Hi-B CRGOラミネーション：ラミネーションとは何か？

ハイビー CRGO は、より少ないエネルギーを浪費する粒状指向性鋼に過ぎない。コア材にプレミアムを支払い、より低い無負荷損失、より小さなコア、またはより厳格な効率ラベルによって、そのお金を買い戻すのです。一部の変圧器では、その見返りは明らかで、しかも速い。その他のトランスでは、追加グレードはデータシートに記載されたフィーリング・グッド・ラインであることがほとんどです。

Hi-B "で体幹はどう変わるのか？

CRGOが何であるかはすでにご存知でしょうから、Hi-Bを、より高い透磁率グレード、より厳しいテクスチャーコントロール、より薄いゲージ、ドメインの微細化といった、小さなエンジニアリング上の微調整を積み重ねたものと考える方が簡単でしょう。Hi-Bは、透磁率の高いグレード、テクスチャーコントロールの強化、ゲージの薄肉化、ドメインの微細化など、小さな技術的な調整を積み重ねたものだと考えると分かりやすい。

最新のHi-Bグレードは、特にレーザーで外接した場合、1.7T、50Hzで≤0.9W/kgの比コア損失を日常的に記録する。従来のCRGOは、厚みやグレードにもよりますが、1.0-1.6 W/kgの範囲に収まっています。

生産者はまた、表面処理によってドメインを精製する。それだけで、研究室では1.7Tのあたりでさらに10-15%のロスを削減できる。組み立てられたコアでは、純粋なシートナンバーを見ることはない。建築要因、ミッター接合、ハンドリングダメージが上積みされる。例えば、新日鉄のORIENTCORE Hi-B のデータでは、45°の接合はHi-Bと従来のCRGOの建材ファクターを近づけるが、90°の接合はHi-Bの圧延方向特性が強くなるため、Hi-Bの優位性を誇張する。

要するにHi-Bは依然としてCRGOであり、磁化プロセスにおける小さな非効率を少しずつ削るように調整されているだけだ。それが重要なのは、削られたワットを蓄積させる場合だけだ。

Hi-Bの価格は実際いくらなのか？

価格は変動するが、パターンは安定している。特定の板厚と供給状況において、Hi-B CRGOは通常トン当たり標準CRGOより10-25%程度高く、非常にロスの少ないバッチではそれ以上となることもある。穀物向け鋼材の公示価格は、標準コイルが低く、"Hi-B "または "HGO "オプションが一貫して高くなるスプレッドを示している。

アモルファスと比較してみよう。数年前、米国以外では、アモルファス・リボンの相場は0.95米ドル/lb程度であったのに対し、Hi-B GOスチールは0.86米ドル/lb程度であった。現地の現実はこれらの数字を乱すだろうが、階層は維持される傾向がある：最下位がCRNO、次いで従来型CRGO、次いでHi-B、そしてアモルファス、さらにエキゾチック合金となる。

重要なのは、別の物理学を買っているのではないということだ。資本支出と熱として失われるキロワット時の比率が違うということだ。この比率こそが、この議論が重要である唯一の理由なのだ。

見返りを考えるシンプルな方法

マーケティング用語をすべて取り除けば、この質問は単なる分数になる。

コアの余分なお金を、節約された年間エネルギーで割ります。その結果が、許容可能な投資回収時間よりも短い場合（あるいは変圧器の期待耐用年数よりも短い場合）、Hi-Bはあなたのために仕事をしていることになります。

年間の節約は、主に無負荷損失の削減によってもたらされる。24時間365日通電している変圧器の場合、おおよそ次のようになる：

年間節約量≒ΔP₀×8760 h×実効エネルギー価格

ΔP₀ は、W/kg ではなく、kW での炉心損失削減量である。実効エネルギー価格」は、料金表だけであることはまれで、実際の料金表、電力会社の計画規則における損失の資産計上、効率規制によるペナルティや報酬が混在している。

実際のプロジェクトは、これがどこまで可能かを示している。釜山のある高負荷変電所では、「スーパーHi-B」コア変圧器に切り替えることで、無負荷損失が約22%削減され、年間480,000米ドルが節約され、3年未満で投資回収できると推定されている。エネルギーコストが高く、変圧器が大きく、常に通電していれば、経済性はすぐに改善される。

中程度の価格帯の市場にある小規模な配電変圧器の場合、同じ計算をすると、より落ち着いた答えが得られます。Hi-Bコアを追加することで、変圧器のコストが2～5%高くなり、コアの損失が減少することで、投資回収期間は4～10年となります。財務チームが正味現在価値についてどのように考えるか、また、規制当局が損失をどの程度厳しく評価するかによって、うまくいく場合もあれば、そうでない場合もある。

Hi-Bがほとんど常に良いアイデアであるところ

まず動作プロファイルを考え、次に規格を考え、次にジオメトリーを考える。その逆ではない。

Hi-Bは、トランスがほぼ常時通電状態にあり、その寿命の多くを中程度の負荷で過ごす場合に正当化される傾向があります。そのような場合、無負荷損 失は生涯のエネルギー浪費の大きな部分を占め、それを削減することは、銅を使うよりもスチールを使うほうが通常安上がりです。密集した都市や工業地帯のネットワークに供給される配電変圧器や電力変圧器は、このパターンに当てはまります。EU のエコデザイン、DOE、BIS などの、kVA クラスごとの最大損失値を定めた国や地域の規格は、銅のサイズを爆発させることなく、許容限度内に収まるよう、仕様者を静かに高グレードの CRGO や Hi-B に向かわせます。

もう一つの状況：フットプリントが厳しい場合。Hi-Bは透磁率が高く、同じ磁束密度で損失が低いため、Bmaxをもう少し高くしたり、損失目標を達成しながらコア断面積を削ったりする余地があります。これにより、タンクを小型化し、場合によっては変電所ベイをよりコンパクトに設計することができる。いくつかの鋼材メーカーやコアメーカーのカタログによると、Hi-Bグレードの損失定格は、薄いゲージで1.7Tの場合、およそ0.70-0.85W/kgであり、この高磁束設計アプローチをサポートしている。

最後に、もしあなたの組織が入札評価において損失を明確に資産計上しているのであれば、Hi-Bを正当化することはほとんど些細なことです。無負荷損失が規制された1ワットあたりのドルの数値に掛け合わされると、Hi-Bラミネーションによる15-25%の損失削減は、特に中型や大型のユニットでは、鋼材コストの10-20%の跳ね上がりを容易に凌駕します。

従来のCRGOで十分な場合

また、正直なところ、Hi-Bの方がツールよりも磨きがかかっているケースもある。

変圧器の年間通電時間が比較的短かったり、寿命のほとんどを定格負荷付近で過ごすような場合は、銅の損失がエネ ルギーの話の大半を占めます。停電時間が長かったり、季節的な運転がある田舎のフィーダーや、断続的なバックアップ変圧器がある工業プラ ントでは、コア材をよくすることによる節約の増分は、実際の使用量の不確かさに比べれば、わずかなものでしかあり ません。

従来のCRGOは、1.7T、50Hzで1-2W/kgのコアロスをすでに提供している。多くの標準グレードでは、特に低kVA定格では、現在の要求を満たすのに十分すぎるほどです。もし、入札がほとんど前払い価格で決定され、非常にソフトな損失資産計上を使用するのであれば、Hi-Bは有益性が不明確な静かなコスト追加に終わる可能性がある。

機械的な側面もある。Hi-Bグレードはゲージが薄いことが多く、エッジのバリや傷、不注意な積み重ねに敏感である。各欠陥は、ラボロスの優位性を削いでいく。ラミネーションパンチング、アニーリング、スタッキング工程が限界に達している場合、プレミアムグレードの代金を支払っても、製造時にその半分を返してしまうことになりかねません。CRGOの取り扱いを誤ると、実質的なコアロスは保証されたシートの数値から大きく離れてしまいます。

そのような店では、最も実用的なアップグレードは素材ではなくプロセスだったりする。

Hi-Bとアモルファスやその他の高級コア素材との比較

Hi-Bは従来のCRGOとアモルファスまたはナノ結晶合金の中間に位置する。アモルファス・コアは、無負荷損失を従来のCRGOのおよそ3分の1まで減らすことができますが、1.3Tなどの低い磁束密度で指定されることが多く、データシートでは約0.3～0.6W/kg以下の比損失が一般的です。しかし、アモルファスリボンは薄くて脆く、さまざまな切断・巻線工程が要求されるため、多くの電力会社では主に配電変圧器用に使用しています。

厳密なデータベースとしてではなく、現実的なスナップショットとして選択肢を並べると、おおよそ次のように考えることができる：

正確な数値はグレードやメーカーによって異なるが、相対的なパターンは安定している。

このグリッドにおけるHi-Bの役割は明確だ。Hi-Bは、「同じ設計思想でより多くのことを行う」オプションである。使い慣れた方法でコアを製造し、通常の方法で積層を積み重ね、既存のCRGOサプライチェーンから購入することは可能だが、ベースライン・ロスは少なくなる。

ミックスドコアとハイブリッド戦略

オール・オア・ナッシングで考える必要はない。巻線コアの研究から得られた興味深い結果のひとつは、従来のCRGOと高磁化グレードを混合して使用することで、コストとロスの両方を削減できるということです。コアの内側と外側の部分には高グレードの材料を使用し、残りの部分には標準的なCRGOを使用します。典型的な報告によると、混合コア変圧器は、すべて従来のコアよりもわずかに損失が良いが、完全なHi-B設計よりも材料コストが低い。

実際には、似たようなアイデアは次のように現れる：主脚にHi-B、ヨークに従来のCRGO、特定のkVA定格のみにHi-B、損失の収益化が困難な特定の市場だけにHi-B、といった具合である。重要なのは、ラミネーションの選択は会社レベルの二者択一ではないということです。デザイン・ファミリーごとに調整することができます。

特定変圧器の迅速な決定方法

実際のRFQや社内のデザイン・レビューを目の前にした場合、従来のCRGOからHi-Bに移行するかどうかを決めるには、基本的なチェックを行うだけで十分なことが多い。シンプルで、少しぶっきらぼうなアプローチがやはり有効です：

まず、設計磁束におけるHi-Bグレードの無負荷損 失の減少を見積もる。現在のカタログ・グレードが1.7Tで約1.3W/kgで、Hi-Bグレードが約0.9W/kgであれば、シート換算でおよそ30%の改善となります。ビルドファクターと実際のジオメトリを考慮すると、コアレベルで15-25%に近くなるかもしれません。

次に、予想されるデューティ・サイクルを用いて、それを年間キロワット時数に換算します。年間を通して通電している変圧器は、8760時間稼働することになります。変圧器が実際に非通電になることがあるかどうかについては、すでに十分な感覚をお持ちでしょう。

第三に、損失をどのような内部または規制上の価値で評価するかということである。電力会社が損失を例えば料金の5～10倍で資産化している場合、その倍率は鉄鋼コストの小幅な変動をすぐに押し流す。産業用ユーザーが、損失を資産化せず純粋なスポット料金を支払い、7年後にプラントを交換する可能性がある場合、計算は厳しくなる。

第四に、Hi-Bラミネーションまたはコアの見積もりプレミアムと比較する。余分な設備投資額を年間節約額で割った額が、あなたの組織の投資回収期間よりも短ければ、Hi-Bは書類上その役割を果たしたことになります。投資回収期間が長くても、効率クラスを達成するためにHi-Bが必要な場合は、経済的な選択とは言えず、規則を遵守しているに過ぎない。

もちろんこれは、油温上昇の低減、ノイズのわずかな低減、あるいはサイズダウンの可能性といった二次的な効果を無視している。しかし、手っ取り早いフィルターとして、これは味覚ではなく数字に基づいた議論を維持する。

見落としがちな実務上の注意点

Hi-BがHi-Bのような性能を発揮するのか、それとも非常に高価な従来グレードのような性能を発揮するのかは、いくつかのディテールが静かに決めている。

ジョイントの設計は重要である。磁化が圧延方向からずれると、損失は急激に増加します。主要メーカーのデータによると、90°での損失は圧延方向の値の3倍以上になることがあります。そのため、ジョイントの設計が不適切であったり、位置がずれていたりすると、Hi-Bから期待される利得の多くが損なわれる可能性があります。

取り扱いと打ち抜きも重要です。バリや傷、打ち抜きによる残留応力は、局所的な電界を付加し、ヒステリシスや渦損失を増加させます。これはすべてのCRGOに当てはまりますが、鋼材が薄く精錬されればされるほど、表面に傷がつきやすくなり、材料はより敏感になります。古いCRGOグレードでは「十分」であった工程管理も、現代のHi-Bでは十分でないかもしれません。

そして規格は進化する。IS 3024のような国家規格では、従来型と高透磁率の粒延鋼を分けており、1.7 T、50 Hzにおける最大比損失表も異なっている。規制当局が許容損失を厳しくしているため、Hi-Bを待っていた設計者は、次の改定でいずれにせよHi-Bを余儀なくされることが多い。

では、Hi-Bラミネーションはどのような場合にコストに見合うのだろうか？

細かい部分を取り除けば、パターンは複雑ではない。Hi-Bラミネーションは通常、その価値がある：

トランスの寿命に渡る無負荷損失を純粋に収益化できる。

特にkVA定格が大きい場合、控えめな負荷で高い通電時間を運転することになる。

従来のCRGOだけでは到達するのが難しい、より厳しい効率クラスが必要か、それに向かっている。

あなたの製造工程は、接合部の不良や乱暴な扱いによって利点を捨てることがないように十分に優れている。

このような条件以外では、Hi-Bはまだ有用であるが、その論拠は弱くなる。Hi-Bは経済的な選択ではなく、ブランディングやコンプライアンス（法令順守）の選択という意味合いが強くなる。

そして、これが光沢のあるパンフレットの背景にある静かな真実なのだ：Hi-B CRGOは魔法ではない。Hi-B CRGOは魔法ではなく、使い慣れた道具をよりシャープにしたものである。Hi-B CRGOは魔法ではなく、使い慣れた道具をよりシャープにしたものである。CRGOを不適切な状況に置くと、単に良い変圧器が少し高価になるだけです。