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Perméabilité du feuilletage CRGO et courbe B-H : comment interpréter les données ?

Si vous achetez Piles de laminage CRGO ou approuver les conceptions de noyaux de transformateurs, vous passez probablement plus de temps que vous ne le souhaitez à examiner les courbes B-H et les tableaux "µ". Les bases sont claires. Le plus difficile est de transformer les courbes des fiches techniques en décisions d'achat et en marges pratiques.

Ce guide se limite à la théorie et reste proche de ce qui change réellement lorsque vous choisissez une pile de pelliculage plutôt qu'une autre.

Table des matières


1. D'où vient réellement la courbe B-H de la fiche technique du CRGO ?

La plupart des chiffres de B-H et de perméabilité du CRGO que vous voyez dans les offres de pelliculage proviennent de.. :

  • Échantillons en bande testés dans un cadre d'Epstein selon les normes IEC / JIS / ASTM
  • Sens longitudinal (roulement) uniquement
  • Recuit de détente avant la mesure
  • Une ou deux densités de flux fixes, généralement 1,5 T et/ou 1,7 T, à 50 ou 60 Hz

POSCO, JFE, Nippon Steel et d'autres indiquent exactement ceci dans leurs catalogues : la perte de noyau et l'induction sont mesurées après le recuit de détente, principalement dans le sens du laminage, et sont généralement indiquées comme W15/50 ou W17/50 (perte à 1,5 T ou 1,7 T, 50 Hz).

La courbe B-H "lisse" que vous voyez est donc :

  • Unidimensionnel (pas de coins, pas de joints)
  • Alignement parfait des grains
  • Pas de bavures de poinçonnage
  • Pas de pression de serrage, pas de contraintes sur le réservoir
  • Pas de lacunes à l'exception des joints d'Epstein idéalisés

Convient pour comparer les aciers. Pas la même chose que votre noyau empilé.


2. Perméabilité du CRGO : matériau µ vs pile µ

Les outils de conception parlent généralement de matériel perméabilité relative µr ou perméabilité initiale. Les fiches techniques indiquent soit

  • µ à une H donnée (par exemple, à 800 A/m)
  • Ou un µ "effectif" entre deux points de la courbe B-H

Les grades Hi-B peuvent présenter des valeurs µ bien supérieures à 30 000 dans le sens du laminage.

Mais ce que vous construisez en réalité, c'est un pile:

  • Chaque feuille porte un revêtement isolant
  • Vous avez des joints en escalier ou à onglet
  • Il y a des trous d'air entre les paquets
  • Le poinçonnage et le pliage ajoutent de la tension
  • Le facteur d'empilage se situe aux alentours de 95-97 %, parfois moins si le contrôle des bavures est médiocre.

Cela signifie que le µ effectif de la pile de laminage est toujours inférieure à la valeur matérielle µ. Le degré de diminution dépend de la valeur de la valeur matérielle µ :

  • Épaisseur et consistance du revêtement
  • Pression de la cheminée
  • Conception du joint (pas à pas ou bout à bout)
  • Pratique du découpage et du recuit
  • Si la direction des grains est respectée à chaque membre et à chaque joug

Si vous comparez les fournisseurs uniquement sur la base du catalogue µ, vous comparez quelque chose que vous ne verrez jamais en fonctionnement.


Banc d'essai magnétique en laboratoire

3. Comment lire réellement la courbe B-H lors du choix des piles de laminage CRGO ?

Les ingénieurs savent que la courbe B-H est simplement B en fonction de H avec hystérésis. La question qui se pose ici est la suivante : quels sont les éléments de cette courbe qui doivent guider vos achats de pelliculage ?

Utilisez-le comme ordre de lecture rapide.

3.1 Vérifier d'abord le point de contrôle et la notation

  • W15/50 = perte dans le noyau à 1.5 T, 50 Hz
  • W17/50 = perte dans le noyau à 1.7 T, 50 Hz

Si un fournisseur indique W15/50 et un autre W17/50, ou mélange 50 Hz et 60 Hz, vous ne pouvez pas comparer directement leurs courbes. Décidez d'une condition de référence (souvent 1,5 T, 50 Hz pour les transformateurs de distribution) et demandez à chacun de fournir des données pour ce point.

A vérifier également :

  • Les valeurs sont-elles "maximales garanties" ou "typiques" ?
  • Si la courbe est avant ou après le recuit de détente
  • Qu'il soit longitudinal, transversal ou qu'il mélange les deux directions

Sans cela, la plus belle des intrigues B-H ne vous dira pas grand-chose.

3.2 Aligner la courbe sur votre fonctionnement réel B

La plupart des qualités Hi-B CRGO modernes fonctionnent autour de 1,7-1,9 T dans le sens du laminage, avec des pertes de noyau autour de 0,7-1,0 W/kg à 1,5 T, 50 Hz pour les calibres les plus fins (0,23-0,27 mm).

Votre dessin ou modèle peut être à :

  • 1,5-1,6 T pour les conceptions de distribution conservatrices
  • 1,7-1,8 T dans les transformateurs de puissance plus compacts
  • Les pics locaux sont plus élevés aux articulations

Lorsque vous regardez une courbe B-H :

  1. Marquez votre point nominal B sur la courbe.
  2. Voir de quel H le matériau a besoin à ce moment-là.
  3. Convertissez cette valeur H en courant magnétisant et comparez-la à votre budget de courant à vide.

Si votre B d'exploitation se situe dans la partie très raide de la courbe, vous pariez sur un contrôle étroit de la fabrication. Certains projets peuvent accepter ce pari. Beaucoup de spécifications de services publics ne le peuvent pas.

3.3 Surveiller la largeur de la boucle d'hystérésis, et pas seulement les nombres de µ uniques

Le zone à l'intérieur de la boucle B-H est directement liée à la perte par hystérésis. Plus la surface est grande, plus la perte de noyau est élevée à la même B et à la même fréquence.

Deux aciers peuvent avoir des µ similaires à 1,7 T mais des formes de boucles très différentes :

  • Boucle étroite : perte d'hystérésis plus faible, perte à vide plus faible
  • Boucle large : plus de pertes, plus de chaleur pour le même flux

Si vous ne voyez que µ ou quelques numéros de perte, demandez au fournisseur de vous les communiquer :

  • Une famille de boucles B-H à différents pics B
  • Ou au moins des courbes de perte par rapport à B, et pas seulement deux points fixes.

Il s'agit de la forme qui vous renseigne sur le comportement en cas d'appel de courant, de surexcitation et de fonctionnement hors fréquence, et non sur un chiffre de perméabilité.


4. Chiffres typiques de la feuille de données CRGO par rapport à la réalité de l'empilement

Voici une manière compacte de lire les chiffres les plus courants dont débattent les acheteurs et les ingénieurs.

Tableau 1 - Lecture des données B-H et de perméabilité du CRGO pour les décisions relatives aux piles de laminage

Champ de la fiche techniqueGamme Hi-B CRGO typique*Ce que cela signifie réellement dans une pile de laminageComment les acheteurs devraient le lire
Épaisseur0,23-0,30 mmPlus fin = perte de tourbillon plus faible, mais plus de feuilles et plus d'efforts de coupeLe saut de prix de 0,30 à 0,23 mm n'est pas seulement dû au matériau ; il faut aussi vérifier la capacité de poinçonnage et la politique en matière de rebuts.
Bmax (sens du roulement)1,7-1,9 T à la tension nominaleDéfinit la taille physique du noyau pour un kVA donné ; un B plus élevé rétrécit le noyau mais resserre les marges.Demandez où l'usine s'attend à ce que vous opériez : le "design B" en tant que groupe, et non en tant que numéro
Perte de noyau P1.5/50~0,7-1,2 W/kg pour les qualités Hi-B modernesVotre pile sera moins bonne en raison des joints, des bavures et du stress ; ajoutez 10 à 20 % pour vérifier si tout va bien.Utiliser les mêmes conditions de test pour tous les fournisseurs ; traiter les chiffres anormalement bas avec scepticisme et demander les rapports de test.
Perméabilité relative µr à 1,7 TSouvent cité >30 000 dans le sens du roulementLe µ effectif de la pile peut être de 60 à 80 % de ce chiffre une fois que les interstices et les revêtements sont pris en compte.Utiliser le µ pour éliminer les matériaux de qualité nettement inférieure ; s'appuyer sur les tests en pile pour déterminer le fournisseur final.
Courant de magnétisation à B nominal (typique)Monophasé : souvent 0,3-0,7 % du courant nominal pour de bonnes conceptionsSensible à la qualité de l'acier et à la finition/assemblage du laminageTraiter les écarts importants entre les fournisseurs comme un avertissement sur le processus, et pas seulement comme une différence matérielle
Facteur d'empilement95-97 % pour de bonnes piles CRGOLe reste est constitué d'air et de revêtement ; un mauvais facteur d'empilement augmente la longueur effective du trajet et les pertes.Inclure un facteur d'empilement minimum dans l'appel d'offres, et pas seulement la nuance d'acier.

*Les gammes sont données à titre indicatif et doivent être vérifiées par rapport à la fiche technique de l'usine et à vos propres règles de conception.


5. Pourquoi la courbe B-H mesurée ne correspond jamais à celle de la brochure ?

Même avec le même acier, le courant magnétisant ou la perte de noyau mesurés s'éloigneront des courbes B-H "officielles". Principales raisons :

  1. Contraintes dues au poinçonnage et au pliage L'acier à grains orientés est très sensible aux contraintes mécaniques ; le poinçonnage, la flexion et même le serrage modifient la structure des domaines et réduisent la perméabilité.
  2. Perte des avantages liés à l'affinement du domaine Le CRGO affiné par domaine présente une perte plus faible et une perméabilité plus élevée, mais un recuit de détente répété et une manipulation brutale peuvent effacer une partie de ces avantages.
  3. Anisotropie et erreurs de direction des grains Les propriétés magnétiques dans le sens transversal sont bien pires que dans le sens du laminage ; le fait de tourner un laminé dans le mauvais sens dans une branche ou un empiècement peut gâcher l'empilement µ dans cette région.
  4. Conception des joints et des lacunes Les joints à recouvrement progressif réduisent la saturation et les pertes locales, mais seulement si le pas de recouvrement, la longueur de recouvrement et la tolérance de coupe sont respectés. Un mauvais contrôle ouvre localement la boucle B-H et crée des points chauds.
  5. Facteur de revêtement et d'empilage Un revêtement très épais ou des bavures réduisent le facteur d'empilage et introduisent un espace d'air plus efficace. Cela déplace l'ensemble de votre point de fonctionnement vers une valeur H plus élevée pour la même valeur B.

Si vous ne voyez jamais de rapports d'essais du fournisseur sur des piles de laminage réelles, mais uniquement sur de l'acier nu, vous passez à côté de l'élément le plus important.


6. Un flux de travail simple : l'ingénieur et l'acheteur lisent les mêmes données B-H

Il n'est pas nécessaire d'établir une routine complexe. Une courte liste de contrôle utilisable par les ingénieurs et les acheteurs suffit généralement.

Étape 1 - Verrouiller la condition de référence

  • Choisissez une référence : par exemple P1.5/50 et courbe B-H jusqu'à 1,8 T à 50 Hz
  • Demandez à chaque fournisseur de fournir les données sous cette forme exacte, en indiquant la méthode d'essai et la norme.

Cela élimine la moitié de la confusion.

Étape 2 - Tracez votre point de conception sur chaque courbe B-H

  • Placez votre B nominal et votre B de surexcitation (disons 110-120 tension %) sur la courbe du fournisseur.
  • Noter le courant magnétisant correspondant H et estimer
  • Signalez tout acier dont le maximum B est déjà très proche de la saturation du genou.

Les acheteurs n'ont pas besoin de faire des calculs ; ils ont simplement besoin d'une étiquette "OK / serré / risqué" de la part de l'équipe de conception.

Étape 3 - Comparer les courbes de perte dans la bande de fonctionnement

Au lieu de demander seulement P1.5/50, demandez perte par rapport à B jusqu'à votre flux maximal. Ensuite, pour chaque acier candidat :

  • Vérifier la perte à la valeur nominale B
  • Vérifier la perte en cas de surexcitation B
  • Demandez si ces valeurs sont "maximales garanties" ou "typiques"

Parfois, un acier ayant une perte légèrement plus élevée à 1,5 T selon la fiche technique se comporte mieux dans la bande 1,6-1,7 T où votre noyau fonctionne réellement.

Étape 4 - Demander les résultats des tests au niveau de la pile

Demandez au fournisseur de laminage de vous fournir au moins une taille de noyau de référence :

  • Perte à vide et courant magnétisant à la tension nominale
  • Facteur d'empilement mesuré
  • Photos ou dessins du modèle de lambeau et de la construction de la branche

Cela en dit plus sur le poinçonnage, l'ébavurage et l'assemblage que n'importe quelle courbe B-H isolée.

Étape 5 - Congeler une "fiche technique pour les piles", pas seulement pour l'acier

Une fois que vous avez choisi un fournisseur, saisissez vos spécifications internes :

  • Qualité et épaisseur
  • Cibler les limites P1.5/50 et P1.7/50
  • Facteur d'empilement minimal
  • Type de joint et tolérances de coupe
  • Perte et courant requis au niveau de l'empilement pour une ou deux conceptions de référence

L'équipe chargée des achats peut alors lancer les futurs appels d'offres en fonction de ces spécifications, sans avoir à refaire le travail magnétique à chaque fois.

Noyau de transformateur CRGO à lames étagées

7. FAQ : Courbes B-H, perméabilité et empilage de CRGO

Q1. Pourquoi deux usines portant le même nom de qualité présentent-elles des courbes B-H différentes ?

Les étiquettes de qualité telles que "M3" ou "M5" ont une signification générale, mais chaque usine a sa propre chimie, son propre contrôle de texture et sa propre tolérance d'épaisseur. Les normes telles que IS 3024 ou EN 10107 définissent des limites de perte ; les usines se font ensuite concurrence en descendant en dessous de ces limites avec leur propre procédé.

Q2. Puis-je comparer les chiffres de perméabilité directement entre les usines ?

Seulement si les conditions d'essai correspondent. Le µ mesuré à 5000 A/m n'est pas le même que le µ déduit autour de 1,5 T. Vérifiez toujours :
Norme d'essai (IEC 60404-2, JIS, ASTM)
Niveau H ou B où µ est calculé
si l'échantillon a été recuit sous contrainte
Si l'un d'entre eux diffère, utilisez les chiffres à titre indicatif uniquement.

Q3. Notre perte de cœur mesurée est supérieure de 15 % à celle de la fiche technique. L'acier est-il mauvais ?

Pas nécessairement. Des différences de 10 à 20 % entre le test d'Epstein et le noyau fini sont courantes une fois que les joints, les contraintes et le facteur d'empilement sont pris en compte. Si l'écart est plus important, vérifiez :
Hauteur de la bavure et pratique de l'ébavurage
Si l'assemblée a suivi le schéma prévu (step-lap)
Si la pile a subi un recuit de détensionnement correct

Q4. En matière d'achat, la réduction des pertes est-elle toujours le bon choix ?

Pas toujours. Une qualité à perte légèrement plus élevée, stable et largement disponible, peut être un choix plus sûr qu'une qualité à faible perte de niche avec de longs délais d'approvisionnement. À prendre en compte également :
Coût du cuivre supplémentaire et de la taille du réservoir si vous choisissez un acier de qualité inférieure
Stratégie de stockage et disponibilité de plusieurs usines
Votre point de fonctionnement typique ; si vos cœurs fonctionnent à 1,5 T, un acier optimisé pour 1,8-1,9 T risque de ne pas être rentabilisé.

Q5. Puis-je mélanger les qualités de CRGO dans une même carotte pour réduire les coûts ?

Techniquement possible, mais cela complique la prévision du courant de magnétisation et de l'échauffement local. Le mélange des nuances dans les culasses et dans les branches modifie la distribution du flux et rend le comportement B-H moins prévisible, en particulier pendant l'appel de courant. Si vous devez mélanger, faites-le de manière contrôlée et documentée et testez à nouveau les pertes sur un prototype complet.

Q6. L'épaisseur de la stratification a-t-elle une importance si la courbe B-H semble correcte ?

Oui. La perte par courants de Foucault est proportionnelle à l'épaisseur au carré, de sorte que passer de 0,30 mm à 0,23 mm peut réduire considérablement la perte par courants de Foucault à B et à fréquence égales. Si votre conception fonctionne à une fréquence plus élevée, l'épaisseur est souvent plus importante que les petites différences de µ entre des qualités similaires.

Q7. Quels sont les éléments qui doivent figurer dans un appel d'offres pour des piles de pelliculage CRGO, à part le prix ?

Au minimum :
Nuance et épaisseur de l'acier
Cible P1.5/50 (et P1.7/50 le cas échéant)
Courbe B-H jusqu'à votre B maximum, avec l'étalon de test indiqué
Facteur d'empilage minimum et hauteur de bavure maximum
Modèle de chevauchement et tolérance sur le chevauchement
Exigences relatives à la perte à vide et au courant magnétisant d'un noyau de référence au niveau de l'empilement
Avec ces données dans l'appel d'offres, les ingénieurs et les acheteurs peuvent lire la même courbe B-H et prendre la même décision, sans avoir à deviner ce qui se cache derrière un simple chiffre de perméabilité.

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Charlie
Charlie

Cheney est un ingénieur d'application principal dévoué à Sino, avec une grande passion pour la fabrication de précision. Il est titulaire d'une formation en ingénierie mécanique et possède une vaste expérience pratique de la fabrication. Chez Sino, Cheney se concentre sur l'optimisation des processus de fabrication des piles de laminage et sur l'application de techniques innovantes pour obtenir des produits de haute qualité.

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