Doorlaatbaarheid van CRGO-laminaten en B-H-curve: hoe de gegevens te interpreteren

Als je CRGO lamineerstapels of transformatorkernontwerpen goedkeurt, besteedt u waarschijnlijk meer tijd dan u zou willen aan het bekijken van B-H-curves en "µ"-tabellen. De basis is duidelijk. Het lastige is om datasheet-curves om te zetten in aankoopbeslissingen en praktische marges.

Deze gids houdt de theorie kort en blijft dicht bij wat er werkelijk verandert als je de ene lamineerstapel boven de andere kiest.

1. Waar de B-H curve op het CRGO gegevensblad echt vandaan komt

De meeste CRGO B-H en doorlaatbaarheidsgetallen die je ziet in lamineeroffertes komen van:

• Stripmonsters getest in een Epstein-frame volgens IEC / JIS / ASTM-normen
• Alleen lengterichting (rolrichting)
• Spanningsarmgloeien voor de meting
• Eén of twee vaste fluxdichtheden, meestal 1,5 T en/of 1,7 T, bij 50 of 60 Hz

POSCO, JFE, Nippon Steel en anderen vermelden precies dit in hun catalogi: kernverlies en inductie worden gemeten na spanningsarmgloeien, voornamelijk langs de walsrichting, en worden meestal vermeld als W15/50 of W17/50 (verlies bij 1,5 T of 1,7 T, 50 Hz).

Dus de "vloeiende" B-H curve die je ziet is:

• Eendimensionaal (geen hoeken, geen voegen)
• Perfecte uitlijning van de korrel
• Geen stansbramen
• Geen klemdruk, geen tankspanningen
• Geen kieren behalve de geïdealiseerde Epstein-verbindingen

Geschikt voor het vergelijken van staal. Niet hetzelfde als een gestapelde kern.

2. Doorlaatbaarheid van CRGO: materiaal µ vs stapel µ

Ontwerptools hebben het meestal over materiaal relatieve permeabiliteit µr of initiële permeabiliteit. Datasheets tonen ofwel:

• µ bij een bepaalde H (bijvoorbeeld bij 800 A/m)
• Of een "effectieve" µ tussen twee punten op de B-H-curve

Hi-B-kwaliteiten kunnen µ-waarden vertonen van ver boven 30 000 in de walsrichting.

Maar wat je eigenlijk bouwt is een stapel:

• Elk vel heeft een isolerende coating
• Je hebt step-lap of verstekverbindingen
• Er zitten luchtgaten tussen de pakketten
• Stansen en buigen voegen spanning toe
• Stapelfactor ligt ergens rond 95-97 %, soms minder als de braamcontrole slecht is

Dat betekent dat de effectieve µ van de lamineringsstapel is altijd lager dan het materiaal µ. Hoeveel lager hangt af van:

• Laagdikte en consistentie
• Druk
• Ontwerp van de verbinding (step-lap vs butt)
• Snijden en gloeien
• Of de korrelrichting wordt gerespecteerd bij elke ledemaat en elk juk

Als je leveranciers alleen vergelijkt op basis van catalogus µ, vergelijk je iets dat je nooit echt in bedrijf zult zien.

3. Hoe lees je de B-H curve bij het kiezen van CRGO laminaatstapels?

Ingenieurs weten dat de B-H curve gewoon B versus H met hysterese is. De vraag hier is: op welke delen van die curve moet u uw laminaat kopen?

Gebruik dit als een snelle leesvolgorde.

3.1 Controleer eerst het testpunt en de notatie

• W15/50 = kernverlies bij 1.5 T, 50 Hz
• W17/50 = kernverlies bij 1.7 T, 50 Hz

Als de ene leverancier W15/50 opgeeft en de andere W17/50, of 50 Hz en 60 Hz door elkaar gebruikt, kun je hun curves niet rechtstreeks vergelijken. Bepaal één referentieconditie (vaak 1,5 T, 50 Hz voor distributietransformatoren) en vraag iedereen om gegevens voor dat punt te leveren.

Bekijk ook:

• Of waarden "gegarandeerd maximum" of "typisch" zijn
• Of de curve voor of na spanningsarm gloeien is
• Of het nu longitudinaal, transversaal of een mix van beide richtingen is

Zonder dit zegt het mooiste B-H plot je heel weinig.

3.2 Lijn de curve uit met uw werkelijke werking B

De meeste moderne Hi-B CRGO kwaliteiten werken rond 1,7-1,9 T in de walsrichting, met kernverliezen rond 0,7-1,0 W/kg bij 1,5 T, 50 Hz voor dunnere diktes (0,23-0,27 mm).

Je ontwerp kan op:

• 1,5-1,6 T voor conservatieve distributieontwerpen
• 1,7-1,8 T in compactere vermogenstransformatoren
• Lokale pieken hoger bij gewrichten

Als je naar een B-H curve kijkt:

1. Markeer je nominale B op de curve.
2. Kijk welke H het materiaal op dat moment nodig heeft.
3. Converteer die H naar magnetiserende stroom en vergelijk met je nullaststroombudget.

Als je bedrijf B op het zeer steile deel van de curve zit, zet je in op strakke productiecontrole. Sommige projecten kunnen dat accepteren. Veel utiliteitsspecificaties kunnen dat niet.

3.3 Let op de breedte van de hysteresislus, niet alleen op enkele µ-getallen

De gebied binnen de B-H lus houdt rechtstreeks verband met hysteresisverlies. Groter oppervlak, hoger kernverlies bij dezelfde B en frequentie.

Twee staalsoorten kunnen een vergelijkbare µ hebben bij 1,7 T maar zeer verschillende lusvormen:

• Smalle lus: lager hystereseverlies, lager nullastverlies
• Brede lus: meer verlies, meer verwarming voor dezelfde flux

Als je alleen µ of een paar verliesnummers ziet, vraag de leverancier dan om:

• Een familie van B-H lussen bij verschillende piek B
• Of op zijn minst verlies versus B curves, niet alleen twee vaste punten

Het is de vorm die je iets vertelt over het gedrag tijdens inschakelpieken, overbekrachtiging en werking buiten de frequentie, niet één permeabiliteitsgetal.

4. Typische cijfers op CRGO gegevensblad vs. stapelrealiteit

Hier is een compacte manier om de algemene getallen te lezen waar kopers en ingenieurs over discussiëren.

Tabel 1 - Aflezen van CRGO B-H en doorlaatbaarheidsgegevens voor lamineringsstapelbesluiten

*Ranges zijn slechts indicatief en moeten gecontroleerd worden aan de hand van het actuele gegevensblad van de molen en uw eigen ontwerpregels.

5. Waarom je gemeten B-H-curve nooit overeenkomt met de brochure

Zelfs met hetzelfde staal zal de gemeten magnetisatiestroom of kernverlies afwijken van de "officiële" B-H-curves. Belangrijkste redenen:

1. Spanning door ponsen en buigen Korrelgeoriënteerd staal is erg gevoelig voor mechanische spanning; ponsen, buigen en zelfs klemmen veranderen de domeinstructuren en verminderen de permeabiliteit.
2. Verlies van voordelen van domeinverfijning Domein-geraffineerd CRGO vertoont minder verlies en een hogere permeabiliteit, maar herhaald spanningsarm gloeien en ruwe behandeling kunnen een deel van dat voordeel tenietdoen.
3. Anisotropie en fouten in de korrelrichting Magnetische eigenschappen in de dwarsrichting zijn veel slechter dan langs de rol; een laminaat de verkeerde kant opdraaien in een balk of juk kan stack µ in dat gebied bederven.
4. Ontwerp van voegen en kieren Stapsgewijze overlapverbindingen verminderen plaatselijke verzadiging en verlies, maar alleen als de overlapstap, overlaplengte en snijtolerantie worden gerespecteerd. Slechte controle opent plaatselijk de B-H lus en creëert hot spots.
5. Coating en stapelfactor Een extra dikke coating of bramen verlagen de stapelfactor en zorgen voor een effectievere luchtspleet. Dat verschuift je hele werkpunt naar een hogere H voor dezelfde B.

Als je nooit testrapporten van verkopers ziet op echte laminaatstapels, maar alleen op kaal staal, dan mis je het belangrijkste deel.

6. Een eenvoudige workflow: ingenieur + inkoop lezen dezelfde B-H gegevens

Je hebt geen ingewikkelde routine nodig. Een korte checklist die zowel engineering als inkoop kunnen gebruiken is meestal voldoende.

Stap 1 - Vergrendel de referentieconditie

• Kies één referentie: bijvoorbeeld P1,5/50 en B-H-curve tot 1,8 T bij 50 Hz.
• Vraag elke leverancier om gegevens in die exacte vorm te leveren, met genoteerde testmethode en norm

Dit neemt de helft van de verwarring weg.

Stap 2 - Teken je ontwerppunt op elke B-H-curve

• Zet je nominale B en over-excitatie B (zeg 110-120 % spanning) op de verkoperscurve
• Let op de corresponderende H en schat de magnetiserende stroom
• Markeer een staal waar je maximale B al heel dicht bij verzadiging ligt.

Inkoop hoeft niet te rekenen; ze hebben alleen een eenvoudige "OK / strak / riskant"-tag van het ontwerpteam nodig.

Stap 3 - Verliescurves vergelijken over de hele werkingsband

Vraag in plaats van slechts P1,5/50 om verlies versus B tot je maximale flux. Dan, voor elke kandidaat staal:

• Controleverlies bij nominaal B
• Controleverlies bij overbekrachtiging B
• Vraag of deze waarden "gegarandeerd maximum" of "typisch" zijn.

Soms gedraagt een staal met een iets hoger datasheet-verlies bij 1,5 T zich beter in de 1,6-1,7 T-band waar je kern echt draait.

Stap 4 - Vraag om testresultaten op stapniveau

Vraag de lamineerleverancier om minstens één referentiekernmaat:

• Nullastverlies en magnetiseringsstroom bij nominale spanning
• Gemeten stapelfactor
• Foto's of tekeningen van het werkelijke step-lap patroon en de opbouw van de ledematen

Dit zegt meer over hun ponsen, ontbramen en assemblage dan welke B-H curve dan ook.

Stap 5 - Bevries een "gegevensblad voor stapels", niet alleen voor staal

Zodra je een leverancier hebt gekozen, leg je je interne specificaties vast:

• Kwaliteit en dikte
• Streef P1,5/50 en P1,7/50 grenswaarden
• Minimale stapelfactor
• Type verbinding en snijtoleranties
• Vereist stack-level verlies en stroom voor een of twee referentieontwerpen

Vervolgens kan het inkoopteam toekomstige RFQ's vergelijken met deze specificaties zonder elke keer opnieuw het magnetische huiswerk te doen.

7. FAQ: B-H krommen, permeabiliteit en CRGO laminaatstapels