Classificatie van siliciumstaal: graan-georiënteerde versus niet-georiënteerde kwaliteiten uitgelegd

Wat is siliciumstaal

Siliciumstaal, ook wel elektrisch staal genoemd, is een zachte magnetische legering van ijzer met 0,5-6,5% silicium. Het siliciumgehalte verhoogt de elektrische weerstand, waardoor wervelstromen en dus kernverlies bij wisselstroomtoepassingen worden verminderd. Siliciumstaal is het standaard kernmateriaal voor transformatoren, motoren, generatoren en elektromagnetische componenten, en de classificatie ervan bepaalt zowel de magnetische prestaties als de kosten van het voltooide apparaat.

Primaire classificatie: warm-gewalst versus koud-gewalst

Siliciumstaal werd oorspronkelijk geproduceerd door warmwalsen. Heetgewalst siliciumstaal heeft een losse diktecontrole, ruwe oppervlakken en een hoog kernverlies, en wordt geleidelijk geëlimineerd uit de productie van transformatoren en motoren omdat de energieprestaties niet kunnen voldoen aan de moderne efficiëntie-eisen. Koud-koudgewalst siliciumstaal verving dit in bijna elke toepassing, omdat koudwalsen een precieze stripdikte, een betere oppervlaktekwaliteit en gecontroleerde magnetische eigenschappen oplevert. Binnen koud-gewalst siliciumstaal zijn er twee families: graan-gericht en niet-gericht.

Koud-gewalst graan-georiënteerd siliciumstaal (CRGO)

Korrel{0}}georiënteerd siliciumstaal wordt zo verwerkt dat de kristalkorrels in de walsrichting zijn uitgelijnd, wat een zeer hoge permeabiliteit en laag verlies oplevert wanneer de flux langs de walsrichting stroomt. Vanwege deze directionaliteit wordt het gebruikt in transformatorkernen, waar het fluxpad zo kan worden ontworpen dat het de korrel volgt. Het wordt daarom ook wel transformator siliciumstaal genoemd. In de praktijk worden twee prestatieniveaus onderscheiden:

Conventionele korrel{0}}georiënteerde (CGO) kwaliteiten, met magnetische inductie van ongeveer 1,82 T onder standaard testomstandigheden.

Hoge magnetische inductiekwaliteiten (HiB), die ongeveer 1,92 T bereiken. Hogere inductie betekent een kleinere kern voor dezelfde flux, minder ijzerverlies en koperverlies, en lagere totale materiaalkosten van de transformator.

HiB-staal heeft de voorkeur voor transformatoren met hoge-spanning en grote- capaciteit, omdat het lagere specifieke verlies het mogelijk maakt grotere eenheden te bouwen met een acceptabele efficiëntie. De twee doorslaggevende indicatoren van korrel{3}}gericht siliciumstaal zijn magnetische inductie en specifiek totaal verlies: een hogere inductie verbetert de permeabiliteit en krimpt de kern, terwijl een lager specifiek verlies de energie die wordt verspild bij het magnetiseren van de kern gedurende de levensduur van de transformator van 20 tot 30 jaar vermindert.

Koud-gewalst niet-gericht siliciumstaal

Niet-georiënteerd siliciumstaal heeft geen voorkeurskorrelrichting, dus de magnetische eigenschappen zijn in alle richtingen binnen het plaatvlak vergelijkbaar. Dit maakt het tot het natuurlijke materiaal voor roterende machines: motoren en generatoren, waarbij de fluxrichting roteert en geen enkele walsrichting kan volgen. Niet-georiënteerde kwaliteiten worden ook gebruikt in kleine transformatoren, reactoren, relais en magnetische afscherming. Ze zijn verkrijgbaar in een breed scala aan verliesklassen en diktes (gewoonlijk 0,35 mm, 0,50 mm en 0,65 mm) om te passen bij verschillende machineontwerpen en productiemethoden.

Hoe de cijfers worden aangewezen en getest

Korrel{0}}georiënteerde kwaliteiten worden doorgaans aangeduid met hun gegarandeerde maximale specifieke totale verlies bij 1,7 T/50 Hz en hun dikte. Niet-georiënteerde kwaliteiten worden aangegeven door hun verlies bij 1,5 T / 50 Hz. Testen en meten van magnetische eigenschappen volgen de internationale serie IEC 60404, en in China zijn de overeenkomstige nationale normen de GB/T 2522-serie voor meetmethoden voor magnetische eigenschappen en de relevante productnormen voor georiënteerde en niet-georiënteerde kwaliteiten. Kopers moeten altijd verifiëren dat de opgegeven verlieswaarden worden ondersteund door gecertificeerde testcertificaten van de staalproducent.

Selectielogica in de praktijk

Veelgestelde vragen

Q1. Wat is het verschil tussen georiënteerd en niet-georiënteerd siliciumstaal?Korrel{0}}georiënteerd staal heeft uitgelijnde kristalkorrels die uitstekende eigenschappen bieden langs de walsrichting, en wordt gebruikt waar de flux één richting volgt, zoals bij transformatorkernen. Niet-georiënteerd staal is isotroop en wordt gebruikt waar de flux roteert, zoals in motor- en generatorkernen.

Vraag 2. Waarom wordt HiB-staal hoge magnetische inductie genoemd?HiB-kwaliteiten bereiken een magnetische inductie van ongeveer 1,92 T onder standaard testomstandigheden, vergeleken met ongeveer 1,82 T voor conventionele georiënteerde kwaliteiten. Door de hogere inductie kan dezelfde transformator worden gebouwd met een kleinere kern, waardoor ijzer- en koperverlies en materiaalkosten worden verminderd.

Q3. Wordt er nog steeds warmgewalst siliciumstaal gebruikt?Heet-gewalst siliciumstaal wordt grotendeels uit de moderne productie geëlimineerd vanwege het hoge kernverlies en de slechte consistentie. Koudgewalste soorten domineren nu de markt voor transformatoren, motoren en generatoren.

Q4. Wat betekenen de verliescijfers voor een siliciumstaalsoort?Dit is het gegarandeerde maximale specifieke totale verlies van het materiaal, gemeten volgens de IEC 60404-testmethoden, bij een gedefinieerde fluxdichtheid en frequentie. Korrel-georiënteerde kwaliteiten worden doorgaans gewaardeerd op 1,7 T/50 Hz, niet-georiënteerde kwaliteiten op 1,5 T/50 Hz.

Vraag 5. Kan niet-georiënteerd staal worden gebruikt in een transformatorkern?Ja, kleine transformatoren en sommige reactorontwerpen gebruiken niet-georiënteerd staal, maar korrel-gericht staal geeft minder verlies en hogere inductie bij hetzelfde gewicht in directionele-fluxontwerpen, dus het is de standaardkeuze voor distributie- en stroomtransformatoren.

Vraag 6. Welke normen bepalen de kwaliteit van siliciumstaal?Meting van magnetische eigenschappen volgt IEC 60404 (met GB/T 2522 in China) en productspecificaties volgen de overeenkomstige productnormen van de staalsoort. Bij elke zending moeten gecertificeerde testcertificaten worden meegeleverd.