CRGO Grain-Orientierter Siliziumstahl-Laminierkern für Transformatoren

Kornorientierter Siliziumstahl, allgemein als CRGO abgekürzt, ist das Standardkernmaterial für Leistungs- und Verteilungstransformatoren. Es wird verwendet, weil Siliziumstahl ein magnetisches Material mit hoher Permeabilität ist: In einer erregten Spule erzeugt es eine große magnetische Induktion, die es ermöglicht, den Transformator bei gleicher Leistung kleiner zu machen. In diesem Artikel werden die Materialeigenschaften von CRGO, seine Rolle bei der Transformatorleistung, die verfügbaren Qualitäten und die Möglichkeiten der Blechkernherstellung erläutert.

Warum Siliziumstahl für Transformatorkerne verwendet wird

CRGO-Stahl hat einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand und hohe magnetische Eigenschaften entlang der Walzrichtung. Es reduziert Kernverluste in Transformatoren und verbessert die Korrosionsbeständigkeit. Da der Kern den größten Teil des Transformators ausmacht, muss das verwendete Material für die Gesamtleistung von entscheidender Bedeutung sein. Der Eisenkern eines Transformators ist laminiert, um Wirbelströme zu reduzieren. Hierbei handelt es sich um kleine Kreisströme, die durch das sich ändernde Magnetfeld induziert werden, das durch den Wechselstrom in der ersten Spule erzeugt wird. Dünne Bleche mit einer isolierenden Beschichtung dazwischen begrenzen diese Ströme und halten den Kernverlust gering.

Materialeigenschaften

Hohe magnetische Permeabilität: Das Material trägt eine hohe magnetische Flussdichte bei geringer Magnetisierungskraft entlang der Walzrichtung, was die Effizienz der elektrischen Energieübertragung verbessert.

Geringer Kernverlust: Hysterese- und Wirbelstromverluste werden durch die Zugabe von Silizium, das den spezifischen Widerstand erhöht, und durch einen Herstellungsprozess, der die Körner in einem regelmäßigen Muster ausrichtet, minimiert.

Hoher elektrischer Widerstand: Der Siliziumgehalt reduziert die Wirbelstromerzeugung und damit den Wirbelstromverlust.

Gute mechanische Eigenschaften: Dank der hohen mechanischen Elastizität hält der Kern mechanischen Belastungen und Vibrationen stand und behält während des Betriebs eine stabile Form.

Hoher Orientierungsgrad: Die Körner sind stark in Walzrichtung ausgerichtet, was die magnetische Leistung entlang dieser Richtung optimiert.

Rolle bei der Transformatorleistung

Reduzierung des Energieverlusts: Ein geringer Kernverlust verbessert die Effizienz des Transformators, senkt die Betriebskosten und minimiert Energieverschwendung.

Verbesserung der magnetischen Flussübertragung: Eine hohe Permeabilität ermöglicht eine effiziente Umwandlung und Übertragung elektrischer Energie und einen stabilen Betrieb des Stromsystems.

Minimierung von Größe und Gewicht: Bei gleicher Nennleistung wird weniger Kernmaterial benötigt, was Platz und Kosten spart.

Reduzierung von Geräuschen und Vibrationen: Eine niedrige Magnetostriktion reduziert Geräusche und Vibrationen während des Betriebs, verbessert die Stabilität und verringert die Auswirkungen auf die Umgebung.

Verfügbare Qualitäten

In den folgenden Tabellen sind gängige, hoch{0}induktive und domänenverfeinerte Sorten von kornorientiertem Siliziumstahl mit typischen Kernverlust- und Induktionswerten bei 50 Hz aufgeführt.

Grad	Breite (mm)	Max. Kernverlust bei 1,7 T/50 Hz (W/kg)	Laminierungsfaktor (%)	Min. Induktion bei B800 (T)
23Q110	35-1200	1.10	97.2	1.82
23Q120	35-1200	1.20	97.2	1.82
27Q120	35-1200	1.20	97.5	1.82
30G120	35-1200	1.20	98.0	1.82
B23P085	35-1200	0.85	97.2	1.88
B27P100	35-1200	1.00	97.5	1.89
B20R070	35-1200	0.70	97.0	1.86
B23R085	35-1200	0.85	97.2	1.88
B27RK085	35-1200	0.85	97.5	1.89

Sorten, die mit Q beginnen, sind herkömmliche kornorientierte Typen, P-Typen sind Typen mit hoher-Induktion und R-Typen sind domänen-verfeinerte, laserbehandelte Typen mit dem geringsten Kernverlust. Bei den Werten handelt es sich um Referenzdaten und die anwendbare Güteklasse sollte für jede Transformatorkonstruktion vereinbart werden.

Möglichkeiten zur Herstellung von Laminierungskernen

Maximales Gewicht des automatisch gestapelten Kerns: 60 Tonnen.

Maximales Gewicht des manuell gestapelten Kerns: 120 Tonnen.

Spaltbegrenzung an der Verbindungsstelle: weniger als 1 mm.

Genauigkeit der Fensterhöhe: plus oder minus 1 mm.

Genauigkeit der Fensterbreite: plus oder minus 1 mm.

Typische Anwendungen

Leistungstransformatoren für die Übertragung und Verteilung, von großen Einheiten bis hin zu kleinen und mittleren Verteilungstransformatoren.

Elektronische Transformatoren wie Schaltnetzteiltransformatoren, Audiotransformatoren und Impulstransformatoren.

Reaktoren, Motoren, Generatoren, Instrumententransformatoren und magnetische Verstärker.

Häufig gestellte Fragen

Q1. Was bedeutet CRGO?

CRGO steht für kalt{{0}gewalzten korn-orientierten Siliziumstahl. Die Körner sind in Walzrichtung ausgerichtet, um die magnetische Permeabilität zu maximieren und den Kernverlust entlang dieser Richtung zu minimieren.

Q2. Warum ist der Transformatorkern laminiert?

Das Laminieren des Kerns in dünne Bleche mit isolierenden Beschichtungen unterbricht den Weg der durch das magnetische Wechselfeld induzierten Wirbelströme, wodurch Wirbelstromverluste und Erwärmung reduziert werden.

Q3. Was ist der Unterschied zwischen herkömmlichen und hoch-Induktionsgraden?

Sorten mit hoher -Induktion wie B23P085 bieten geringere Kernverluste und eine höhere magnetische Induktion als herkömmliche Sorten wie 23Q120, was die Kerngröße und das Gewicht des Transformators reduziert.

Q4. Was ist Domain-Verfeinerung?

Domänenverfeinerte Qualitäten werden mit einem Laser oder einem anderen Verfahren behandelt, um die magnetischen Domänen zu unterteilen, was den Hystereseverlust weiter reduziert. Diese Qualitäten weisen die niedrigsten Kernverlustwerte auf.

F5. Was ist ein Laminierungsfaktor?

Der Laminierungsfaktor ist das Verhältnis des tatsächlichen magnetischen Querschnitts zum geometrischen Querschnitt des Kernstapels. Höhere Werte deuten auf dünnere Isolierbeschichtungen und einen effektiveren Kern hin.

F6. Wie groß kann ein Blechkern hergestellt werden?

Mit der automatischen Stapelung können Kerne bis zu 60 Tonnen und manuell gestapelte Kerne bis zu 120 Tonnen hergestellt werden, mit Verbindungsabständen unter 1 mm und einer Fenstergenauigkeit von plus/minus 1 mm.