العوامل المؤثرة على فقدان الحديد الأساسي

أولاً، نحتاج إلى معرفة مفهومين. الأول هو المغناطيسية المتناوبة، والتي تحدث ببساطة في أسنان الجزء الثابت أو الدوار للمحرك؛ والثاني هو المغناطيسية الدورانية، والتي تنتجها نير الجزء الثابت أو الدوار للمحرك. تُظهر التجارب أن الظواهر التالية موجودة في صفائح الفولاذ السليكوني تحت نوعين من المغناطيسية:

عندما تكون كثافة التدفق أقل من 1.7 تسلا، فإن خسارة الهستيريسيس الناتجة عن المغناطيسية الدوارة تكون أكبر من تلك الناتجة عن المغناطيسية المتناوبة؛ وعندما تكون أعلى من 1.7 تسلا، يكون العكس صحيحًا. تكون كثافة التدفق المغناطيسي لنير المحرك بشكل عام بين 1.0 و1.5 تسلا، وتكون خسارة الهستيريسيس المغناطيسية الدوارة المقابلة أكبر بنحو 45 إلى 65% من خسارة الهستيريسيس المغناطيسية المتناوبة.

بالإضافة إلى ذلك، عندما يتغير المجال المغناطيسي في القلب، سيتم تحريض التيار فيه، والذي يسمى التيار الدوامي، والخسارة الناجمة عنه تسمى خسارة التيار الدوامي. من أجل تقليل خسارة التيار الدوامي، لا يتم عادةً تصنيع قلب المحرك في قطعة كاملة، ولكن يتم تكديسه محوريًا بواسطة صفائح فولاذية معزولة لإعاقة تدفق التيار الدوامي. فيما يلي تحليل لعدة نقاط رئيسية تؤثر على خسارة الحديد لدينا، حتى يتمكن الجميع من العمل للأمام أو للخلف للعثور على المشكلة في التطبيقات الهندسية الفعلية.

لماذا تؤثر صناعة صفائح اللكم على فقدان الحديد؟ يتم تحديد خصائص عملية اللكم بشكل أساسي وفقًا للأشكال المختلفة لآلات اللكم، وفقًا لمتطلبات أنواع مختلفة من الثقوب والفتحات، ويتم تحديد وضع القص ومستوى الإجهاد المقابل لضمان ظروف منطقة الإجهاد الضحلة خارج الترقق. نظرًا للعلاقة بين العمق والشكل، غالبًا ما يتأثر بالزوايا الحادة، بحيث تتسبب مستويات الإجهاد العالية في فقدان كبير للحديد في منطقة الإجهاد الضحلة، وخاصة في الجزء ذي حواف القص الطويلة نسبيًا ضمن نطاق الترقق. على وجه التحديد، يظهر بشكل أساسي في منطقة أخدود الأسنان، لذلك غالبًا ما يصبح محور البحث في عملية البحث الفعلية. غالبًا ما يتم تحديد صفائح الفولاذ السيليكوني منخفضة الخسارة من خلال أحجام الحبوب الأكبر. سيتسبب التأثير في حدوث نتوءات صناعية وقص تمزق في الجزء السفلي من ورقة اللكم، وسيكون لزاوية التأثير تأثير كبير على حجم النتوء ومنطقة التشوه. إذا امتدت منطقة إجهاد عالية على طول منطقة تشوه الحافة إلى داخل المادة، فإن بنية الحبوب في هذه المناطق من المؤكد أنها ستتغير وفقًا لذلك، وستتشوه أو تنكسر، وتنتج حدودًا طويلة للغاية على طول اتجاه التمزق. في هذا الوقت، من المؤكد أن كثافة حدود الحبوب لمنطقة الإجهاد في اتجاه القص ستزداد، مما سيؤدي إلى زيادة مقابلة في فقدان الحديد داخل المنطقة. لذلك، يمكن اعتبار المادة الموجودة في منطقة الإجهاد مادة عالية الخسارة تسقط على الرقائق العادية على طول حافة التأثير. وبهذه الطريقة، يمكن تحديد الثوابت الفعلية لمادة الحافة، ويمكن استخدام نموذج فقدان الحديد لتحديد الخسارة الفعلية لحافة التأثير بشكل أكبر.

1. تأثير عملية التلدين على فقدان الحديد

إن تأثير فقدان الحديد موجود بشكل أساسي في صفائح الفولاذ السليكوني، كما أن الضغوط الميكانيكية والحرارية ستؤثر على صفائح الفولاذ السليكوني مع تغير خصائصها الفعلية. وسوف تتسبب الضغوط الميكانيكية الإضافية في حدوث تغييرات في فقدان الحديد. وفي الوقت نفسه، فإن الزيادة المستمرة في درجة الحرارة داخل المحرك سوف تتسبب أيضًا في مشكلة فقدان الحديد. إن اتخاذ تدابير التلدين الفعالة لإزالة الضغوط الميكانيكية الإضافية سيكون له تأثير إيجابي على تقليل فقدان الحديد في المحرك.

2. أسباب الخسائر الكبيرة في عملية التصنيع

نظرًا لأن صفائح الفولاذ السليكون هي المادة الموصلة الرئيسية للمغناطيسية للمحرك، فإن توافق أداء صفائح الفولاذ السليكوني له تأثير كبير على أداء المحرك. ويتمثل ذلك بشكل أساسي في ضمان أن درجة صفائح الفولاذ السليكوني تلبي متطلبات التصميم. بالإضافة إلى ذلك، يختلف أداء المواد لنفس درجة صفائح الفولاذ السليكوني من مختلف الشركات المصنعة. عند اختيار المواد، حاول اختيار المواد من الشركات المصنعة الجيدة للفولاذ السليكوني. فيما يلي بعض العوامل الرئيسية التي تؤثر بالفعل على فقدان الحديد.

⏩ لم تُعزل صفائح الفولاذ السيليكوني أو لم تُعالَج بشكل صحيح. يمكن رصد هذا النوع من المشاكل أثناء عملية الكشف عن صفائح الفولاذ السيليكوني، ولكن ليس جميع مصنعي المحركات يمتلكون جهاز الكشف هذا، وغالبًا ما لا يتمكنون من تحديد هذه المشكلة بدقة.

⏩ تلف العزل بين الصفائح أو حدوث ماس كهربائي بين الصفائح. يحدث هذا النوع من المشاكل أثناء عملية تصنيع القلب. إذا كان الضغط أثناء تصفيح القلب كبيرًا جدًا، فسوف يتلف العزل بين الصفائح؛ أو كانت النتوءات بعد اللكم كبيرة جدًا، وتم إزالة النتوءات عن طريق الطحن، مما أدى إلى تلف خطير للعزل على سطح ورقة اللكم؛ والشقوق ليست ناعمة بعد اكتمال التصفيح، ويتم استخدام طريقة الملف؛ أو أن التجويف الداخلي للجزء الثابت ليس ناعمًا، والتجويف الداخلي للجزء الثابت وقاعدة الماكينة ليست متحدة المركز، وما إلى ذلك، ويتم استخدام طريقة الدوران لتصحيح ذلك. هذه الاستخدامات الشائعة في إنتاج ومعالجة المحركات لها في الواقع تأثير كبير على أداء المحرك، وخاصة فقدان الحديد.

⏩ عند إزالة اللفات عن طريق الحرق أو التسخين الكهربائي، ترتفع درجة حرارة القلب، وتنخفض الموصلية المغناطيسية، ويتلف العزل بين الصفائح. تحدث هذه المشكلة بشكل رئيسي في إصلاح اللفات والمحركات أثناء عملية الإنتاج والمعالجة.

⏩ كما أن تكديس اللحام والعمليات الأخرى من شأنه أن يتسبب أيضًا في تلف العزل بين الرقائق وزيادة خسائر التيار الدوامي.

⏩ وزن الحديد غير كاف والصفائح غير مضغوطة والنتيجة النهائية هي أن وزن القلب غير كافٍ مما يؤدي مباشرة إلى زيادة التيار وفقدان الحديد بشكل مفرط.

⏩ يتم طلاء صفائح الفولاذ السليكوني بشكل سميك للغاية، مما يتسبب في تشبع الدائرة المغناطيسية بشكل مفرط. في هذا الوقت، ينحني منحنى العلاقة بين التيار والجهد بدون تحميل بشكل كبير. وهذا أيضًا عامل رئيسي في إنتاج ومعالجة صفائح الفولاذ السليكوني.

⏩ إن إنتاج ومعالجة اللب سوف يتسبب في تدمير اتجاه حبيبات سطح اللكم والقص لصفائح الفولاذ السليكوني، مما يؤدي إلى زيادة في فقدان الحديد تحت نفس الحث المغناطيسي؛ بالنسبة للمحركات ذات التردد المتغير، هناك أيضًا اعتبار لفقدان الحديد الإضافي الناجم عن التوافقيات؛ وهذا عامل يجب مراعاته في عملية التصميم.

بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه، يجب أن تستند قيمة التصميم لفقدان الحديد في المحرك إلى الإنتاج الفعلي ومعالجة القلب، ومحاولة جعل القيمة النظرية تتطابق مع القيمة الفعلية. يتم قياس منحنى الخصائص الذي يوفره مورد المواد العامة وفقًا لطريقة دائرة إبشتاين، ويختلف اتجاه المغناطيسية لأجزاء مختلفة من المحرك. لا يمكن اعتبار فقدان الحديد الدوراني الخاص هذا في الوقت الحاضر. سيؤدي هذا إلى عدم الاتساق بين القيمة المحسوبة والقيمة المقاسة بدرجات متفاوتة.

طرق تقليل خسارة الحديد في التصميم الهندسي

هناك العديد من الطرق لتقليل فقدان الحديد في الهندسة، والشيء الأكثر أهمية هو وصف الدواء المناسب للمرض المناسب. بالطبع، ليست مشكلة فقدان الحديد فقط، بل إن الخسائر الأخرى هي نفسها. الطريقة الأكثر جوهرية هي معرفة سبب فقدان الحديد المرتفع، سواء كان بسبب الكثافة المغناطيسية العالية، أو التردد العالي، أو التشبع المحلي المفرط، وما إلى ذلك. بالطبع، وفقًا للطريقة العادية، من ناحية، من الضروري محاولة الاقتراب من الواقع من جانب المحاكاة، ومن ناحية أخرى، تعمل تقنية مطابقة العملية على تقليل فقدان الحديد الإضافي. الطريقة الأكثر شيوعًا هي زيادة استبدال صفائح الفولاذ السليكونية الجيدة. إذا لم يتم أخذ التكلفة في الاعتبار، يمكن اختيار الفولاذ السليكوني الفائق المستورد. بالطبع، مع تطوير تكنولوجيا محرك الطاقة الجديدة المحلية، فقد أدى ذلك أيضًا إلى تطوير أفضل للمنبع والمصب. تطلق مصانع الصلب المحلية أيضًا منتجات خاصة من الفولاذ السليكوني. يحتوي الطيف على تصنيف أفضل للمنتجات لسيناريوهات التطبيق المختلفة. فيما يلي بعض الطرق المباشرة:

⏩ تحسين الدائرة المغناطيسية

لتحسين الدائرة المغناطيسية، وبشكل أكثر دقة، هو تحسين جيب المجال المغناطيسي. هذا أمر بالغ الأهمية، ليس فقط لمحركات الحث ذات التردد الثابت. محركات الحث ذات التردد المتغير والمحركات المتزامنة حاسمة. عندما كنت أعمل في صناعة الآلات النسيجية، صنعت محركين بأداء مختلف لتقليل التكاليف. بالطبع، كان أهم شيء هو ما إذا كان هناك قطب منحرف، مما أدى إلى جيب غير متسق للمجال المغناطيسي للفجوة الهوائية. لأنه يعمل في ظل ظروف السرعة العالية، فإن فقدان الحديد يمثل نسبة كبيرة، وبالتالي فإن فقدان المحركين مختلف تمامًا. أخيرًا، بعد سلسلة من الحسابات العكسية، اختلف فقدان الحديد للمحرك تحت خوارزمية التحكم بأكثر من مرتين. هنا أذكر الجميع أيضًا أنه عند صنع محركات تنظيم السرعة بتردد متغير، يجب عليك ربط خوارزمية التحكم للقيام بذلك.

⏩ تقليل الكثافة المغناطيسية

زيادة طول القلب الحديدي أو زيادة مساحة التوصيل المغناطيسي الدائرة المغناطيسية لتقليل كثافة التدفق المغناطيسي، ولكن كمية الحديد المستخدمة في المحرك سوف تزيد تبعا لذلك؛

⏩ تقليل سمك قلب الحديد لتقليل فقدان التيار المستحث. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام صفائح الفولاذ السليكوني المدلفن على البارد بدلاً من صفائح الفولاذ السليكوني المدلفن على الساخن إلى تقليل سمك صفائح الفولاذ السليكوني، ولكن صفائح القلب الحديدي الرقيقة ستزيد من عدد صفائح القلب الحديدي وتكلفة تصنيع المحرك؛

⏩ استخدام صفائح الفولاذ السيليكوني المدلفن على البارد ذات الموصلية المغناطيسية الجيدة لتقليل فقدان الهستيريسيس؛

⏩ استخدم طلاء العزل المصنوع من صفائح الحديد عالية الأداء؛

⏩ تكنولوجيا المعالجة الحرارية والتصنيع

إن الإجهاد المتبقي بعد معالجة صفائح الحديد الأساسية سيؤثر بشكل خطير على خسارة المحرك. عند معالجة صفائح الفولاذ السليكوني، يكون لاتجاه القطع وإجهاد القص الناتج عن الثقب تأثير أكبر على خسارة قلب الحديد. يمكن أن يؤدي القطع على طول اتجاه لف صفائح الفولاذ السليكوني والمعالجة الحرارية لصفائح الثقب المصنوعة من الفولاذ السليكوني إلى تقليل الخسارة بنسبة 10% إلى 20%.