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Materiali più efficienti del trasformatore

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Processo ottimizzato del laser per la migliore prestazione elettrica e la fabbricazione efficiente.

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Quasi ogni apparecchio elettronico contiene un trasformatore. Un materiale importante utilizzato nella loro costruzione è l'acciaio elettrico. I ricercatori hanno trovato un senso migliorare la prestazione dell'acciaio elettrico e fabbricarla più efficientemente, usando un processo ottimizzato del laser.

I trasformatori convertono la tensione standard dalla presa di parete in più basse tensioni richieste dagli apparecchi elettronici. I simili ma trasformatori più potenti sono utilizzati nelle sottostazioni di elettricità per convertire le alte tensioni della griglia della trasmissione in rifornimento di corrente alternata Standard trasportato alle famiglie. Tutti i trasformatori hanno la stessa struttura di base: un accoppiamento dei nuclei di ferro, intorno a cui i legare delle lunghezze differenti sono avvolti. Queste sono le bobine del trasformatore, uno di cui genera un campo magnetico d'oscillazione, mentre l'altro converte questo campo magnetico in tensione. Per minimizzare la perdita di energia connessa con questo processo, i tipi speciali di leghe iron-silicon conosciuti come l'acciaio elettrico sono usati per fare il centro. Nella loro condizione natale, queste leghe hanno una struttura grainoriented che determina le loro proprietà magnetiche.

Grain-oriented significa che il materiale ha una struttura cristallina in cui ogni cristallo o grano è organizzato in un ordine periodico normale. ? Dalle zone selezionate di riscaldamento del materiale, è possibile ridurre il formato dei dominii con lo stesso orientamento magnetico, che a sua volta altera la struttura magnetica dell'acciaio. Ciò provoca uno sviluppo più basso di calore e così riduce il materiale? perdita di isteresi di s? dice il Dott. Andreas Wetzig, che dirige il reparto di ablazione e di taglio del laser all'istituto di Fraunhofer per la tecnologia IWS del fascio e del materiale a Dresda, descrivente i cambiamenti complessi che avvengono all'interno del materiale. L'elaborazione del laser lungamente si è consolidata come il metodo preferito per questo tipo di trattamento termico. Mentre la lamiera di acciaio, misurante intorno un tester di larghezza, si muove in avanti ad un tasso di più di 100 tester al minuto, le corse del fascio laser messo a fuoco a molto ad alta velocità (circa 200 tester al secondo) da lato a lato attraverso la superficie del materiale lungo i percorsi hanno spaziato alcuni millimetri a parte.

Controllo flessibile del fascio laser

Il gruppo di ricerca Dresda-basato ha ottimizzato questo processo: ? Abbiamo sviluppato mezzi di deviazione del fascio laser che permette che la distanza fra i percorsi sia controllata flessibilmente e si adatti ai parametri differenti? rapporti Wetzig. Per agire in tal modo, i ricercatori usano i dispositivi d'esplorazione del galvanometro. Questi dispositivi consistono degli specchi guidati galvanometro allegati ad un'estremità, che è usata per deviare il fascio laser. Ciò aumenta la flessibilità del processo lavorante e che permette che si adatti alle circostanze specifiche, quale la qualità della materia prima ed ai tassi di produzione differenti. Lo scopo principale di questa ricerca è di facilitare l'integrazione del laser che proceda negli ambienti di produzione attuali, per comprimere il tempo ed i costi.

In uno sforzo ulteriore per ridurre la perdita di isteresi in acciaio elettrico, i ricercatori recentemente hanno iniziato il funzionamento con un tipo nuovo di laser semi conduttore: il laser della fibra. ? I risultati che abbiamo ottenuto finora molto stanno promettendo. Questo tipo di laser offre le migliori caratteristiche di assorbimento di calore che i laser tradizionali del CO2? dice Wetzig. Taglia la perdita di isteresi da fino a 15 per cento, rispetto ai 10 per cento realizzati normalmente finora. Il processo ottimizzato attualmente sta realizzando dal primo cliente commerciale.

Risparmi di energia possibili di fino a 25 per cento

Gli esperti in IWS attualmente stanno lavorando alla fase importante seguente: quello di ampliamento delle applicazioni della loro tecnologia all'acciaio elettrico per gli componenti del motore. Tuttavia, diverso dell'acciaio del trasformatore, questi materiali non fanno possedere una struttura grain-oriented e quindi le proprietà magnetiche differenti. ? Ciò significa che non possiamo trasferire il nostro processo di valore univoco senza modifica? spiega Wetzig. I benefici del laser che procedano nel caso dell'acciaio elettrico non-grano-orientato variano secondo il punto di funzionamento del motore o della macchina motrice specifico. Il punto di funzionamento è il punto dell'intersezione fra la curva di coppia di torsione e la curva di rotazione di velocità del sistema di azionamento e la macchina guidata. In macchine ad alto rendimento quali i motori di veicolo, che sono destinati per funzionare alle alte velocità di rotazione, la perdita di energia può essere ridotta da alcuni punti di percentuale. In motori elettrici di alto-coppia di torsione come quelle usate per fare funzionare le pompe, la riduzione della perdita di energia può essere alta quanto venticinque per cento.