Kernverlies van CRGO-laminaat (W/kg) vs. fluxdichtheid: praktische selectiegids

1. Kernverlies versus fluxdichtheid: wat de curve echt zegt

CRGO Datasheets geven meestal een paar harde punten:

• P1,5/50 of W15/50
• P1,7/50 of W17/50

Soms slechts één van hen. De molen garandeert een inductiepunt; al het andere op de curve is "typisch".

Het probleem: je draait de kern nooit precies op het garantiepunt. Je draait op "welke fluxdichtheid het ontwerp en de toleranties ook bepalen", plus overfluxgebeurtenissen, plus ruislimieten, plus je stapelrealiteit.

Behandel de P-B curve dus als volgt:

• Garantiepunt: anker voor aankoop.
• Volledige P(B)-curveanker voor ontwerp.

Een typische CRGO-gegevensset bij 50 Hz, uit een klassieke GOES-brochure, ziet er als volgt uit voor gradaties van 0,23 en 0,27 mm (M-3 en M-4):

Drie stille punten die ingenieurs kennen, maar inkoop soms niet:

1. Het verlies springt hard tussen 1,5 T en 1,7 T. Voor M-3 laat de bovenstaande tabel een toename zien van ~52% (0,658 → 1,002 W/kg) alleen al door die verandering van 0,2 T.
2. Dikte doet meer pijn bij hogere B. Bij 1,0 T is het verschil tussen M-3 en M-4 ~0,055 W/kg. Bij 1,7 T is het verschil ~0,14 W/kg. Eddytermen doen hun werk.
3. Het "M-grade" label is slechts een venster. Volgens moderne catalogi ligt de typische 0,23 mm "M3" rond de 0,7-0,8 W/kg bij 1,5 T en ~1,08-1,17 W/kg bij 1,7 T, afhankelijk van de walserij en de staalsoort.

Dus als iemand zegt "dit is M3, 0,23 mm", dan is dat niet genoeg. Je hebt nog steeds de kromme nodig, of op zijn minst twee punten erop.

2. Bepaal eerst je fluxdichtheidsvenster, dan je gradatie

Je kunt de CRGO kwaliteit en laminaatdikte op verschillende manieren kiezen. De saaiste werkt het best:

Stel een realistische band voor de fluxdichtheid vast, dan koop staal dat zich acceptabel gedraagt binnen die band.

Geschatte werkvensters bij 50 Hz, voor CRGO kernen in olie, uitgaande van ONAN/ONAF transformatoren en behoorlijke koelmarges:

• Distributietransformatoren (≤630 kVA)
  • B_werk: 1.55-1.65 T
  • Specifieke lijnen met hoog verlies gebruiken vaak 1,7 T bij de nominale kraan; varianten met laag verlies geven de voorkeur aan 1,6 T.
• Middelgrote vermogenstransformatoren (tot ~40 MVA)
  • B_werk: 1.6-1.7 T
  • Ga alleen richting 1,7 T als het verlies bij onbelaste belasting gering is en de voetafdruk belangrijk is.
• Droogtransformatoren
  • B_werk: 1.5-1.6 T
  • Ruis en gedeeltelijke ontladingsbeperkingen halen de flux meestal naar beneden; droge types zijn minder vergevingsgezind voor over-flux en plaatselijke verzadiging.
• Smoorspoelen, speciale spoelen bij 50/60 Hz
  • Alles van 1,2-1,5 T, afhankelijk van rimpeling, gelijkstroombias en verliesbudget.

Dit zijn geen waarden uit het reglement. Het zijn "getallen die mensen rustig gebruiken" omdat ze praktijkervaring en gewoonten met betrekking tot netoverspanning overleven.

Zodra je dit venster intern goedkeurt, wordt de selectie van cijfers veel minder luidruchtig.

3. Een fluxvenster omzetten in kernverliesverwachtingen

Laten we de M-3 / M-4 tabel gebruiken als een eenvoudig model en aannemen dat je ontwerp op ~1,55 T zit in normaal bedrijf.

Ingenieurs weten dat verlies versus B geen perfecte machtswet is, maar tussen 1,3-1,7 T gedraagt het zich "ongeveer" zo:

P(B) ≈ P_ref - (B / B_ref)^n, met n ergens rond de 1,6-2,0 afhankelijk van staal en frequentie.

Stel nu een aantal scenario's op bij 50 Hz:

• M-3 bij 1,5 T: P ≈ 0,66 W/kg (tabel)
• M-3 bij 1,6 T: P ≈ 0,79 W/kg (tabel)
• M-3 bij 1,7 T: P ≈ 1,00 W/kg (tabel)

Voor een kern van 2.000 kg is dat:

• ~1,3 kW onbelast bij 1,5 T
• ~1,6 kW bij 1,6 T
• ~2,0 kW bij 1,7 T

Hetzelfde staal, dezelfde laminaatstapels. Alleen B beweegt.

Voor een inkoper zijn P1,5/50 en P1,7/50 dus niet zomaar catalogusnummers - het is een snelle manier om precies te schetsen hoeveel boete je betaalt als de ontwerper de flux 0,1 T verhoogt om koper te besparen.

4. Wanneer is het zinvol om te betalen voor Hi-B of domein-geraffineerd staal?

De meeste Hi-B of lasergetekende kwaliteiten liggen ongeveer één stap "beter" op de verliescurve dan conventioneel CRGO bij dezelfde dikte. Typische P1.7/50 waarden rond 0,7-0,9 W/kg bij 0,23-0,30 mm zijn gebruikelijk in moderne catalogi.

Dat betekent niet automatisch dat je ze moet kopen.

Denk in drie snelle passen:

1. Verliesboete levensduurkosten
   • Gebruik het kostenmodel van uw energieleverancier of uw interne kostenmodel. Zet een extra 0,2-0,3 W/kg bij je werkstroom om in kWh over de gegarandeerde levensduur.
   • Vergelijk met de premie per kg lamineerstapel voor Hi-B.
2. Ontwerp
   • Als je al op B_work ≥ 1,65 T zit en dicht bij de geluids- of temperatuurlimieten, dan geven goedkopere conventionele kwaliteiten je heel weinig ruimte.
   • Met Hi-B krijg je ofwel lager verlies bij dezelfde B, of vergelijkbaar verlies bij een iets hogere B (kleinere kern, minder koper).
3. Spec stabiliteit
   • Als er in uw RFQ gewoon "M3, 0,23 mm" staat zonder P1,5/50 of P1,7/50 aantallen en testomstandigheden, dan zullen fabrieken aanbieden wat er die maand in hun "M3-achtige" lade ligt. Dat kan het ene jaar conventioneel CRGO zijn en het volgende jaar een mix met varianten met een hoge doorlaatbaarheid.

Kortom: betaal voor Hi-B wanneer je maar wilt:

• een contractuele boete hebben op verlies bij niet-laden, of
• hebben echt de compactheid/geluidsprestaties nodig en hebben het uitgerekend.

Anders is een goed gespecificeerd conventioneel CRGO (met expliciete W/kg grenswaarden) plus een verstandig B-venster meestal voldoende.

5. Laagdikte: 0,23 vs 0,27 vs 0,30 mm in de echte wereld

Er zijn al genoeg blogposts die dikte en verlies kwalitatief op een rijtje zetten. Het gebruikelijke verhaal gaat nog steeds op: dunnere strip, lagere wervelverliezen, beter bij hogere flux en frequentie - en hogere verwerkingskosten.

Een praktische manier om erover na te denken:

• 0,23 mm CRGO (vaak "M3")
  • Goede balans voor distributie en veel vermogenstransformatoren.
  • Typische P1.7/50 in echte aanbiedingen: ruwweg 1,0-1,2 W/kg.
• 0,27 mm CRGO (vaak "M4")
  • Goedkoper, eenvoudigere verwerking, iets hoger verlies, vooral boven 1,6 T.
  • Zie de tabel hierboven: het verschil in verlies ten opzichte van 0,23 mm wordt groter naarmate je van 1,3 T → 1,7 T gaat.
• 0,30 mm en 0,35 mm ("M5/M6")
  • Aantrekkelijk qua prijs per kg.
  • Een stuk minder aantrekkelijk op onbelast verlies als het in de buurt van 1,7 T komt, behalve voor zeer kostengedreven of retrofitprojecten.

Dus in plaats van "0,23 is premium, 0,27 is standaard, 0,30 is budget", formuleer het op deze manier:

"Voor een gegeven B-venster en verliesdoel, welke dikte geeft je het goedkoopste totaalpakket als je koper, tank en boetes op kWh meerekent?"

Veel moderne gidsen tonen deze afwegingen nu expliciet aan de hand van totale kostencurves voor distributietransformatoren.

6. Materiaalgegevens versus laminaatstapels: de fantasie corrigeren

Gegevensbladen worden gemeten op zorgvuldig geprepareerde strips. Uw kern is geen strip.

Drie correctiefactoren zijn belangrijker dan de rest:

6.1 Lamineer- / stapelfactor

De GOES-brochure van Spacemat toont typische laminatiefactoren voor CRGO rond 95-97% bij 50 psi, afhankelijk van dikte en coating.

Dat betekent:

• Als je CAD-model uitgaat van een stapelhoogte van "100% staal", zit je er al een paar procent naast wat betreft de effectieve doorsnede.
• Met vaste volt per draai betekent dat een hogere werkelijke B dan je denkt.
• Hogere B verschuift je verder omhoog in de P(B)-curve, waardoor het echte verlies dichter bij model × lamineerfactor × "flux squeeze"-straf komt te liggen.

6.2 Bouwfactor (kern vs Epstein-frame)

De ORIENTCORE HI-B gegevens van Nippon Steel geven een goede vergelijking:

• Kernverlies van materiaal getest op strip: bijv. 1,48 W/kg bij 1,7 T, 60 Hz.
• Opgebouwde driefasige transformatorkern: ongeveer 1,72 W/kg op hetzelfde nominale punt.
• Bouwfactor ≈ 1,16.

Hoekverbindingen, fluxrotatie, plaatselijke verzadiging in T-verbindingen, luchtgaten bij overlappingen - ze voegen allemaal extra watts toe die nooit zichtbaar zijn in de kale strooktest.

Voor conventionele CRGO gewikkelde of gestapelde kernen zijn bouwfactoren tussen ongeveer 1,1 en 1,3 gebruikelijk, afhankelijk van het ontwerp en de overlapstijl.

6.3 Temperatuur

Contra-intuïtief, maar de moeite waard om te onthouden: voor GOES is het kernverlies gemeten bij 85 °C vaak iets lager dan het kernverlies gemeten bij 85 °C. lager dan bij 25 °C omdat de weerstand toeneemt met de temperatuur en wervelstromen vermindert. De tabel van Spacemat laat zien dat W(85 °C)/W(25 °C) rond 0,95-0,98 schommelt bij 1,0-1,7 T.

Dus als je specificatie P1.7/50 "bij 65 °C" vermeldt en de datasheet "bij 20-25 °C", zullen verliezen niet op de voor de hand liggende manier schalen. Je valideert nog steeds op de opgegeven testomstandigheden van de molen.

7. Hoe inkoop en engineering samen CRGO laminaatstapels kunnen specificeren

Hier is een eenvoudige workflow die al het bovenstaande omzet in een verdedigbare RFQ.

Stap 1 - Bevries de invoer aan de ontwerpkant

Van de transformatorontwerper:

• B_werk bij nominale kraan (bijv. 1,60 T) en verwachte overstroomgebeurtenissen (bijv. +10% gedurende 1 minuut).
• Beoogd nullastverlies bij nominale spanning en temperatuur.
• Type kern (3-benig vs 5-benig, schaal vs kern), verbindingstype (verstek/stap-sprong), wikkeling.

Hiermee kun je een schatting maken:

• Vereiste P(B_work) op strook,
• plus bouwfactor,
• plus lamineerfactor.

Stap 2 - Converteren naar materiaaldoelen

Stel bijvoorbeeld:

• 50 Hz, ONAN distributietransformator.
• B_work ≈ 1,6 T, 0,23 mm CRGO, 2.000 kg kern.
• Het kernverlies moet ≤ 1,7 kW zijn bij nominale omstandigheden.

Stel:

• Bouwfactor ≈ 1,18 (gestapelde step-lap kern).
• Lamineringsfactor ≈ 96%.

Dan wordt de streefwaarde voor het strookniveau bij 1,6 T ruwweg:

Kernverlies per kg (strip) ≈ 1,7 kW / (2000 kg × 1,18) ≈ 0,72 W/kg bij 1,6 T

Uit de M-3 tabel geeft 0,23 mm ~0,79 W/kg bij 1,6 T, wat iets hoger is. Dat vertelt je:

• Ofwel strakkere kwaliteit (dichter bij high-end M2/M3 of Hi-B),
• Of verminder B_work een beetje,
• Of accepteer hogere nullastverliezen.

Dit is het soort rekenkunde dat in de ontwerpnotities zou moeten staan, niet alleen in iemands hoofd.

Stap 3 - Zet het in RFQ-taal

In plaats van "CRGO M3, 0,23 mm", schrijf je iets als:

Stapels CRGO laminaat, 0,23 mm, kwaliteit gelijkwaardig aan M108-23 of beter.

• P1,5/50 ≤ 0,70 W/kg, gegarandeerd volgens IEC 60404-2 / JIS C 2550-1
• P1,7/50 ≤ 1,05 W/kg, dezelfde testomstandigheden
• B50 ≥ 1,88 T (5000 A/m)
• Coating: C-5-equivalent, geschikt voor spanningsarmgloeien bij 800 °C
• Lamineerfactor bij 50 psi ≥ 96%

Bovenstaande cijfers zijn indicatief, maar deze zinsbouw houdt beide partijen eerlijk.

Stap 4 - Vraag naar de volledige P(B)-curve

Vertrouw niet alleen op de samenvattingsregels in de catalogus.

Vraag dit aan bij je lamineerleverancier:

• Kernverlies versus B bij 50 Hz over ten minste 1,3-1,7 T voor de aangeboden kwaliteit en dikte.
• Geef aan of getallen "typisch" of "gegarandeerd" zijn.

Als ze de curve niet kunnen leveren, moeten ze je op zijn minst vertellen van welke molengegevensblad ze eigenlijk kopen.

8. Speciale gevallen waarin W/kg vs B lastig wordt

Een paar situaties waarin de mooie Epstein-kadercurve je misleidt:

1. Complexe gewrichten en 5-been kernen
   • Lokale B in T-verbindingen en jukken kan 10-20% hoger zijn dan been B. Verliezen daar schalen slecht en domineren je geluidsklachten.
2. Gemengde cijfers in één kern
   • Bij sommige recente werkzaamheden worden kwaliteiten gemengd (bijv. Hi-B in poten, conventioneel in jukken) om kosten en verlies in balans te brengen. De totale P(B) moet dan een gewogen gemiddelde zijn, geen enkele W/kg.
3. Stress door ponsen en stapelen
   • "As-sheared" vs. "annealed" condities beïnvloeden de hele curve, niet alleen de garantiewaarde. Verschillen van enkele tienden van een W/kg bij 1,5 T zijn gedocumenteerd voor gestresste vs. spanningsvrije GOES.
4. DC bias en ongebalanceerde belasting
   • Als uw kern te maken heeft met gelijkstroomoffset of zware harmonischen, kunnen modellen in Steinmetz-stijl die gekalibreerd zijn op sinusvormige B onder- of overvoorspellen; exponenten veranderen met het fluxbereik en de frequentie.

Als een van deze opduikt, moet je ofwel:

• test zelf representatieve lamineerstapels, of
• aandringen op geschikte modelparameters van de staalleverancier.

9. Snelle checklist voor bestellingen van CRGO lamineerstapels

Zorg ervoor dat je voor elk nieuw transformatorontwerp of elke grote RFQ op één pagina kunt antwoorden:

1. Fluxdichtheidsvenster
   • B_work bij nominaal, B_max bij ergste overstroom.
2. Beoogde verliezen op strookniveau
   • P(B_work) per kg, geïmpliceerd uit je toegestane kW en aangenomen bouwfactor.
3. Kwaliteit en dikte band
   • M-serie label of IEC-code, plus dikte (0,23 / 0,27 / 0,30 mm).
4. Gegarandeerde testpunten
   • P1.5/50 en/of P1.7/50 grenswaarden, testnorm, toestand van het monster (geschuurd vs. gegloeid).
5. Lamineringsspecifieke details
   • Vereiste lamineerfactor.
   • Braamhoogte, vlakheid, coatingtype, gloeiroute.
6. Verificatieplan
   • Hoe je binnenkomende coils of laminaatstapels gaat bemonsteren (frequentie, lotgrootte, testmethode).

Als een van deze vakjes leeg is, zal de kernverlies- vs. fluxdichtheidscurve dit later meestal voor je invullen in de vorm van onverwachte watts.

10. FAQ: Kernverlies CRGO-laminaat versus fluxdichtheid