كيفية تقليل فقدان الحديد في المحرك

العوامل المؤثرة على استهلاك الحديد الأساسي

لتحليل مشكلة ما، نحتاج أولاً إلى معرفة بعض النظريات الأساسية، والتي ستساعدنا على الفهم. أولا، نحن بحاجة إلى معرفة مفهومين. أحدهما هو المغنطة المتناوبة، والتي، بكل بساطة، تحدث في القلب الحديدي للمحول وفي الجزء الثابت أو أسنان الجزء الدوار للمحرك؛ إحداها هي خاصية المغنطة الدورانية، والتي يتم إنتاجها بواسطة الجزء الثابت أو نير الجزء المتحرك للمحرك. هناك العديد من المقالات التي تبدأ من نقطتين وتحسب فقدان الحديد للمحرك بناءً على خصائص مختلفة حسب طريقة الحل أعلاه. أظهرت التجارب أن صفائح الفولاذ السليكونية تظهر الظواهر التالية تحت مغنطة خاصيتين:
عندما تكون كثافة التدفق المغناطيسي أقل من 1.7 تسلا، يكون فقدان التباطؤ الناتج عن المغنطة الدوارة أكبر من ذلك الناتج عن المغنطة المتناوبة؛ وعندما تكون أعلى من 1.7 تسلا، فإن العكس هو الصحيح. تتراوح كثافة التدفق المغناطيسي لنير المحرك عمومًا بين 1.0 و1.5 تسلا، وتكون خسارة تباطؤ المغنطة الدورانية أكبر بحوالي 45 إلى 65% من خسارة تباطؤ المغنطة المتناوبة.
وبطبيعة الحال، يتم استخدام الاستنتاجات المذكورة أعلاه أيضا، ولم أتحقق منها شخصيا في الممارسة العملية. بالإضافة إلى ذلك، عندما يتغير المجال المغناطيسي في قلب الحديد، يتولد تيار فيه، يسمى التيار الدوامي، والخسائر الناجمة عنه تسمى خسائر التيار الدوامي. من أجل تقليل فقدان التيار الدوامي، عادةً لا يمكن تحويل قلب المحرك الحديدي إلى كتلة كاملة، ويتم تكديسه محوريًا بواسطة صفائح فولاذية معزولة لإعاقة تدفق التيارات الدوامية. لن تكون صيغة الحساب المحددة لاستهلاك الحديد مرهقة هنا. ستكون الصيغة الأساسية وأهمية حساب استهلاك الحديد في بايدو واضحة للغاية. فيما يلي تحليل للعديد من العوامل الرئيسية التي تؤثر على استهلاكنا للحديد، بحيث يمكن للجميع أيضًا استنتاج المشكلة للأمام أو للخلف في التطبيقات الهندسية العملية.

بعد مناقشة ما سبق، لماذا يؤثر تصنيع الختم على استهلاك الحديد؟ تعتمد خصائص عملية التثقيب بشكل أساسي على الأشكال المختلفة لآلات التثقيب، وتحديد وضع القص ومستوى الضغط المقابل وفقًا لاحتياجات الأنواع المختلفة من الثقوب والأخاديد، وبالتالي ضمان ظروف مناطق الضغط الضحلة حول محيط التصفيح. ونظرًا للعلاقة بين العمق والشكل، فإنه غالبًا ما يتأثر بالزوايا الحادة، إلى حد أن مستويات الإجهاد العالية يمكن أن تسبب فقدانًا كبيرًا للحديد في مناطق الإجهاد الضحلة، خاصة في حواف القص الطويلة نسبيًا ضمن نطاق التصفيح. على وجه التحديد، يحدث بشكل رئيسي في المنطقة السنخية، والتي غالبا ما تصبح محور البحث في عملية البحث الفعلية. غالبًا ما يتم تحديد صفائح فولاذ السيليكون منخفضة الخسارة بأحجام حبيبات أكبر. يمكن أن يسبب التأثير نتوءات صناعية وقصًا ممزقًا عند الحافة السفلية للورقة، ويمكن أن يكون لزاوية التأثير تأثير كبير على حجم النتوءات ومناطق التشوه. إذا امتدت منطقة الضغط العالي على طول منطقة تشوه الحافة إلى داخل المادة، فإن بنية الحبوب في هذه المناطق ستخضع حتماً لتغيرات مقابلة، وستكون ملتوية أو مكسورة، وسوف يحدث استطالة شديدة للحدود على طول اتجاه التمزق. في هذا الوقت، ستزداد حتما كثافة حدود الحبوب في منطقة الإجهاد في اتجاه القص، مما يؤدي إلى زيادة مقابلة في فقدان الحديد داخل المنطقة. لذلك، في هذه المرحلة، يمكن اعتبار المادة الموجودة في منطقة الضغط بمثابة مادة ذات خسارة عالية تقع فوق التصفيح العادي على طول حافة التأثير. بهذه الطريقة، يمكن تحديد الثابت الفعلي لمادة الحافة، ويمكن تحديد الخسارة الفعلية لحافة التأثير بشكل أكبر باستخدام نموذج فقدان الحديد.
1. تأثير عملية التلدين على فقدان الحديد
توجد ظروف تأثير فقدان الحديد بشكل رئيسي في جانب صفائح فولاذ السيليكون، وسوف تؤثر الضغوط الميكانيكية والحرارية على صفائح فولاذ السيليكون مع تغيرات في خصائصها الفعلية. سيؤدي الضغط الميكانيكي الإضافي إلى تغيرات في فقدان الحديد. وفي الوقت نفسه، فإن الزيادة المستمرة في درجة الحرارة الداخلية للمحرك ستعزز أيضًا حدوث مشاكل فقدان الحديد. إن اتخاذ إجراءات التلدين الفعالة لإزالة الضغط الميكانيكي الإضافي سيكون له تأثير مفيد على تقليل فقدان الحديد داخل المحرك.

2. أسباب الخسائر الفادحة في العمليات التصنيعية

إن صفائح السيليكون الفولاذية، باعتبارها المادة المغناطيسية الرئيسية للمحركات، لها تأثير كبير على أداء المحرك بسبب مطابقتها لمتطلبات التصميم. بالإضافة إلى ذلك، قد يختلف أداء صفائح الصلب السيليكون من نفس الدرجة من الشركات المصنعة المختلفة. عند اختيار المواد، ينبغي بذل الجهود لاختيار المواد من الشركات المصنعة للصلب السيليكون الجيد. فيما يلي بعض العوامل الرئيسية التي أثرت بالفعل على استهلاك الحديد والتي تمت مواجهتها من قبل.

لم يتم عزل صفائح السيليكون الفولاذية أو معالجتها بشكل صحيح. يمكن اكتشاف هذا النوع من المشاكل أثناء عملية اختبار صفائح الفولاذ السيليكونية، ولكن ليس كل الشركات المصنعة للمحركات لديها عنصر الاختبار هذا، وغالبًا ما لا يتم التعرف على هذه المشكلة جيدًا من قبل الشركات المصنعة للمحركات.

تلف العزل بين الصفائح أو حدوث دوائر قصيرة بين الصفائح. يحدث هذا النوع من المشاكل أثناء عملية تصنيع القلب الحديدي. إذا كان الضغط أثناء تصفيح قلب الحديد مرتفعًا جدًا، مما يتسبب في تلف العزل بين الصفائح؛ أو إذا كانت النتوءات كبيرة جدًا بعد التثقيب، فيمكن إزالتها عن طريق التلميع، مما يؤدي إلى تلف خطير في عزل سطح التثقيب؛ بعد الانتهاء من تصفيح قلب الحديد، لا يصبح الأخدود سلسًا، ويتم استخدام طريقة حفظ الملفات؛ وبدلاً من ذلك، نظرًا لعوامل مثل عدم استواء تجويف الجزء الثابت وعدم التركيز بين تجويف الجزء الثابت وشفة مقعد الماكينة، يمكن استخدام الدوران للتصحيح. إن الاستخدام التقليدي لعمليات إنتاج وتجهيز المحركات هذه له في الواقع تأثير كبير على أداء المحرك، وخاصة فقدان الحديد.

عند استخدام طرق مثل الحرق أو التسخين بالكهرباء لتفكيك الملف، يمكن أن يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة قلب الحديد، مما يؤدي إلى انخفاض التوصيل المغناطيسي وتلف العزل بين الصفائح. تحدث هذه المشكلة بشكل رئيسي أثناء إصلاح اللف والمحرك أثناء عملية الإنتاج والمعالجة.

يمكن أن يتسبب تكديس اللحام والعمليات الأخرى أيضًا في تلف العزل بين المداخن، مما يزيد من خسائر التيار الدوامي.
عدم كفاية وزن الحديد والضغط غير الكامل بين الصفائح. والنتيجة النهائية هي أن وزن النواة الحديدية غير كاف، والنتيجة الأكثر مباشرة هي أن التيار يتجاوز التسامح، في حين قد يكون هناك حقيقة أن فقدان الحديد يتجاوز المعيار.
إن الطلاء الموجود على صفائح فولاذ السيليكون سميك جدًا، مما يتسبب في تشبع الدائرة المغناطيسية بشكل كبير. في هذا الوقت، يكون منحنى العلاقة بين تيار عدم التحميل والجهد منحنيًا بشدة. يعد هذا أيضًا عنصرًا أساسيًا في عملية إنتاج ومعالجة صفائح الفولاذ السيليكونية.

أثناء إنتاج ومعالجة النوى الحديدية، قد يتلف اتجاه الحبوب لملحق سطح التثقيب والقص لصفائح الصلب السيليكون، مما يؤدي إلى زيادة فقدان الحديد تحت نفس الحث المغناطيسي؛ بالنسبة للمحركات ذات التردد المتغير، ينبغي أيضًا مراعاة فقد الحديد الإضافي الناتج عن التوافقيات؛ وهذا هو العامل الذي ينبغي النظر فيه بشكل شامل في عملية التصميم.

بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه، يجب أن تعتمد القيمة التصميمية لفقد حديد المحرك على الإنتاج الفعلي ومعالجة قلب الحديد، ويجب بذل كل جهد لضمان تطابق القيمة النظرية مع القيمة الفعلية. يتم قياس المنحنيات المميزة المقدمة من موردي المواد العامة باستخدام طريقة ملف Epstein المربع، ولكن اتجاه مغنطة الأجزاء المختلفة في المحرك مختلف، ولا يمكن أخذ فقدان الحديد الدوار الخاص هذا في الاعتبار في الوقت الحاضر. وهذا يمكن أن يؤدي إلى درجات متفاوتة من عدم الاتساق بين القيم المحسوبة والمقاسة.

طرق تقليل فقد الحديد في التصميم الهندسي
هناك العديد من الطرق لتقليل استهلاك الحديد في الهندسة، والشيء الأكثر أهمية هو تكييف الدواء حسب الحالة. وبطبيعة الحال، لا يتعلق الأمر فقط باستهلاك الحديد، ولكن أيضًا بالخسائر الأخرى. الطريقة الأساسية هي معرفة أسباب فقدان الحديد المرتفع، مثل الكثافة المغناطيسية العالية، أو التردد العالي، أو التشبع المحلي المفرط. وبطبيعة الحال، بالطريقة العادية، من ناحية، من الضروري الاقتراب من الواقع قدر الإمكان من جانب المحاكاة، ومن ناحية أخرى، يتم دمج العملية مع التكنولوجيا لتقليل استهلاك الحديد الإضافي. الطريقة الأكثر استخدامًا هي زيادة استخدام صفائح فولاذ السيليكون الجيدة، وبغض النظر عن التكلفة، يمكن اختيار فولاذ السيليكون الفائق المستورد. وبطبيعة الحال، فإن تطوير التكنولوجيات المحلية الجديدة التي تعتمد على الطاقة أدى أيضًا إلى تطوير أفضل في المراحل الأولية والنهائية. تطلق مصانع الصلب المحلية أيضًا منتجات متخصصة من الصلب السيليكوني. يحتوي علم الأنساب على تصنيف جيد للمنتجات لسيناريوهات التطبيق المختلفة. فيما يلي بعض الطرق المباشرة التي يمكنك مواجهتها:

1. تحسين الدائرة المغناطيسية

إن تحسين الدائرة المغناطيسية، على وجه الدقة، هو تحسين جيب المجال المغناطيسي. وهذا أمر بالغ الأهمية، ليس فقط بالنسبة للمحركات الحثية ذات التردد الثابت. تعد المحركات الحثية ذات التردد المتغير والمحركات المتزامنة أمرًا بالغ الأهمية. عندما كنت أعمل في صناعة آلات النسيج، قمت بتصنيع محركين بأداء مختلف لتقليل التكاليف. وبطبيعة الحال، كان الشيء الأكثر أهمية هو وجود أو عدم وجود أقطاب منحرفة، مما أدى إلى خصائص جيبية غير متناسقة للمجال المغناطيسي للفجوة الهوائية. وبسبب العمل بسرعات عالية فإن فقدان الحديد يشكل نسبة كبيرة مما يؤدي إلى اختلاف كبير في الفاقد بين المحركين. أخيرًا، بعد بعض الحسابات العكسية، زاد فرق فقدان الحديد للمحرك تحت خوارزمية التحكم بأكثر من الضعف. وهذا يذكر الجميع أيضًا بخوارزميات التحكم في الاقتران عند إنشاء محركات التحكم في السرعة ذات التردد المتغير مرة أخرى.

2. تقليل الكثافة المغناطيسية
زيادة طول النواة الحديدية أو زيادة مساحة التوصيل المغناطيسي للدائرة المغناطيسية لتقليل كثافة التدفق المغناطيسي، ولكن تزداد كمية الحديد المستخدمة في المحرك تبعاً لذلك؛

3.تقليل سمك رقائق الحديد لتقليل فقدان التيار المستحث
يمكن أن يؤدي استبدال صفائح فولاذ السيليكون المدرفلة على الساخن بألواح فولاذ السيليكون المدرفلة على البارد إلى تقليل سماكة صفائح فولاذ السيليكون، لكن رقائق الحديد الرقيقة ستزيد من عدد رقائق الحديد وتكاليف تصنيع المحركات؛

4. اعتماد صفائح فولاذ السيليكون المدرفلة على البارد مع الموصلية المغناطيسية الجيدة لتقليل فقدان التباطؤ.
5. اعتماد طلاء العزل رقاقة الحديد عالية الأداء.
6. تكنولوجيا المعالجة الحرارية والتصنيع
يمكن أن يؤثر الإجهاد المتبقي بعد معالجة رقائق الحديد بشكل خطير على فقدان المحرك. عند معالجة صفائح فولاذ السيليكون، يكون لاتجاه القطع وإجهاد القص التثقيب تأثير كبير على فقدان قلب الحديد. القطع على طول اتجاه تدحرج صفائح فولاذ السيليكون وإجراء المعالجة الحرارية على صفائح فولاذ السيليكون يمكن أن يقلل الفاقد بنسبة 10% إلى 20%.