Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
Vous avez déjà confiance dans les données de l'usine CRGO : qualité, épaisseur, perte de noyau à 1,7 T / 50 Hz, polarisation.
Puis vous le coupez. Les chiffres changent alors.
La découpe, l'assemblage, le recuit de détente et l'empilage modifient tous l'acier près des bords. L'hystérésis locale et la perte par courant de Foucault augmentent autour de la coupe, de sorte que la machine réelle présente presque toujours une perte de fer plus élevée qu'un modèle qui suppose un matériau “idéal”.
Deux mécanismes entrent en ligne de compte pour la condition de bord sur Laminés CRGO:
Lors de tests contrôlés, des bavures artificielles court-circuitant de nombreuses laminations ont pris un petit noyau de transformateur et presque doublé sa perte totale à haut flux. Il ne s'agit pas d'une modification subtile. C'est votre garantie de perte à vide qui s'en va.
L'état des arêtes est donc moins un “détail de finition” qu'un “bouton caché d'amélioration ou de dégradation de la qualité du matériau”.”
La plupart des noyaux de transformateurs CRGO sont encore produits à partir de cisaillé ou poinçonné et non pas entièrement découpés au laser. Pour de bonnes raisons.
Près d'un bord cisaillé, plusieurs zones apparaissent sous EBSD et nano-indentation : roulement, cisaillement bruni, fracture et bavure. Chacune de ces zones présente une dureté et une densité de dislocation différentes de celles de l'ensemble.
Situation difficile pour CRGO :
Rien de tout cela n'apparaît dans le certificat de perte de noyau de l'usine. Tout cela est ajouté par votre ligne de refendage et de découpage.
Vous verrez trois numéros récurrents dans les spécifications et les documents :
Une fois que les bavures sont suffisamment grandes pour mordre le revêtement inorganique, nous passons de l“”hystérésis supplémentaire“ au ”court-circuit interlaminaire". Les modèles et les expériences montrent que ces ponts peuvent augmenter considérablement la perte locale due aux courants de Foucault.
Dans une expérience classique avec des bavures artificielles sur des noyaux de transformateurs de distribution, des groupes de tôles ont été complètement court-circuités :
Les noyaux réels atteignent rarement ce pire cas, mais la direction est claire : hauteur de la bavure × continuité de la bavure × dommages au revêtement = combien de problèmes vous avez achetés.
Il est difficile de le quantifier, mais certains schémas se répètent :
Ainsi, lorsqu'une feuille de CRGO “M**H” devient un noyau de transformateur assemblé, le nombre original de W/kg n'est qu'un point de départ. C'est l'état des bords qui détermine l'importance de cet avantage.
Si vos plans de laminage indiquent seulement “CRGO M0H, 0,23 mm, coupé sur mesure”, vous financez des expériences, pas un processus.
Typique points au niveau du contrat qui permettent de contrôler l'état des bords :
Ces négociations sont ennuyeuses, mais beaucoup moins coûteuses qu'un dépassement de capacité sans perte de charge de 6-8% découvert après le ravitaillement.
“Découpe au laser = bords nets et sans bavures, les pertes devraient donc être moindres. Cela semble bien. Ce n'est qu'à moitié vrai.
Il y a vraiment deux différentes utilisations des lasers sur CRGO :
La physique et le résultat ne sont pas du tout les mêmes.
Au lieu d'une bande de cisaillement, la découpe au laser vous donne une bande de cisaillement. zone affectée thermiquement (HAZ):
Les études sur les aciers électriques (la plupart du temps non orientés, mais les mécanismes sont les mêmes) montrent invariablement :
Dans une récente étude expérimentale et de simulation, la prise en compte des dommages causés par la coupe dans le modèle par rapport à leur ignorance a conduit à des pertes de fer de l'ordre de 1,5 million d'euros. 30% plus élevé une fois que des coupes réalistes ont été incluses.
Les mesures détaillées des pertes sur les moteurs fabriqués à partir de tôles découpées au laser révèlent généralement des pertes magnétiques plus élevées que celles des moteurs utilisant des tôles soigneusement découpées, à matériau et géométrie constants.
Les bords du laser sont donc géométriquement soigné, mais magnétiquement stressé.
Tout dépend de votre position dans ce triangle :
Des travaux récents sur l'acier électrique de haute qualité le démontrent :
On pourrait dire :
Pour Noyaux de transformateurs CRGO La règle pratique la plus sûre jusqu'à présent est de fonctionner à près de 1,7 T à 50 Hz :
Préférez le CRGO cisaillé/perforé avec un contrôle strict des bavures et une performance éprouvée en matière de perte de noyau. Utilisez la découpe au laser pour les prototypes, les produits spéciaux ou lorsque la géométrie vous y oblige, mais demandez des données, pas des promesses.
Maintenant, la partie la plus déroutante : marquage au laser est également un processus laser, mais avec l'objectif inverse.
Au lieu de découper des arêtes, le laser trace des lignes peu profondes dans la surface, introduisant délibérément de petites zones de contrainte pour subdiviser de grands domaines. Lorsque les paramètres sont optimaux, le CRGO affiné par domaine présente des caractéristiques de l'ordre de 5-15% perte de noyau inférieure que la même qualité sans rainurage, dans une fourchette de 0,23 à 0,30 mm.
Deux mises en garde importantes pour les acheteurs :
Une pile de spécifications raisonnable est donc la suivante :
Très approximatif, il s'agit d'un guide de conception et d'achat, qui ne remplace pas les tests locaux.
| Objet | Bien contrôlé cisaillement / poinçonnement | Bien contrôlé découpe au laser |
|---|---|---|
| Mécanisme principal d'endommagement | Déformation plastique, contrainte résiduelle, bandes de cisaillement dans une zone de ~0,2-0,5 mm du bord. | Cycle thermique + HAZ ; changements microstructuraux, contrainte de traction, couche de refonte possible. |
| Risque de hauteur de bavure | Moyenne à élevée si les outils s'émoussent ou si le dégagement dérive. Objectif ≤ 0,02-0,03 mm ; >0,03 mm déjà risqué. | Très peu de bavures visibles ; les bords semblent “propres”. Des micro-bavures sont toujours possibles, mais elles sont généralement plus petites. |
| Mode d'endommagement du revêtement | Écaillage mécanique et pliage sur le pourtour, en particulier au niveau des grands dégagements. | Brûlure ou fissuration locale du revêtement de surface à proximité de la coupe ; dépend fortement du gaz/de la puissance du procédé. |
| Risque de courts-circuits interlaminaires | Élevée si les bavures pénètrent dans le revêtement et fonctionnent en continu ; les défauts graves peuvent presque doubler la perte à un flux élevé. | Moins de bavures, mais toujours possible par le biais d'éclaboussures ou de ponts de refonte. Généralement moins grave qu'un mauvais cisaillement. |
| Impact typique sur la perte totale de cœur (par rapport à un matériau idéal, transformateur de distribution, 50 Hz) | Avec un bon contrôle : souvent +5-15% par rapport aux valeurs de la fiche technique ; avec un mauvais contrôle des bavures ou des courts-circuits locaux, les valeurs peuvent être beaucoup plus élevées. | Avec un bon contrôle : encore souvent pire que le cisaillement optimisé à 1,0 T, parfois comparable à un flux plus élevé s'il est réglé ; +10-30% par rapport à l'idéal est courant dans les études. |
| Flexibilité de la géométrie | Nécessite un outillage ; il est coûteux de modifier les conceptions ; idéal pour les gros volumes. | Sans outil ; changements de conception faciles ; idéal pour les prototypes, les pièces spéciales et les petites séries. |
| Les meilleurs cas d'utilisation de CRGO | Tôles de transformateurs de puissance et de distribution à haut volume ; tout ce qui présente des garanties strictes en matière de perte sans charge. | Noyaux prototypes, formes spéciales, ou lorsque l'outillage de poinçonnage n'est pas justifié et que vous pouvez tolérer / tester la perte supplémentaire. |
Vous êtes en train de finaliser un bon de commande de laminage ou un appel d'offres pour un transformateur. Qu'écrivez-vous réellement ?
Envisagez d'élaborer des clauses de ce type (adaptez les chiffres à vos normes) :
Ainsi, le “nice edge” devient une réalité contractuelle au lieu d'une vague promesse.
Si un transformateur fini présente une perte à vide 5-10% supérieure à celle prévue :
Tous les dépassements ne constituent pas un problème de bord, mais c'est souvent l'une des choses les moins coûteuses à régler pour le lot suivant.
Pas toujours, mais généralement pour les conditions classiques d'un transformateur à 50 Hz. La plupart des études montrent encore une perte de fer spécifique plus élevée pour les échantillons découpés au laser que pour les échantillons bien cisaillés du même acier, en particulier autour de 1,0 T.
Si votre fournisseur a investi dans des paramètres laser très étroitement contrôlés et qu'il peut présenter des données sur la perte de noyaux empilés conformes à vos spécifications, vous pouvez l'accepter. Sans ces données, le cisaillement/poinçonnage avec contrôle des bavures est la solution la plus sûre.
Pour les CRGO de 0,23 à 0,30 mm, 0,02-0,03 mm La hauteur maximale des bavures est une fourchette réaliste et largement référencée.
Au-delà, le risque de pénétration du revêtement et de courts-circuits interlaminaires commence à augmenter rapidement. Et n'oubliez pas de limiter longueur de bavure continue, Une bavure haute mais isolée est moins dangereuse qu'une longue crête conductrice.
Le recuit de détente est utile, mais il ne remet pas complètement l'acier à l'état d'origine. Un examen des effets de la fabrication montre que même après le recuit, les bords locaux conservent souvent des pertes plus élevées et des courbes d'aimantation modifiées par rapport à la masse.
Traitez le recuit comme une atténuation et non comme une gomme magique. Une bonne coupe et un recuit valent toujours mieux qu'une mauvaise coupe et un recuit.
Ils sont importants moins, mais ils ne disparaissent pas.
À faible flux (disons inférieur à 1,2 T), l'hystérésis supplémentaire due à l'endommagement des bords est modeste. Mais les courts-circuits interlaminaires créés par les bavures engendrent des courants de Foucault qui dépendent davantage de la fréquence et de la géométrie que de la simple densité de flux. Des essais avec des bavures artificielles ont montré des augmentations importantes des pertes même lorsque la densité de flux moyenne n'était pas extrême, parce que les champs locaux près des bavures étaient concentrés.
Pour les transformateurs de distribution susceptibles d'être soumis à une surexcitation, le maintien de l'état des bords est une assurance bon marché.
Si votre budget de pertes est serré ou si votre client pénalise les pertes à vide, le CRGO raffiné par domaine peut valoir le coup ; une réduction de 5-15% des pertes de noyau est réaliste lorsque tout est aligné.
Mais cet avantage n'est perceptible que si :
Les bavures restent sous contrôle
Le revêtement reste intact
Les processus de découpe et d'empilage n'ajoutent pas plus de pertes que le traçage supprimé.
Alors oui, payez un supplément seulement lorsque le fournisseur de pelliculage peut également montrer que ses processus de bord et d'empilage sont maîtrisés.
Il n'y a pas de chiffre magique universel, mais un modèle utilisable par de nombreuses plantes :
Pour chaque grade/épaisseur de bobine entrante : 1 test d'Epstein à partir de la bobine (entrante)
1 échantillon d'Epstein ou d'anneau provenant de tôles traitées après découpage/recuit
Pour les noyaux assemblés : 1 essai de perte à vide par lot ou par groupe nominal de transformateur (par exemple, 1 pour 50 unités).
Les recherches sur les défauts induits par la bavure suggèrent que quelques tôles défectueuses peuvent avoir une incidence disproportionnée sur la perte totale. Vous souhaitez donc un échantillonnage capable de détecter une dérive du processus précoce, Il n'y a pas que lorsqu'un gros transformateur échoue à l'essai en usine que l'on peut parler d'un problème de sécurité.
Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
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