Rautasydänmateriaalin valinta moottorikuristimeen
Kärkkäinen, Petteri (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024041216745
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024041216745
Tiivistelmä
Diplomityössä tarkastellaan taajuusmuuttajakäyttöön suunniteltavan moottorikuristimen rautasydämen materiaalivalintaa. Moottorikuristimen suunnittelua lähestytään häviötarkastelun näkökulmasta vertailemalla eri materiaalivaihtoehtoja. Vertailu tehdään työssä vain yhdelle perus- ja kytkentätaajuusyhdistelmälle.
Työssä esitellään rautahäviöiden arviointiin soveltuva yksinkertaistettu laskentamenetelmä, jota hyödyntäen arvioidaan eri materiaalivaihtoehtojen vaikutusta kuristimen kokonaiskustannukseen. Työssä myös pohditaan materiaalivalinnan merkitystä tuotteen valmistettavuuteen ja kilpailukykyyn.
Tuloksena saadaan kustannusvertailu kolmella eri materiaalilla, joista yksi on referenssimateriaalina käytetty 3 % piitä sisältävä sähkölevy. Muut materiaalit ovat 6,5 % piitä sisältävä sähkölevy ja amorfinen teräsmateriaali. Työn perusteella kalliimmat verrokkimateriaalit voivat tietyillä rajaehdoilla olla hyviä vaihtoehtoja kuristimen sydänmateriaaliksi. Erityisesti amorfinen materiaali osoittautuu työssä tarkastellulla taajuusyhdistelmällä kustannustehokkaaksi vaihtoehdoksi. This Master’s thesis looks into choices of iron core material for motor chokes used in vari-able frequency drives. Motor choke design is approached from an iron loss perspective by comparing different material choices. The comparison is done using a single combination of fundamental and switching frequencies.
The work presents a simplified iron loss calculation method that is used to assess the im-pact of using different iron core materials on the total cost of the choke. The significance of material choice is also considered on producibility and competitiveness of the product.
The calculations result in a cost comparison between three materials. One of the materials is electrical steel with 3 % silicone content and it is used as a reference material. The other materials are electrical steel with 6.5 % silicone content and amorphous steel. Based on this study, more expensive materials can be good choices for the iron core material of a choke with given circumstances. The amorphous material in particular proves to be a cost-effective choice with the frequency combination used.
Työssä esitellään rautahäviöiden arviointiin soveltuva yksinkertaistettu laskentamenetelmä, jota hyödyntäen arvioidaan eri materiaalivaihtoehtojen vaikutusta kuristimen kokonaiskustannukseen. Työssä myös pohditaan materiaalivalinnan merkitystä tuotteen valmistettavuuteen ja kilpailukykyyn.
Tuloksena saadaan kustannusvertailu kolmella eri materiaalilla, joista yksi on referenssimateriaalina käytetty 3 % piitä sisältävä sähkölevy. Muut materiaalit ovat 6,5 % piitä sisältävä sähkölevy ja amorfinen teräsmateriaali. Työn perusteella kalliimmat verrokkimateriaalit voivat tietyillä rajaehdoilla olla hyviä vaihtoehtoja kuristimen sydänmateriaaliksi. Erityisesti amorfinen materiaali osoittautuu työssä tarkastellulla taajuusyhdistelmällä kustannustehokkaaksi vaihtoehdoksi.
The work presents a simplified iron loss calculation method that is used to assess the im-pact of using different iron core materials on the total cost of the choke. The significance of material choice is also considered on producibility and competitiveness of the product.
The calculations result in a cost comparison between three materials. One of the materials is electrical steel with 3 % silicone content and it is used as a reference material. The other materials are electrical steel with 6.5 % silicone content and amorphous steel. Based on this study, more expensive materials can be good choices for the iron core material of a choke with given circumstances. The amorphous material in particular proves to be a cost-effective choice with the frequency combination used.