sonuçlar da kullanılıyor ve ben bunları şahsen pratikte doğrulamadım. Ayrıca, demir çekirdekteki manyetik alan değiştiğinde, içinde girdap akımı adı verilen bir akım indüklenir ve bunun neden olduğu kayıplara girdap akımı kayıpları denir. Girdap akımı kayıplarını azaltmak için, motor demir çekirdeği genellikle tek parça halinde yapılamaz ve girdap akımlarının akışını engellemek için yalıtımlı çelik levhalarla eksenel olarak istiflenir. Demir tüketimi için özel hesaplama formülü burada uzun uzadıya verilmeyecektir. Baidu demir tüketimi hesaplamasının temel formülü ve önemi oldukça açık olacaktır. Aşağıda, demir tüketimimizi etkileyen birkaç önemli faktörün analizi yer almaktadır, böylece herkes pratik mühendislik uygulamalarında sorunu ileri veya geri yönde çıkarabilir.
Yukarıdakileri tartıştıktan sonra, presleme işleminin demir tüketimini neden etkilediği sorusu ortaya çıkıyor. Presleme işleminin özellikleri esas olarak presleme makinelerinin farklı şekillerine bağlıdır ve farklı delik ve oluk tiplerinin ihtiyaçlarına göre karşılık gelen kesme modunu ve gerilim seviyesini belirler, böylece laminasyonun çevresindeki sığ gerilim alanlarının koşullarını sağlar. Derinlik ve şekil arasındaki ilişki nedeniyle, genellikle keskin açılardan etkilenir; öyle ki, yüksek gerilim seviyeleri, özellikle laminasyon aralığındaki nispeten uzun kesme kenarlarında, sığ gerilim alanlarında önemli demir kaybına neden olabilir. Özellikle, bu durum çoğunlukla alveoler bölgede meydana gelir ve bu da gerçek araştırma sürecinde sıklıkla araştırma odağı haline gelir. Düşük kayıplı silikon çelik levhalar genellikle daha büyük tane boyutlarıyla belirlenir. Darbe, levhanın alt kenarında sentetik çapaklara ve yırtılma kesmesine neden olabilir ve darbe açısı, çapakların ve deformasyon alanlarının boyutunu önemli ölçüde etkileyebilir. Eğer yüksek gerilim bölgesi, kenar deformasyon bölgesinden malzemenin iç kısmına doğru uzanırsa, bu bölgelerdeki tane yapısı kaçınılmaz olarak buna bağlı değişikliklere uğrayacak, bükülecek veya kırılacak ve yırtılma yönü boyunca sınırın aşırı uzaması meydana gelecektir. Bu durumda, kayma yönündeki gerilim bölgesindeki tane sınırı yoğunluğu kaçınılmaz olarak artacak ve bu da bölgedeki demir kaybında buna bağlı bir artışa yol açacaktır. Dolayısıyla, bu noktada, gerilim bölgesindeki malzeme, darbe kenarı boyunca normal tabakalanmanın üzerine düşen yüksek kayıplı bir malzeme olarak kabul edilebilir. Bu şekilde, kenar malzemesinin gerçek sabiti belirlenebilir ve demir kaybı modeli kullanılarak darbe kenarının gerçek kaybı daha da belirlenebilir.
1. Tavlama İşleminin Demir Kaybına Etkisi
Demir kaybının etki koşulları esas olarak silikon çelik levhalar açısından mevcuttur ve mekanik ve termal gerilimler, silikon çelik levhaların gerçek özelliklerinde değişikliklere yol açacaktır. Ek mekanik gerilim, demir kaybında değişikliklere neden olacaktır. Aynı zamanda, motorun iç sıcaklığının sürekli artması da demir kaybı sorunlarının ortaya çıkmasını teşvik edecektir. Ek mekanik gerilimi gidermek için etkili tavlama önlemleri almak, motor içindeki demir kaybını azaltmada faydalı bir etki yaratacaktır.
2. Üretim süreçlerinde aşırı kayıpların nedenleri
Motorlar için ana manyetik malzeme olan silikon çelik levhalar, tasarım gereksinimlerine uygunlukları nedeniyle motor performansını önemli ölçüde etkiler. Ayrıca, aynı kalitedeki silikon çelik levhaların performansı farklı üreticilerde değişiklik gösterebilir. Malzeme seçimi yapılırken, iyi silikon çelik üreticilerinden malzeme seçmeye özen gösterilmelidir. Aşağıda, daha önce karşılaşılan ve demir tüketimini etkileyen bazı önemli faktörler yer almaktadır.
Silikon çelik levha yalıtılmamış veya uygun şekilde işlenmemiştir. Bu tür bir sorun, silikon çelik levhaların test sürecinde tespit edilebilir, ancak tüm motor üreticilerinde bu test ekipmanı bulunmamaktadır ve bu sorun genellikle motor üreticileri tarafından yeterince fark edilmemektedir.
Levhalar arasındaki yalıtımın hasar görmesi veya levhalar arasında kısa devreler oluşması. Bu tür sorunlar, demir çekirdeğin üretim sürecinde ortaya çıkar. Demir çekirdeğin laminasyonu sırasında basınç çok yüksekse, levhalar arasındaki yalıtıma zarar verir; veya delme işleminden sonra çapaklar çok büyükse, parlatma ile giderilebilir, bu da delme yüzeyinin yalıtımına ciddi zararlar verebilir; demir çekirdek laminasyonu tamamlandıktan sonra oluk düzgün değilse, eğeleme yöntemi kullanılır; alternatif olarak, düzensiz stator deliği ve stator deliği ile makine yuvası dudağı arasındaki eşmerkezsizlik gibi faktörler nedeniyle, düzeltme için tornalama kullanılabilir. Bu motor üretim ve işleme süreçlerinin geleneksel kullanımı, özellikle demir kayıpları olmak üzere, motorun performansını önemli ölçüde etkiler.
Sargıyı sökmek için yakma veya elektrikle ısıtma gibi yöntemler kullanıldığında, demir çekirdeğin aşırı ısınmasına, manyetik iletkenliğin azalmasına ve levhalar arasındaki yalıtımın hasar görmesine neden olabilir. Bu sorun, esas olarak üretim ve işleme sürecinde sargı ve motor onarımı sırasında ortaya çıkar.
Katman katman kaynaklama ve diğer işlemler, katmanlar arasındaki yalıtıma da zarar vererek girdap akımı kayıplarını artırabilir.
Yetersiz demir ağırlığı ve levhalar arasındaki eksik sıkıştırma. Nihai sonuç, demir çekirdeğin ağırlığının yetersiz olması ve en doğrudan sonucun akımın toleransı aşması, ayrıca demir kaybının standartı aşması olasılığıdır.
Silikon çelik levhanın üzerindeki kaplama çok kalın olduğundan manyetik devre aşırı doygun hale gelir. Bu durumda, yüksüz akım ve gerilim arasındaki ilişki eğrisi ciddi şekilde bozulur. Bu aynı zamanda silikon çelik levhaların üretim ve işleme sürecinde de önemli bir unsurdur.
Demir çekirdeklerin üretimi ve işlenmesi sırasında, silikon çelik levhanın delme ve kesme yüzeyinin yapışma noktasındaki tane yönelimi zarar görebilir ve bu da aynı manyetik indüksiyon altında demir kaybının artmasına yol açabilir; değişken frekanslı motorlar için, harmoniklerden kaynaklanan ek demir kayıpları da dikkate alınmalıdır; bu, tasarım sürecinde kapsamlı olarak değerlendirilmesi gereken bir faktördür.
Yukarıdaki faktörlere ek olarak, motor demir kaybının tasarım değeri, demir çekirdeğin gerçek üretim ve işlenmesine dayanmalı ve teorik değerin gerçek değerle eşleşmesi için her türlü çaba gösterilmelidir. Genel malzeme tedarikçileri tarafından sağlanan karakteristik eğriler Epstein kare bobin yöntemi kullanılarak ölçülmektedir, ancak motordaki farklı parçaların mıknatıslanma yönü farklıdır ve bu özel dönen demir kaybı şu anda dikkate alınamamaktadır. Bu durum, hesaplanan ve ölçülen değerler arasında değişen derecelerde tutarsızlığa yol açabilir.
Mühendislik tasarımında demir kaybını azaltma yöntemleri
Mühendislikte demir tüketimini azaltmanın birçok yolu vardır ve en önemlisi, çözümü duruma göre uyarlamaktır. Elbette, sadece demir tüketimi değil, diğer kayıplar da söz konusudur. En temel yol, yüksek manyetik yoğunluk, yüksek frekans veya aşırı yerel doygunluk gibi yüksek demir kaybının nedenlerini bilmektir. Elbette, normal yöntemde, bir yandan simülasyon tarafında gerçeğe mümkün olduğunca yakın bir yaklaşım sergilemek, diğer yandan da ek demir tüketimini azaltmak için süreci teknolojiyle birleştirmek gerekir. En yaygın kullanılan yöntem, kaliteli silikon çelik levhaların kullanımını artırmaktır ve maliyetten bağımsız olarak ithal süper silikon çelik tercih edilebilir. Elbette, yerli yeni enerji odaklı teknolojilerin gelişimi de yukarı ve aşağı yönlü gelişmeyi daha iyi hale getirmiştir. Yerli çelik fabrikaları da özel silikon çelik ürünleri piyasaya sürmektedir. Genealogy, farklı uygulama senaryoları için iyi bir ürün sınıflandırmasına sahiptir. İşte karşılaşabileceğiniz birkaç basit yöntem:
1. Manyetik devreyi optimize edin.
Manyetik devrenin optimizasyonu, daha doğrusu manyetik alanın sinüsünün optimizasyonudur. Bu, sadece sabit frekanslı indüksiyon motorları için değil, değişken frekanslı indüksiyon motorları ve senkron motorlar için de çok önemlidir. Tekstil makineleri sektöründe çalışırken, maliyetleri düşürmek için farklı performanslara sahip iki motor ürettim. Elbette, en önemli şey, hava boşluğu manyetik alanının tutarsız sinüzoidal özelliklerine yol açan eğik kutupların varlığı veya yokluğuydu. Yüksek hızlarda çalışma nedeniyle, demir kaybı büyük bir paya sahip olup, iki motor arasındaki kayıplarda önemli bir farka neden olmaktadır. Sonunda, bazı geriye dönük hesaplamalardan sonra, kontrol algoritması altındaki motorun demir kaybı farkının iki katından fazla arttığı görüldü. Bu da herkese, değişken frekanslı hız kontrol motorları üretirken kontrol algoritmalarını birleştirmenin önemini hatırlatıyor.
2. Manyetik yoğunluğu azaltın
Demir çekirdeğin uzunluğunu artırmak veya manyetik devrenin manyetik iletkenlik alanını artırmak, manyetik akı yoğunluğunu azaltır, ancak buna bağlı olarak motorda kullanılan demir miktarı da artar;
3. İndüklenen akım kaybını azaltmak için demir talaşlarının kalınlığının azaltılması.
Sıcak haddelenmiş silikon çelik levhaların soğuk haddelenmiş silikon çelik levhalarla değiştirilmesi silikon çelik levhaların kalınlığını azaltabilir, ancak ince demir talaşları demir talaşlarının sayısını ve motor üretim maliyetlerini artıracaktır;
4. Histerezis kaybını azaltmak için iyi manyetik iletkenliğe sahip soğuk haddelenmiş silikon çelik levhaların kullanılması;
5. Yüksek performanslı demir yonga yalıtım kaplaması kullanılmıştır;
6. Isıl işlem ve üretim teknolojisi
Demir talaşlarının işlenmesinden sonra kalan artık gerilim, motorun kayıplarını ciddi şekilde etkileyebilir. Silikon çelik levhaların işlenmesinde, kesme yönü ve delme kesme gerilimi, demir çekirdeğin kayıpları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Silikon çelik levhanın haddeleme yönü boyunca kesilmesi ve silikon çelik levhaya ısıl işlem uygulanması, kayıpları %10 ila %20 oranında azaltabilir.
Yayın tarihi: 01.11.2023
