Лазерная обработка улучшает свойства трансформаторного железа

Лазерная обработка улучшает свойства трансформаторного железа

Новости науки и техники, Промышленные лазеры Комментариев к записи Лазерная обработка улучшает свойства трансформаторного железа нет

Ученые нашли способ увеличить эффективность электростали и масштабы ее производства с помощью оптимизированной лазерной обработки.

More efficient transformer materials

Almost every electronic device contains a transformer. An important material used in their construction is electrical steel. Researchers have found a way to improve the performance of electrical steel and manufacture it more efficiently, using an optimized laser process.
These devices consist of galvanometer driven mirrors attached to one end, which is used to deflect the laser beam. This increases the flexibility of the machining process and allows it to be adapted to specific conditions, such as the quality of the raw material, and to different production rates. The main aim of this research is to facilitate the integration of laser processing in existing production environments, in order to save time and costs.

http://www.zukunftenergie-dresden.de/en/press_releases/press_release_2014-10.html

Трансформаторы есть почти в каждом электронном приборе. Электросталь является важнейшей составляющей их производства.

Функция трансформаторов заключается в снижении уровня напряжения тока, подаваемого из розетки, до оптимальной для электроприборов величины. Схожие по конструкции, но более мощные трансформаторы используются на подстанциях, чтобы понижать уровень напряжения тока с линий электропередач до стандартного напряжения переменного тока, который подается в жилые и коммерческие здания.

Основная структура всех трансформаторов одинакова: пара железных сердечников, обмотанных проводами разной длины. Другими словами – катушки трансформатора. Одна из катушек создает колеблющееся магнитное поле, а другая трансформирует его в напряжение. Чтобы свести к минимуму потерю энергии, связанную с этим процессом, в производстве сердечников используется особый сплав кремния и железа, известный под названием «электросталь».

Изначально структура этого сплава является гранулированной, что и определяет ее магнитные свойства. Гранулированность означает, что данное вещество имеет кристаллическую структуру, где каждый кристалл или гранула расположена в повторяющемся, систематическом порядке. «Нагревая определенные участки материала, мы можем уменьшить количество магнитных доменов с одинаковым направлением поля, что в свою очередь позволит изменить магнитную структуру стали” – отмечает доктор Андреас Ветциг, заведующий цехом лазерного выжигания и резки при Институте Сырьевых и Лучевых Технологий FraunhoferIWSв Дрездене. Лазерная обработка уже давно является самым популярным и предпочтительным методом такого рода тепловой обработки.

В то время, как лист стали примерно с метр шириной движется вперед со скоростью больше 100м/мин, сфокусированный лазерный луч движется с очень высокой скоростью (примерно 200 м/с) из стороны в сторону параллельно поверхности материала по определенной траектории с интервалом в несколько миллиметров.

Гибкий контроль лазерного луча.

Команда ученых, основанная в Дрездене, оптимизировала этот процесс.

«Мы разработали методы отражения лазерного луча, которые позволяют контролировать расстояние между его различными маршрутами программными средствами, адаптируя его к различным условиям» — заявляет Ветциг.

Чтобы этого достичь, ученые воспользовались сканерами с гальванометрическим зеркалом.  Эти устройства состоят из гальванометрических зеркал, расположенных на одном конце, которые используются для отражения лазерного луча. Это увеличивает гибкость процесса обработки и позволяет адаптировать его к определенным величинам (например, качество сырья), а также к различным объемам производства. Основная цель этого исследования – упростить интеграцию лазерной обработки в современные сферы производства, чтобы сэкономить время и сократить расходы.

В попытках уменьшить потери в гистерезисе (перемагничивании) электростали, ученые недавно начали работу с новым типом твердотельного лазера: волоконным лазером.

«Результаты, которые мы имеем на данный момент, довольно многообещающие. Этот тип лазера имеет большую теплоемкость, нежели стандартные СО2-лазеры (работающие на углекислом газе),» – говорит Ветциг.  С его помощью можно достичь до 15% сокращения потерь в гистерезисе, что является впечатляющим по сравнению с привычными 10% сокращения. Эта оптимизированная обработка сейчас находится на стадии внедрения в производство нашего первого клиента.

Экономия энергии до 25%.

Эксперты сейчас работают над следующим важным этапом проекта: расширения применения своей технологии к электростали, используемой в запчастях для двигателей. Однако, такая электросталь, в отличии от трансформаторной, не имеет гранулированной структуры, поэтому обладает несколько другими магнитными свойствами.

«Это значит, что мы не можем обрабатывать разные материалы одним и тем же образом без должной калибровки” – поясняет Ветциг. Выгоды лазерной обработки в случае с негранулированной электросталью различаются относительно рабочих точек конкретных моделей двигателей или моторов.

Рабочей точкой называется точка пересечения кривой вращательного момента и кривой скорости частоты вращения системы привода и приводимой машины. В машинах высокой мощности, например, в автомобильных двигателях, которые разработаны для работы в условиях высоких вращательных скоростей, потеря энергии может упасть на несколько процентов, тогда как в электромоторах с большим вращающим моментом, используемых например, в электронасосах, снижение уровня энергопотери может достигать 25%.

Источник: http://samalstroy.kz/index.php/mirovye-novosti/58-novye-effektivnye-materialy-dlya-transformatorov

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top