Mpt Lab 4 Prelucrarea Miezulul Magnetic

5/11/2018 Mpt Lab 4 Prelucrarea Miezulul Magnetic - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mpt-lab-4-prelucrarea-miezulul-magnetic 1/13

Universitatea POLITEHNICA Bucuresti

ume : Başturea

Facultatea de INGINERIE ELECTRICA Prenume : Bogdan-Gheorghe

Laborator de Metode si procedee tehnologice Grupa : 113 B

Lucrare TEHNO 04

Tehnologia de fabricatie amiezului magnetic stator al

masinilor electrice

1



Cuprins:

1.Notiuni de baza

2.Masini unelte utilizate la procesarea tolelor

pentru miez magnetic

3. De comentat standardul SR EN 10106:2001

4.Tehnologia de fabricatie a miezului magneticstator al unei masini electrice

5.Activitate de laborator

6.Concluzii7.Bibliografie

2



1. Notiuni de bazaMATERIALE MAGNETICE MOI

Miezul magnetic = componenta principala a unei masini electrice

Prin miezul magnetic se inchid majoritatea liniilor de camp magnetic alesistemelor electrice. Liniile de camp de dispersie se deschid partial prin miezulmagnetic.

Materialele magnetice moi sunt caracterizate prin ciclul histerezis îngust; ele aupermeabilitate magnetică mare, câmp coercitiv mic, se magnetizează puternic în

câmpuri magnetice de intensitate mică şi işi pierd magnetismul la incetarea acţiuniicâmpului exterior.

Figura 4.5. Ciclul de histerezis al unui material magnetic moale.

Dacă materialul magnetic moale este supus unui câmp magnetic exterior H carevariază de la –H la +H inducţia magnetică variază după ciclul de histerezis din figura4.5. Materialul iniţial nemagnetizat parcurge curba de magnetizare iniţială de la 0 laHmax, Bmax după care scăzând câmpul H până la 0 inducţia scade până la valoarea Br

(inducţie remanentă). Scăzând în continuare câmpul inducţia dispare la valoarea –Hc

(câmp magnetic coercitiv) după care parcurge în continuare ciclul de histerezis pânăla valoarea Hmax, Bmax. Ciclul de histerezis este o curbă neunivocă şi neliniară a căruiarie este proporţională cu pierderile de putere activă (teorema lui Warburg). Locul

3



geometric al vârfurilor ciclurilor de histerezis se numeşte curbă de magnetizare şi seaproximează în practică cu curba de primă magnetizare.

Materialele magnetice moi sunt folosite atât în domeniul curenţilor slabi, în cu-rent continuu şi în curentalternativ, de frecvenţe industriale, până la frecvenţe inalteşi foarte înalte. Acestor materiale li se cere,după scop, inducţie de saturaţie mare,permeabilitate iniţială sau maximă mare, permeabilitate constantă sau variabilă cu

temperatura, ciclul histerezis normal sau dreptunghiular şi în orice caz pierderi mini-me.

În câmpuri alternative, materialele magnetice moi trebuie să asigure pierderiminime de energie. Aceste pierderi se compun din:

– pierderi prin histerezis

– pierderi prin curenti turbionari,

– pierderi reziduale.

Pierderile prin histerezis se datorează deformărilor reţelei cristaline cauzate deincluziunile nemagnetice (corpuri străine).

Pierderile prin curenţi turbionari pot fi deduse din legea inducţiei. Reducerea lorse obţine prin micşorarea grosimii materialului sau prin mărirea rezistivităţii lui prinaliere cu elemente corespunzătoare scopului. Pierderile reziduale apar la variaţia

temporară a inducţiei şi sunt proporţionale cu frecvenţa şi intensitatea curentului.Aceste pierderi se datorează, ca şi pierderile histerezis, deformarilor reţelei cristalineprin incluziuni nemagnetice; migrările atomilor de carbon în soluţie şi prezenţaazotului sunt factori importanti pentru apariţia pierderilor reziduale. Cu descreştereaimpurităţilor scad pierderile reziduale şi la un material pur ele sunt practic inexistente.

În corpurile feromagnetice se dezvoltă căldură dacă în ele variază, în timp, câmpurile magneticeexterioare. Se produc deci pierderi de putere activă. Acestea sunt de 2 feluri:

Pierderile prin histerezis magnetic – sunt proporţionale cu frecvenţa şi cu aria ciclului de histerezis.Ele pot fi calculate cu expresia lui Steinmetz.

n

maxn Bf p ⋅η⋅= (4.16) pn – căldura dezvoltată (pierderile) în unitatea de timp şi în unitatea de volum a materialuluif – frecvenţaη – o constantă de material numită constanta lui SteinmetzBmax – inducţia magnetică maximăn – exponentul lui Steinmetz (1,6 < n > 2)Materialele magnetic dure (arie mare a ciclului de histerezis) prezintă pierderi mari prin histerezis.Materialele magnetic moi (arie mică şi valori mici ale lui Hc) au pierderi cu atât mai mici cu cât

ciclul de histerezis este mai îngust.Pierderile prin curenţi turbionari – se datoresc efectului Joule-Lenz care însoţeşte inducerea de

curenţi electrici în corpurile feromagnetice de către fluxurile magnetice variabile în timp. Într-o tolă cu arie

mare, de grosime Δ şi de rezistivitate electrică ρ, se dezvoltă, în unitatea de timp şi de volum, căldura:

2

max

22

f Bf k

p ⋅⋅∆⋅ρ

= (4.17)

4



Pierderile totale în fier au deci expresia:22

max

22n

maxf nFe f bf aBf k

Bf p p p ⋅+⋅=⋅⋅∆⋅ρ

+⋅η⋅=+= (4.18)

a, b – se pot determina experimentalÎn practică, pierderile în fier se raportează la unitatea de masă a materialului, exprimându-se în W/kg.Materialele magnetice moi se clasifică în mod raţional după compoziţie, luîndu-

se ca bază elementul principal de aliere, care impune caracteristicile specifice ale ma-

terialului, de exemplu tablă silicioasă slab sau bogat aliată.Materialele magnetice moi sunt clasificate astfel: diferite sorturi de fier, fonta şi otelul,

aliaje fier-siliciu, aliaje fier-siliciu texturate, aliaje fier-siliciu sinterizate, aliaje fier-siliciu-aluminiu (Alsifer), aliaje fier-aluminiu(Alfenol), aliaje nichel-fier (Permalloy), aliaje cupermeabilitate mare, aliaje cu permeabilitate constantă, aliaje cu ciclu histerezisdreptunghiular, aliaje cu inducţie de saturaţie mare, aliaje termocompensatoare, aliajemagnetostrictive, pelicule metalice magnetice, materiale nemagnetice.

Carbonul este elementul cel mai dăunător pentru materialele magnetice moi. El sedizolvă în fierul topit şi rămâne fie sub forma de soluţie solidă, fie sub formă de pulberegrafitică; el măreşte câmpul coercitiv, micşorează permeabilitatea şi produce îmbătrânireamaterialului.

Oxigenul se dizolvă în fier şi îi influentează în măsură mai mică proprietăţile magneticedecât carbonul: el influenţează plasticitatea materialului.

Hidrogenul influenţează proprietăţile magnetice în măsură mai mică decât oxigenul;el se elimina la temperaturi de peste 650 °C. Hidrogenul poate servi, în anumite împrejurări,ca dezoxidant, devenind astfel un element util.

Azotul are o influentă asemănătoare carbonului, însă în măsură mai mică; elfavorizează îmbătrânirea magnetică.

Sulful măreşte câmpul coercitiv şi pierderile prin histerezis.

Fosforul măreşte pierderile prin histerezis şi influenţează mai puţin câmpul coercitiv.

Manganul favorizează formarea cementitei în fier; influenţa lui ca element dăunătoreste mai slabă decât a fosforului şi sulfului.

Siliciul ca soluţie solidă, în fierul pur, produce scăderea inducţiei de saturaţie.

2. Adaosuri favorabile.

Nichelul influenţează favorabil permeabilitatea magnetică şi reduce câmpul coercitiv.

Cobaltul este singurul element care măreşte inducţia de saturaţie.

Siliciul măreşte rezistivitatea materialului, deci micşorează pierderile prin curenţiturbionari, favorizează mărirea granulelor mărind astfel permeabilitatea; micşoreazăprecipitarea carbonului în grafit şi contribuie astfel la reducerea câmpului coercitiv şi apierderilor prin histerezis.

Aluminiul micşorează energia cristalină în fier;un daos de 0,1-0,2% în fier previne îmbatrânirea; în procente mai mari până la 16% (Alfenol) imprima caracteristici magnetice

5



foarte bune, în special permeabilitate maximă şi câmp coercitiv comparabil cu cele alepermalloyului.Materialul este ductil şi poate fi laminat la dimensiuni foarte reduse, de ordinulmicronilor.

Cromul, molibdenul şi cuprul sunt elemente faorabile de aliere în anumite aliaje fier-nichel, imprimând materialului caracteristici speciale.

Prelucrările mecanice ca: tăierea, ştanţarea, presarea, îndoirea, găurirea etc., în

general solicitările mecanice, înrăutaţesc calităţile magnetice; cu cât solicitarile mecanicesunt mai pronunţate, cu atât mai mult se înrăutăţesc calitatile magnetice. Materialele cupermeabilitate foarte mare şi câmp coercitiv foarte mic devin, la eforturi mecanicepronunţate, uneori complet inutilizabile. Materialele care au suportat eforturi mecanicetrebuie tratate termic la un regim corespunzător aliajului. Anumite prelucrări mecanicedegroşări pronunţate, deformări plastice avansate) imprimă materialelor magneticecaracteristici speciale prin texturare; materialele astfel prelucrate devin anizotrope în direcţiaefortului.

Tratamentele termice constituie un factor hotărâtor pentru obţinerea unorcaracteristici magnetice şi mecanice, atăt după elaborarea materialului cât şi dupăprelucrări mecanice. Prin tratamente termice se pot restabili total sau parţialcaracteristicile magnetice care au fost micşorate prin eforturile mecanice suportate depiese. Scopul tratamentelor termice, aplicate la materialele magnetice moi, este înprimul rând de a reduce tensiunile interne care iau nastere la eforturile mecanice; prin

tratamente termice se obţine şi mărirea granulelor. Prin reducerea tensiunilor interneşi mărirea granulelor scade câmpul coercitiv. Este important ca tratamentele termicesă fie corect conduse, cu respectarea strictă a temperaturilor de tratare, dupăspecificul materialului de tratat.

Feritele sunt cristale mixte sau amestecuri ale oxizilor de fier (Fe2O3), cu unulsau mai multi oxizi metalici (NiO; MnO; ZnO; MgO; CuO; BeO; CdO; BaO; CoO etc.).Feritele au rezistivitatea foarte mare (102...107 ohmi), ceea ce face ca pierderiledatorate curentilor turbionari sa fie reduse chiar la frecvente inalte. In radiofrecventa,cele mai utilizate sunt feritele pe baza de Ni-Zn, Zn-Mn, Cu-Zn sau Li-Zn. Feritele cu

Zn-Mn se folosesc la frecvente reduse pana la 100KHz). In US se folosesc feritele Cu-Zn si Li-Zn avand permeabilitati de ordinul 100...250. In UUS se folosesc feritele pebaza de Ni-Pb, cu permeabilitati de ordinul zecilor.

Proprietatile materialelor magnetice sunt caracterizate de: permeabilitateamagnetica efectiva (care arata de cate ori creste inductanta unei bobine cu miezfata de una fara miez), gama frecventelor de lucru, pierderile si stabilitatea inraport cu temperatura. Acestia sunt parametri de care trebuie tinut cont atuncicand se realizeaza anumite bobine. Permeabilitatea efectiva depinde de dimensiunilesi de natura materialului din care este confectionat miezul. Valoarea permeabilitatii se

gaseste in cataloage sau se poate aprecia masurand o bobina cu un numar de spirecunoscut.

6



Material Ferimagnetice (ferite):

Ferite folosite pt. miezurile masinilor electrice: spinel mixte

Proprietăţi:

- rezistivitate ridicată -> pierderi prin curenţi turbionari reduse

- factori de calitate ce permit funcţionarea la frecvenţe ridicate - 103-106 Hz

- inducţie de saturaţie, inducţie remanentă mai mici decât la materialele

feromagnetice.

- Temperatura Curie mai scăzută

- μ puternic dependent de H

2. Masini unelte utilizate la procesarea tolelor

pentru miez magnetic

Prelucrari prin taiere si deformare plasitica la rece

Aceste prelucrari au pondere insemnata, deoarece in industria electrotehnica mai multde 50% din totalul pieselor care intra in componenta echipamentelor electrice se fabrica dinmateriale sub forma de table, benzi sau profile speciale.

Aceste piese se obtin cu detasarea unor parti din materialul ce se prelucreaza printaiere (stantare) sau prin deformare plastica (indoire, ambutisare) efectuate de matite.

Deformarea plastica este procedeul prin care se schimba forma si dimensiunea initialaa materialului de prelucrat sub actiunea fortelor exterioare.

Matritarea este procesul tehnologic de deformare realizata la cald prin care matrerialulse deformeaza in intreg volulmul.

Procesele tehnice de stantare si matritare au urmatoarele avantaje:

a. simplitatea in procesul de lucru;b. durata redusa de prelucrare;c. precizie mare a dimensiunilor obtinute;

7



d. calitate superioara a suprafetelor;e. productivitate mare;f. pierderi de material minime;g. sculele au durata mare de functionareh. procesele de productie pot fi mecanizate, automatizate sau chiarrobotizate.

Dezavantaje:

a. sculele folosite sunt destul de complicate;b. sculele necesita o durata mare de executie;c. sunt rentabile doar la productia de masa;d. fabricate din oteluri scumpe;e. cost ridicat.

Taierea este operatia prin care materialul este separate in mai multe parti diferite,dupa un contur inchis sau deschis prin intermediul a doua conjugate. Taierea se poate faceprin doua procedee:

1. Stantarea

Este operatie de prelucrare mecanica prin care semifabricatul este taiat in doua saumai multe parti distincte cu ajutorul unei scule numite stanta.

Stanta este alcatuita din doua parti:

i. Placa taietoareii. poanson.

8

Fig. 4. Stantare



Stanta este alcatuita din doua subansamble din care unul fix numit placa taietoare sicare se pozitioneaza pe masa piesei si o parte mobile numita poanson si care este prins inbebecul mesei sau in culisa. Forta taietoare este furnizata de masina unealta numita presa:F=t*g*P* τ unde P – perimetru

Principalele operatii de stantare intalnite in ind electrotehnica sunt

retezarea,decuparea, perforarea,crestarea,slituirea,tunderea. Procesul ethnic de stantare esteinfluentar de anumiti factori tehnologici(dimensiunile si forma conturului de stantare,duritateamat,jocul dintre poanson si placa taietoare,calitatea muchiilor taietoare,starea submaterialelor).intre acesti factori jocul dintre poanson si placa taietoare are o influentadeosebita asupra calitatii pieselor si a duratei de viata a stantelor. In general real joculuidintre poanson si placa taietoare este intre 4-18%,doar la tabla silicioasa sau tabla elth careare pana la 5% si jocul este intre 6-7%.Daca jocul este prea mic pot aparea fisuri,suprafata deforfecare nu este neteda iar impingerea mat in matrita necesita eforturi mari.In plus stanta sereal relative repede. Daca jocul este prea mare piesa se deformeaza.

Procesul de stantare este analog cu procesul de taiere prin forfecare , deoarecemuchiile taietoare ale poansonului compotandu-se ca si muchiile de cutit.

Principalele operatii de stantare folosite in electrotehnica sunt:

a. Retezarea;b. Decuparea;c. Perforarea;d. Crestarea;e. Slituirea;

2) Forfecarea

Este operatia de taiere prin care suprafata se realizeaza cu ajutorul a doua taisuriassociate. Utilajul tehnologic folosit pentru aceste operatii este foarecele cu lame plane sauinclinate, ghilotina.

9

Fig. 1. Cutitul mobil al foarfecei

cu lame inclinate



Prelucrarea prin deformarea plastica

Este insotita de o serie de fenomene care afecteaza materialul supus prelucrariimodificandu-I in mod substantial comportarea in timpul silicitarilor sau a prelucrarilorulterioare. In timpul prelucrarii prin def plastica la rece se constata o modif a propr mecaniceale mat in sensul cresterii rezistentei la rupere.Cresterea duritatii, scaderea propr ceoglindesc platicitatea,alungirea,gatuirea,apar modif in structura,se modif proprfizice(conductibilitatea el si term)se modif propr magnetice,propr chimice(rez la coroziune).Ansamblul acestor modif ce afecteaza mat deformat poarta denimirea de ecruisare. Oimportanta deosebita o are fen de ecruisare asupra plasticitatii mat prin faptul ca la unanumit grad de def plastica, plasticitatea acestuia scade in asa masura incat este foarte greusa mai poata fi prelucrat in continuare deoarece apar fisuri iar fortele de actionare sunt foartetari. Pt o revenire a propr mat trebuie sa procedeze la un tratament de revenire. Fortataietoare este proportionala cu perimetrul P, aceasta fort ape care trebuie sa o dezvolte presanu este suficienta pt desfasurarea proc de stantare; mai este necesara forta exercitata deinelul de fixare si forta exercitata de aruncatorul piesei si astfel Ft=1,15F

Tipuri de stante in functie de operatiile pe care le executa stantele stantele pot fi:stante cu act simpla; cu actiune combinata;cu actiune succesiva. Stantele cu actiune

10

Fig. 2. Forfercare cu lameinclinate

Fig. 3. Forfercare cudiscuri



simpla: decupeaza printr-o singura lovitura o figura pe un contur inchis cum este axul de latola rotor sau o crestatura(stanta pas cu pas)

Stantele cu actiune succesiva pot executa, in acelasi timp, mai multe operatii destantare prin deformare succesiva a semifabricatului de la o operatie la alta in sensulavansului.

Stamtele ce actiune sccesiva au, de regula, poansoanele situate la o distanta de

inaltime (o diferenta de lungime unul fata de altu) de cel putin egala cu grosimeamaterialului, ceea ce necesita o forta mai mica, respective o forta corespunzatoaresuprafetaei mai mari.

Stanta cu actiune succesiva:

Debitarea mat prin stantare se face pe baza unui plan care urmareste utilizarea cat mairationala a mat.Intre piese se lasa o punte si o margine in scopul compensarii erorilor deavans si de a putea fixa mat in matrita eleminand rebuturile prin decuparea incomplete apieselor

Stantare cu actiune combinata: pot executa la o cursa a piesei mai multeoperatii:decupare,ambutisare,indoire. Aceste stante au o buna productivitate si sunt utilizatecu precadere in aparate de serie mare.

3. Tehnologia de fabricatie a miezuluimagnetic stator al unei masini electrice

Procesul tehnologic de fabricare a miezului magnetic stator al unei masini asincrone:

Nr.crt

Operatiatehnologica

Masina unealta SDV Timp (min)

11

Fig. 5. Procesul de stantare

succesiv:

a. piesa obtinuta;

b. vedere asamblu asupra

stantei.

a.

b.



1 Debitarea tableisilicioase in benzi

Foarfeca role role 15

2 Stantarea Presa de stantat Matrita bloc 2

3 Debavurare Masina de debavurare Piatra abraziva 5

4 Lacuire + uscare Masina de lacuit; cuptor deuscare

15

5 Control CTC Subler 5

6 Sortare Masina de sortat Dorn 3

7 Impachetare Presa de impachetatCantar

10

8 Consolidarepachet

Presa 15

9 Control CTC final Subler 5

4. Activitate de laborator

In cadrul laboratorului am consultat standardele:

STAS 12305-85 ALIAJE MAGNETICE MOI

SR EN 10107:2001 Table si benzi de otel cu graunti orientate livrate in stare procesata

SR EN 10106:2001 Table magnetice cu graunti neorientati. Laminare la rece si livrate in stare

finita.De asemenea ne-a fost prezentata in cadru laboratorului o tola rotor si o ghilotina cu care amtaiat o tabla.

5. Concluzii

Scrierea pe disc şi citirea de pe disc se fac folosind principiile de bază aleelectromagnetismului. Informaţiile sunt înscrise pe disc prin trecerea unor curenţi

electrici printr-un electromagnet (capul de scriere/citire) care generează un câmpmagnetic care se păstrează pe disc. Informaţiile se citesc de pe disc trecând iar capulpeste suprafaţa discului; atunci când apar schimbări ale polarităţii câmpului de pedisc, în cap se induce un curent electric slab care indică prezenţa sau absenţatranziţiilor de flux în semnalul care a fost înregistrat iniţial.

12



6. Bibliografie

1. www.asro.ro2. Catalogul Standardelor Romane3. suport curs M.P.T (Procesul de fabricare al arborelui unei masini electrice)

13

http://www.asro.ro/

http://www.asro.ro/

Mpt Lab 4 Prelucrarea Miezulul Magnetic

Documents

Transcript of Mpt Lab 4 Prelucrarea Miezulul Magnetic