Распространенные проблемы с качеством роторов из литого алюминия и их влияние на производительность двигателя
Качество алюминиевого ротора напрямую влияет на технико-экономические показатели и эксплуатационные характеристики асинхронного двигателя. В процессе производства, проектирования и производственного процесса необходимо не только анализировать дефекты литья ротора, но и понимать влияние качества литого алюминиевого ротора на КПД, коэффициент мощности, запуск, эксплуатацию и другие характеристики двигателя.
1. Взаимосвязь между методом литья алюминия и качеством ротора
Обычные литые алюминиевые роторы имеют большие дополнительные потери, чем асинхронные двигатели с литым медным ротором. В то же время используемые методы литья алюминия различны, и дополнительные потери также различны. Распространенные методы литья алюминия включают литье под низким давлением из алюминия, центробежное литье из алюминия и литье под давлением из алюминия. Среди трех методов литья алюминия дополнительные потери роторного двигателя из алюминия, отлитого под давлением, являются самыми большими. Это связано с тем, что сильное давление во время литья под давлением приводит к очень тесному контакту стержней сепаратора и сердечника, в результате чего алюминиевая жидкость сжимается между слоями, и поперечный ток увеличивается. В больших размерах дополнительные потери двигателя будут значительно увеличены. Кроме того, из-за высокой скорости заполнения и наддува, а также высокого давления во время литья под давлением воздух из алюминиевой литейной формы не может быть полностью удален, в результате чего большое количество газа плотно распределяется в виде "точечных отверстий" в стержнях сепаратора ротора, торцевых кольцах, лопастях вентилятора и т.д., Что приводит к повреждению отливки. Степень заполнения алюминиевого ротора не может достигать 100%. В то же время среднее сопротивление увеличивается по сравнению с центробежным литым алюминием, что увеличивает дополнительные потери двигателя. Хотя центробежный литой алюминиевый ротор подвержен влиянию различных факторов и подвержен дефектам, дополнительные потери двигателя невелики. Во время литья алюминия под низким давлением алюминиевая жидкость поступает непосредственно изнутри тигля, и для достижения лучшего выпуска используется относительно "медленная" заливка под низким давлением. Когда направляющая планка затвердевает, верхнее и нижнее концевые кольца пополняют алюминиевую жидкость, поэтому литой алюминиевый ротор низкого давления отличного качества. Благодаря проверке и сравнению, проведенным некоторыми заводами по производству двигателей, и в сочетании с производственным процессом, среди трех методов литья алюминия лучшими электрическими характеристиками обладает ротор из литого алюминия низкого давления, за которым следует центробежный литой алюминий, а алюминий, отлитый под давлением, является худшим.
2. Влияние качества ротора на производительность двигателя
Качество литого алюминиевого ротора напрямую влияет на электрические характеристики двигателя, поэтому некоторые распространенные проблемы с литым алюминием влияют на производительность двигателя следующим образом:
1. Сердечник ротора недостаточно тяжелый
Веса сердечника ротора недостаточно, что означает, что чистая длина сердечника ротора уменьшается, что уменьшает площадь поперечного сечения зубьев ротора и ярма ротора, и плотность магнитного потока увеличивается. Влияние на производительность двигателя заключается в следующем: увеличивается ток возбуждения и уменьшается коэффициент мощности; увеличивается ток статора двигателя, увеличиваются потери меди в статоре и снижается КПД; повышается температура.
Причины, по которым сердечник ротора недостаточно тяжелый, следующие:
1.1 Толщина листа кремниевой стали неравномерная.
1.2 Заусенцы для пробивки ротора слишком большие.
1.3 Во время запрессовки давление небольшое, и алюминий заливается в камеру штамповки.
1.4 Штамповки ротора ржавые или грязные.
1.5 Если температура предварительного нагрева сердечника ротора из литого алюминия слишком высока, а время слишком велико, сердечник сильно обгорит и чистая длина сердечника уменьшится.
2. Ротор смещен, а косая канавка не прямая
Если детали ротора расположены в шахматном порядке и косая прорезь паза не прямая, прорезь ротора будет уменьшена и сопротивление утечке из прорези ротора увеличится; площадь поперечного сечения проводящего стержня будет уменьшена, а сопротивление проводящего стержня увеличится. Это окажет следующее влияние на производительность двигателя: максимальный крутящий момент снижается; пусковой момент уменьшается; ток реактивного сопротивления при полной нагрузке увеличивается и коэффициент мощности снижается; увеличиваются токи статора и ротора, увеличиваются потери меди в статоре, увеличиваются потери в роторе и снижается КПД ; Повышается температура; Увеличивается частота проскальзывания.
Причинами несоосности ротора являются:
2.1 Когда сердечник ротора прижат, стержень в виде паза не используется для позиционирования, а стенки паза неровные.
2.2 После предварительного нагрева ротора его бросают и катают по земле, а пробивание ротора вызывает угловое смещение.
2.3 Давление при установке пресса небольшое. После предварительного нагрева заусенцы и масляные пятна на штампованных листах сгорают, что приводит к ослаблению листов ротора.
2.4 Установочный зазор между косой шпонкой на фиктивном валу и шпоночным пазом на перфорированной детали слишком велик.
3. Ширина желоба ротора больше или меньше допустимого значения.
Влияние увеличения или уменьшения ширины паза ротора, превышающей допустимое значение, на производительность двигателя составляет:
(1) Когда ширина желоба превышает допустимое значение, увеличивается реактивное сопротивление утечки в желобе ротора и увеличивается общее реактивное сопротивление утечки двигателя; увеличивается длина проводящего стержня и увеличивается сопротивление проводящего стержня, что влияет на производительность двигателя: максимальный крутящий момент уменьшается; пусковой момент уменьшается; ток реактивного сопротивления при полной нагрузке увеличивается и коэффициент мощности уменьшается; увеличиваются токи статора и ротора, увеличиваются потери меди в статоре, увеличиваются потери в роторе и снижается КПД; повышается температура; скорость скольжения большая. .
(2) Когда ширина желоба меньше допустимого значения, реактивное сопротивление утечки в желобе ротора уменьшается, общее реактивное сопротивление утечки двигателя уменьшается, а пусковой ток большой (поскольку пусковой ток обратно пропорционален реактивному сопротивлению утечки). Кроме того, двигатель производит большой шум и вибрацию.
Причина, по которой ширина наклонной канавки больше или меньше допустимого значения, в основном заключается в том, что расположение наклонной шпонки на фиктивном валу не используется при нажатии на сердечник ротора, или размер наклона наклонной шпонки выходит за допустимые пределы при проектировании фиктивного вала.
4. Сломанный стержень ротора
Влияние сломанного стержня ротора на производительность двигателя заключается в следующем: если стержень ротора сломан, сопротивление ротора очень велико, поэтому пусковой момент очень мал; сопротивление ротора увеличивается, потери на роторе увеличиваются, а КПД снижается; температура повышается; и скорость проскальзывания велика.
Причины поломки стержней следующие:
4.1 Сердечник ротора прижат слишком сильно. После отливки алюминия сердечник ротора расширяется. К алюминиевому стержню прикладывается чрезмерное тянущее усилие, и алюминиевый стержень ломается.
4.2 Перед литьем алюминия в пазу сердечника ротора образуются включения.
4.3 После отливки алюминия форма демонтируется слишком рано, алюминиевая жидкость плохо затвердевает, и алюминиевая полоса ломается из-за силы расширения железного сердечника.
4.4 При одиночной штамповке некоторые пазы в листе для штамповки ротора отсутствуют.
4.5 В алюминиевой ленте есть поры, или очистка от шлака плохая, и в алюминиевой жидкости есть включения.
4.6 Сделайте паузу во время заливки. Поскольку жидкий алюминий легко окисляется, последовательно заливаемый жидкий алюминий нельзя объединить из-за окисления, что приводит к "холодной изоляции".
5. Полосы ротора
Ротор тонкий, сопротивление ротора увеличивается, КПД снижается, температура повышается, а скорость скольжения большая.
Причины использования тонких полос заключаются в следующем:
5.1 The centrifuge speed is too high and the centrifugal force is too large, so that the guide bar at the bottom of the tank is not filled (empty).
5.2 The rotor slot is too small, making it difficult for aluminum liquid to flow, and the core preheating temperature is unreasonable.
5.3 The rotor is misaligned and the groove slopes are not in a straight line, which hinders the flow of aluminum liquid.
5.4 The core preheating temperature is low, and the fluidity becomes worse after the aluminum liquid is poured into it.
6. Устьица
Влияние пор на производительность двигателя увеличивает сопротивление ротора, снижает КПД, повышает температуру и увеличивает скольжение.
Причинами образования пор являются:
6.1 Если алюминиевая жидкость плохо очищена, алюминиевая жидкость содержит большое количество газа, скорость заливки слишком высокая или выпускная канавка слишком маленькая, газ в модели не успевает отводиться, что более очевидно при литье алюминия под давлением.
6.2 Температура предварительного нагрева железного сердечника слишком низкая, и масляные пятна не выгорают перед отливкой алюминия. Масляные пятна улетучиваются и образуют поры во время работы.
6.3 При разливке алюминия при низком давлении, если трубка для подачи жидкости протекает серьезно, сжатый воздух, поступающий в тигель, попадет в трубку для подачи жидкости и попадет в ротор вместе с жидкостью из алюминия, образуя поры.
7. Не удовлетворен поливом
Если заливка будет неполной, сопротивление ротора увеличится, КПД снизится, температура повысится, а скорость скольжения увеличится.
Основные причины неудовлетворенности включают:
7.1 Температура алюминиевой жидкости слишком низкая, а текучесть низкая.
7.2 Температура предварительного нагрева сердечника и формы слишком низкая. Алюминиевая жидкость быстро остывает после заливки, и текучесть ухудшается.
7.3 Скорость центрифуги слишком низкая, центробежная сила слишком мала, и алюминиевая жидкость не может быть заполнена.
7.4 Количество заливаемого расплавленного алюминия недостаточно.
7.5 Площадь поперечного сечения внутреннего затвора литейной алюминиевой формы слишком мала, и алюминиевая жидкость преждевременно затвердевает, блокируя канал для алюминиевой жидкости.
8. Отверстия для усадки
Усадочные отверстия увеличат сопротивление ротора и снизят эффективность; температура повысится; скорость скольжения будет большой. Основными причинами появления усадочных отверстий являются:
8.1 Сочетание температур алюминиевой жидкости, формы и железного сердечника является неподходящим, и цель последовательного затвердевания и разумной подачи не может быть достигнута. Если температура предварительного нагрева верхней формы слишком низкая, температура предварительного нагрева сердечника будет неравномерной на верхнем и нижнем концах, в результате чего алюминиевая жидкость на затворе сначала затвердеет. Когда алюминиевая жидкость в верхнем торцевом кольце затвердевает, алюминиевую жидкость нельзя долить, что приводит к образованию усадочных отверстий в верхнем торцевом кольце. Поскольку усадочные полости всегда возникают там, где алюминиевая жидкость окончательно затвердевает.
8.2 Конструкция пресс-формы неразумна. Например, если площадь поперечного сечения внутреннего затвора слишком мала или отклоняющий клапан слишком высок, канал расплавленного алюминия увеличится во внутреннем затворе, и алюминиевая жидкость сначала затвердеет во внутреннем затворе, что приведет к плохой подаче и усадочным отверстиям в верхнем кольце. Другой пример, если форма плохо герметизирована или неправильно установлена, что приводит к утечке алюминиевой жидкости, количество алюминиевой жидкости на затворе будет слишком маленьким, что не позволит достичь эффекта подачи, и легко вызвать усадочные полости.
9. Трещины
Трещины в роторе из литого алюминия влияют на механическую прочность ротора, что не способствует высокоскоростной работе ротора. В то же время это увеличит сопротивление ротора и снизит эффективность; температура повысится; скорость скольжения будет большой, и это в основном связано с процессом охлаждения ротора. Напряжение при литье превышает предел прочности материала алюминиевой направляющей планки на тот момент (имеется в виду момент возникновения трещин). Большинство трещин в роторах из литого алюминия являются радиальными. Трещины делятся на горячие и холодные: горячие трещины образуются при высоких температурах в процессе кристаллизации; холодные трещины образуются в процессе дальнейшего охлаждения затвердевшего алюминия.
Основными причинами появления трещин являются:
9.1 Содержание примесей в промышленном чистом алюминии является необоснованным. Распространенными примесями в промышленном чистом алюминии являются железо и кремний. Большое количество экспериментальных анализов подтвердило, что соотношение содержания примесей кремния и железа оказывает большое влияние на образование трещин, то есть трещины склонны возникать, когда соотношение кремния и железа составляет от 1,5 до 10.
9.2 Когда температура жидкого алюминия слишком высока (более 800 ° C), зерна алюминия становятся более грубыми, а относительное удлинение уменьшается. Он не выдерживает силы усадки, возникающей в процессе конденсации, и образует трещины.
9.3 Расчет размеров концевого кольца ротора нецелесообразен (отношение толщины к ширине составляет менее 0,4).
9.4 Скругления в местах соединения лопастей вентилятора, балансировочных стоек и торцевых колец слишком малы, что приводит к образованию трещин из-за концентрации литейного напряжения.
10. Плохая проводимость алюминия
Когда чистоты алюминия недостаточно, электропроводность уменьшается, что увеличивает сопротивление ротора, снижает КПД, повышает температуру и увеличивает скорость скольжения. Основными причинами низкой электропроводности являются: низкое качество алюминия или слишком много переработанного алюминиевого лома; но если используются алюминиевые слитки слишком высокой чистоты, сопротивление ротора уменьшается и пусковой момент двигателя низкий (потому что пусковой момент примерно такой же, как и при запуске, пропорциональный сопротивлению ротора). Следовательно, алюминиевые слитки необходимо выбирать и использовать в соответствии с требованиями конструкции.