Influența dimensiunii miezului de fier laminat asupra proprietăților magnetice ale motorului

Miez de oțel electric din oțel GNEE

Societatea modernă are nevoie de multă energie, în special energie curată și electricitate adaptabilă. Cel mai mare consumator de energie electrică este motorul electric, care utilizează mai mult de 57,3% din electricitate. Motoarele sunt împărțite în aplicații industriale, comerciale și casnice, iar îmbunătățirea eficienței motorului este o modalitate eficientă de a obține rapid economisirea energiei. Echipamentul electronic de putere realizează conversia bidirecțională a energiei între energie, stocare și rețea de distribuție a energiei. Ei folosesc semiconductori IGBT, SiC și GaN pentru a permite electronicii de conversie a puterii și controlerelor de motor să funcționeze la frecvențe înalte.

Pe de altă parte, în operațiunile de comutare controlate de invertor, în curba de histerezis sunt create bucle secundare, ceea ce crește pierderile de miez. Deși există unele cercetări privind proprietățile magnetice ale motorului cu excitație invertor în țară și în străinătate, influențanucleu de fierdimensiunea proprietăților magnetice ale motorului este încă neclară. În circumstanțe normale, dacă materialul magnetic moale este același sub excitație sinusoidală, dimensiunea miezului de fier nu afectează proprietățile magnetice măsurate, deoarece forma de undă a curentului de excitație este controlată, astfel încât densitatea fluxului magnetic obținut prin integrarea în timp a tensiunii induse pe partea secundară devine o undă sinusoidală. Cu toate acestea, sub excitația invertorului, spre deosebire de excitarea undei sinusoidale, forma de undă a curentului de excitație nu este controlată, astfel încât forma de undă de ieșire rezultată va fi distorsionată.

Profesorul Kyyoul Yun și echipa sa de la Universitatea Gifu au făcut o mulțime de cercetări asupra influenței dimensiunii miezului asupra proprietăților magnetice ale motoarelor. Într-un studiu recent, ei au măsurat efectul mărimii miezului de fier asupra proprietăților magnetice ale motoarelor toroidale lamelare, menținând aria secțiunii transversale și rotațiile miezului de fier lamelar neschimbate sub excitația sinusoidală și excitația invertorului, modificând doar tensiunea de intrare V și menținând constantă frecvența purtătoare și modul de reglare.

Ei au descoperit că sub excitația cu invertor, lățimea ciclului de histerezis al miezului inelar mic, mediu și mare este de 205,1, 248,4 și, respectiv, 273,1 A/m, în timp ce sub excitație cu invertor, lățimea buclei secundare de mici, miezul de fier inelar mediu și mare este crescut cu 73,1, 96,1 și, respectiv, 123,5 A/m. Sub excitația invertorului, valorile pierderilor de fier ale probelor mici, medii și mari sunt de 6,05, 9,58 și, respectiv, 11,62 W/kg. În comparație cu pierderea de fier a fiecărui miez inelar de fier sub excitație sinusoidală, pierderea de fier a miezului inelar mic, mediu și mare sub excitația cu invertor crește cu 124,9%, 256,1% și, respectiv, 332,0%.

Aceste descoperiri sugerează că, cu cât este mai mare miezul de fier, cu atât este mai mare tensiunea și pierderile de fier necesare, adică cu atât este nevoie de mai multă energie pentru a excita un miez de fier inel mai mare. Acest lucru se datorează faptului că, în comparație cu alte miezuri de fier, densitatea fluxului magnetic al nucleelor ​​mari de fier toroidal variază mai mult pe unitatea de timp, rezultând curenți turbionari mai mari. Prin urmare, pierderea curenților turbionari a miezurilor inelare mari de fier este mai mare decât cea a altor miezuri.