스텝 랩 CRGO 라미네이션 설계: 무부하 손실과 소음을 줄이는 방법

잘 설계된 스텝 랩 CRGO 적층 스택으로 전환할 때 코어에서 실제로 어떤 변화가 일어나는지, 그리고 엔지니어가 작업 현장에서 조용히 이점을 잃게 되는 부분에 대해 이야기해 보겠습니다.

1. 스텝 랩이 코어에서 실제로 변화하는 것

조인트에서는 브로셔 그림이 인정하는 것보다 세 가지가 더 중요합니다:

• 모서리에서의 국부적 피크 자속 밀도
• 스택을 통한 효과적인 에어 갭 패턴
• 시간과 공간에서 자기 변형력이 합산되는 방식

스텝랩 접합부는 하나의 평면이 아닌 여러 개의 엇갈린 겹침에 걸쳐 접합부를 분산시킵니다. 업계와 학계의 연구 결과에 따르면 주어진 강재 등급과 형상에 대해 스텝 랩 조인트는 버트 랩 또는 단순 마이터 조인트에 비해 무부하 손실, 여기 전류 및 음압 레벨을 감소시키는 것으로 나타났습니다.

하지만 세부 정보가 없으면 이 진술은 거의 쓸모가 없습니다.

2. 무부하 손실: 스텝 랩 패턴 내부의 실제 레버

스텝 랩이 현대적이기 때문에 코어 손실을 줄이는 것이 아닙니다. 기하학적 및 프로세스 변수의 작은 집합을 제어하기 때문에 코어 손실을 줄일 수 있습니다.

2.1 단계 수(3, 5, 7...)

• 다단계 대 단일 단계 유사한 3상 코어에서 마이터, 싱글 스텝 랩, 멀티 스텝 랩 조인트를 비교한 연구에 따르면 다음과 같습니다:
  • 최대 5단계의 스텝 랩 설계로 총 코어 손실을 대략적으로 줄일 수 있습니다. 2-4.4% 를 비교하여 동일한 CRGO 및 치수에 대한 연귀를 비교합니다.
  • 단일 스텝에서 다중 스텝 조인트로 이동하면 손실과 겉보기 전력이 더욱 개선되지만 대부분 표준 플럭스 밀도에서 개선됩니다.
• 너무 적은 단계, 너무 거칠게 일부 소음에 초점을 맞춘 실험에 따르면 작은 겹침이 있는 3단계 패턴(≈2mm) 는 노이즈 측면에서 좋지 않으며 일관된 이점을 제공하지 않습니다. 따라서 “저렴한” 3단계 패턴은 손실과 노이즈 모두에서 반쪽짜리 대책인 경우가 많습니다.
• 일반적인 실용적인 선택 배전 및 소형 전력 변압기용, 5단계 는 강력한 성능을 자랑합니다. 7단계 는 복잡성과 누적 노력의 대가로 손실이 점진적으로 개선되는 것을 보여줍니다.

2.2 오버랩 길이 및 단계 증분

스텝 랩은 기본적으로 제어된 3D 에어 갭 패턴입니다.

• Too 짧은 겹치는 경우:
  • 각 단계 가장자리에서 높은 로컬 플럭스 밀집도
  • 더 높은 국부적 손실과 더 큰 자화 전류 스파이크
• Too long 겹치는 경우:
  • 추가 스틸(비용)
  • 플럭스가 라미네이션 사이를 돌아다닐 수 있는 더 많은 영역

상처 및 적층 코어에 대한 설계 및 테스트 작업은 다음과 같은 손실에 대한 명확한 민감도를 보여줍니다. 랩 길이 및 스텝당 라미네이션 횟수. 일반적으로 하나의 매직 값이 아닌 비교적 평평한 최적 대역이 있으며, 라미네이션 두께와 작동 플럭스에 따라 이동합니다.

실제로는 자주 보게 될 것입니다:

• 단계 증분: 정보 2-6 mm 단계당
• 유효 랩 길이절단 및 적층 공차를 고려하여 마지막 단계가 강제로 닫히지 않고 깔끔하게 닫히도록 조정됩니다.

2.3 플럭스 밀도 및 “임계 유도”

다단계 랩 조인트는 어느 지점까지는 정상적으로 작동하지만 그 이후에는 그렇지 않습니다.

• 다단계 랩 조인트가 있는 3상 코어에 대한 실험 작업은 다음과 같습니다. 중요 유도이를 초과하면 겉보기 전력과 코어 손실이 더 빠르게 증가하고 다단계 패턴은 단순한 조인트에 비해 이점을 잃을 수도 있습니다.

디자인 언어에서 이것이 의미하는 바

• “스텝 랩이 있기 때문에 B를 더 높게 밀어낼 수 있다”고 가정하지 마세요.
• 관절 부위를 사지보다 낮은 유효 투과성 를 모델에 추가합니다.
• 하나 이상의 프로토타입에서 측정하여 특정 스택, 클램핑 시스템 및 강철 배치에 적합한 실용적인 무릎을 찾습니다.

2.4 단일 시트와 이중 시트 “책” 비교”

빌딩 팩터 게임을 아시죠?

• 단일 시트 어셈블리 (“책”의 너비당 한 장의 라미네이션)은 더 나은 빌딩 팩터와 더 적은 마이크로 갭을 제공하므로 손실이 적습니다.
• 이중 시트 어셈블리 를 사용하면 취급이 더 쉬워지지만 다른 모든 조건이 동일할 때 무부하 손실이 약간 증가하는 경향이 있습니다.

설계자가 스택 계산을 조정하지 않고 조립이 싱글 시트에서 더블 시트로 전환될 때마다 실제 무부하 손실이 도면에서 사라지기 때문에 라미네이션 공급업체의 경우 이 부분에서 가치가 조용히 누출됩니다.

3. 가청 소음: 스텝 랩이 도움이 되는 이유와 도움이 되지 않는 경우

노이즈는 대부분 자기 변형과 조인트 지오메트리가 이를 어떻게 조절하는지에 관한 이야기입니다.

3.1 일반적인 혜택 밴드

현장 데이터와 실험실 측정값은 대략적인 범위에서 일치합니다:

• 올바르게 절단되고 쌓인 스텝 랩 CRGO 코어는 종종 다음을 보여줍니다. 3-6 dB 동일한 인덕션에서 유사한 비스텝랩 코어에 비해 코어 노이즈가 더 낮습니다.

낮은 인덕션과 중간 인덕션에서 다단계 랩 조인트는 마이터 또는 단순 오버랩에 비해 소음을 확실히 줄여줍니다. 모델 코어에 대한 일부 테스트 결과에서 알 수 있듯이 인덕션이 높을수록 개선 효과가 줄어들고 평평해질 수 있습니다.

3.2 조인트 패턴 및 진동 스펙트럼

단순히 “더 많은 걸음 수 = 더 조용한” 것이 아닙니다.

• 오버랩 길이가 작은 일부 3단계 패턴은 비스텝 랩 디자인보다 크게 나아지지 않는 노이즈 스펙트럼을 생성합니다.
• 다단계 랩 패턴은 자기 변형력을 더 넓은 영역에 분산시키고 기계적 진동의 주파수 내용을 약간 이동시켜 탱크와 클램핑 프레임의 구조적 공명에서 벗어나는 경우가 많습니다.

따라서 음향 문제가 탱크의 좁은 공명이라면 올바른 스텝 패턴이 도움이 됩니다. 클램핑 불량이나 틈새가 문제라면 어떤 지오메트리 트릭으로도 해결되지 않습니다.

3.3 허용 오차에 대한 민감도

여러 산업 가이드에서 같은 내용을 다른 표현으로 지적하고 있습니다:

그리고 스텝 랩의 소음 이점은 절단 정확도, 버 제어 및 조립 정렬에 따라 크게 달라집니다. 

스텝이 잘못 정렬되거나, 라미네이션이 구부러지거나, 클램핑이 고르지 않으면 스텝 랩이 플럭스를 부드럽게 하려는 곳에 응력과 작은 공기 틈이 다시 생깁니다.

4. 디자인 레버와 손실 및 노이즈 - 빠른 비교

스텝 랩 라미네이션 디자인을 예술 형식이 아닌 작은 매개변수 연구로 취급할 수 있습니다.

5. 제조 현실: 스텝 랩 이득이 사라지는 곳

서류상 스텝 랩은 기하학적인 개념입니다. 작업 현장에서는 대부분 순서 및 규율.

라미네이션 스택이 실제 손실과 노이즈를 결정하는 주요 지점입니다:

1. 길이에 맞게 자르기 및 노칭
   • 길이 허용 오차는 스텝 위치에 직접적인 영향을 줍니다.
   • 모서리의 노치 버는 플럭스가 가장 밀집된 곳에 정확히 마이크로 갭을 만듭니다.
2. 가이드 구멍 및 정렬 핀
   • 다단계 랩 디자인은 스텝 순서를 올바르게 유지하기 위해 라미네이션당 하나 또는 두 개의 가이드 구멍을 사용하는 경우가 많습니다.
   • 작업자가 “시간을 절약하기 위해” 핀을 우회하면 패턴이 드리프트되고 측정된 손실이 다른 디자인처럼 보입니다.
3. 스태킹 순서(“책”)
   • 이론적인 스택 계산은 단계당 책 수를 정수로 가정합니다. 책이 손상되거나 누락되어 제작팀이 즉흥적으로 계산하면 스택 두께와 플럭스 경로가 변경됩니다.
4. 스트레스 해소 및 평탄함
   • CRGO 라미네이션 가이드는 어닐링 중 응력 완화 및 평탄성을 강조합니다. 평평하지 않은 플레이트는 쌓을 때 굽힘 응력이 발생하여 손실과 소음을 유발합니다.
5. 코어 조립 및 재조립
   • 코어를 개봉하고 재조립할 때마다(공장 테스트, 운송, 현장 검사) 명확한 절차와 표시 시스템이 없으면 스텝 정렬이 흐트러질 수 있습니다.

완성된 코어가 아닌 느슨한 라미네이션 스택을 구입하는 경우 이러한 포인트는 부분적으로는 공급업체에, 부분적으로는 변압기 공장에 귀속됩니다. 인터페이스는 일반적으로 문제가 나타나는 곳입니다.

6. RFQ에서 스텝 랩 라미네이션 스택을 지정하는 방법

혜택을 받으려면 정확하게 요청해야 합니다.

스텝 랩 CRGO 라미네이션 스택에 대한 RFQ 또는 기술 사양에 명시할 권장 항목입니다:

1. 강철 등급 및 손실 등급
   • 지정된 B 및 주파수에서 공칭 두께 및 보장된 코어 손실.
2. 공동 개념
   • 스텝 수(예: 5 또는 7)로 스텝 랩을 설정합니다.
   • 허용되는 조인트 유형(서면 승인 없이 단순 연귀 또는 버트랩으로 대체할 수 없음).
3. 기하학적 매개변수
   • 목표 랩 길이 및 허용 오차.
   • 단계당 단계 증가.
   • 팔다리와 요크의 최대 길이 허용 오차.
4. 조립 방법
   • 한 장 또는 두 장의 책.
   • 필요한 건물 계수 또는 최대 스택 높이 편차 대 이론적 편차.
5. 스택의 품질 관리
   • 지정된 B에서 조립된 코어(요크 클램핑)에 대한 샘플 코어 손실 및 여기 전류 테스트.
   • 모서리의 버, 코팅 결함 및 손상에 대한 육안 기준.
6. 예상 소음(해당 시장과 관련된 경우)
   • 하드 dB 제한을 지정하지 않더라도 측정된 음압을 보여주는 유사한 스텝랩 설계의 데이터를 요청할 수 있습니다. 이미 많은 공급업체에서 이를 측정하고 있습니다.

이렇게 하면 라미네이션 스택이 더 이상 상품이 아닌 손실 및 소음 예산에서 제어 가능한 부분이 될 수 있습니다.

7. 대략적인 수치 느낌: 1MVA 코어를 스텝 랩으로 전환하기

약 1MVA, 3상, 3라임 스택 코어를 약 1.65 T CRGO에서.

유사한 코어에 대한 마이터와 5단계 랩 조인트의 비교를 발표했습니다:

• 총 코어 손실이 약 2-4% 연귀에서 5단계 랩으로 이동할 때 강철과 지오메트리를 일정하게 유지합니다.
• 무부하 상태에서 소비되는 피상 전력(VA)이 더 크게 감소합니다(다음과 같은 순서로 개선된 것으로 보고됨). 30% 경우에 따라) 자화 전류는 관절의 국소 포화도에 민감하기 때문입니다.

원래 무부하 손실이 1600W인 코어의 경우:

• 다음과 같은 내용을 합리적으로 기대할 수 있습니다. 1530-1560 W 모든 제조 조건이 잘 관리되고 있다면 5단계 랩 설계로 전환한 후에도 가능합니다.

소음에 대해:

• 원래 디자인이 이미 기계적으로 괜찮았다면 3-6 dB 코어 소음 감소는 현실적이지만 강철 배치, 절단, 적재 및 클램핑이 참조 테스트와 동일한 표준을 충족하는 경우에만 가능합니다.

해당 숫자를 다음과 같이 취급합니다. 크기 순서 보증이 아닌 지침입니다. 도면과 테스트 보고서 간의 실제 스프레드는 일반적으로 섹션 5의 제조 불릿에서 비롯됩니다.

8. 스텝 랩 라미네이션 디자인을 승인하기 전 체크리스트

도면, 제안서 또는 공장 제안서를 검토할 때 이 목록을 빠른 필터로 사용하세요:

• [ ] 단계 수 및 패턴 정의(예: 5단계 단일 시트 책) 및 도면에 문서화됨
• [ ] 공칭값이 아닌 허용 오차로 지정된 랩 길이 및 스텝 증가분
• [ ] 유사한 코어 또는 프로토타입의 임계 유도 데이터와 비교하여 사지의 Bmax를 확인했습니다.
• [ ] 빌딩 팩터 목표 포함, 해당 스택 높이 제한 포함
• [ ] 절단, 버링 제한 및 코팅 요구 사항 작성, 가정되지 않음
• [ ] 작업 지침에 정의된 조립 방법, 가이드 구멍 및 적재 순서
• [ ] 코어 손실, 여자 전류 및 (해당되는 경우) 공급업체와 합의한 소음에 대한 승인 테스트

이 중 하나라도 누락된 경우 견적서의 “스텝 랩 CRGO 라미네이션”이라는 문구만으로는 많은 것을 알 수 없습니다.

FAQ: 스텝 랩 CRGO 라미네이션, 무부하 손실 및 소음