CRGO vs. CRNGO: Elektroband für Transformatoren und Motoren richtig wählen

Jeder Transformator und jeder Elektromotor benötigt einen magnetischen Kern, und fast jeder dieser Kerne besteht aus dünnen Blechen aus Elektroband. Zwei Gruppen dominieren: kornorientiertes Elektroband (CRGO oder kurz GO) und nicht kornorientiertes Elektroband (CRNGO oder NGO). Auf dem Coil sehen sie gleich aus – sie sind jedoch für sehr unterschiedliche magnetische Aufgaben ausgelegt.

Dieser Leitfaden erklärt den Unterschied verständlich, zeigt, wie Hersteller die Leistungswerte angeben, und listet die Angaben auf, die eine Angebotsanfrage präzise machen. Er richtet sich an Einkaufsteams und Ingenieure, die den richtigen Werkstoff spezifizieren müssen, ohne ein komplettes technisches Handbuch durchzuarbeiten.

01Was Stahl zu „Elektroband“ macht

Elektroband ist mit Silizium legiertes Eisen, das zu dünnem, isoliertem Blech gewalzt wird. Das Silizium erhöht den elektrischen Widerstand des Stahls, und die geringe Dicke sowie eine Isolierbeschichtung auf jedem Blech halten Wirbelströme klein. Beides ist wichtig, weil ein Magnetkern bei Wechselstrom viele Male pro Sekunde magnetisiert und entmagnetisiert wird.

Jeder dieser Zyklen kostet etwas Energie, die als Wärme frei wird. Ingenieure nennen dies Ummagnetisierungsverlust (oder Eisenverlust); er besteht aus zwei Hauptanteilen:

• Hystereseverlust – die Energie, die für das wiederholte Ausrichten der magnetischen Domänen des Stahls nötig ist.
• Wirbelstromverlust – kleine Ströme, die im Blech selbst induziert werden. Dünnere Bleche und ein höherer spezifischer Widerstand verringern sie.

Die zweite Kerneigenschaft ist, wie leicht sich der Stahl magnetisieren lässt – seine magnetische Induktion (Flussdichte) bei einer bestimmten Feldstärke. Eine höhere Induktion ermöglicht es, den Arbeitsfluss mit weniger Strom und oft mit einem kleineren Kern zu erreichen.

02Kornorientiertes Elektroband CRGO / GO

Stahl besteht aus winzigen Kristallen, den Körnern. Bei kornorientiertem Stahl richtet eine genau gesteuerte Abfolge von Walz- und Glühschritten die meisten dieser Kristalle so aus, dass ihre Vorzugsrichtung der Magnetisierung entlang der Walzrichtung des Bandes verläuft. Das Ergebnis sind sehr geringe Ummagnetisierungsverluste und hohe Induktion – allerdings nur, wenn der Fluss dieser Richtung folgt.

Genau das geschieht in einem Transformatorkern: Die Bleche werden so geschnitten und geschichtet, dass der Fluss entlang der Schenkel und Joche parallel zur Walzrichtung verläuft. Deshalb ist GO-Stahl der Standard-Kernwerkstoff für Leistungs- und Verteiltransformatoren.

Das gelieferte Herstellerhandbuch unterteilt GO-Stahl in drei Typen, die jeweils durch einen Buchstaben im Gütecode gekennzeichnet sind:

Typeinteilung gemäß dem technischen Handbuch von Baosteel für kornorientiertes Elektroband.

03Nicht kornorientiertes Elektroband CRNGO / NGO

Bei nicht kornorientiertem Stahl erhalten die Kristalle bewusst keine Vorzugsrichtung, sodass die magnetischen Eigenschaften weitgehend gleich sind, egal in welcher Richtung der Fluss das Blech durchläuft. In Walzrichtung erreicht er GO-Stahl nicht – hat aber auch keine „schwache“ Richtung.

Das ist bei rotierenden Maschinen entscheidend. In einem Motor oder Generator dreht sich das Magnetfeld mit dem Rotor, sodass die Stator- und Rotorbleche nacheinander in jeder Richtung magnetisiert werden. NGO-Stahl ist daher die übliche Wahl für Motoren, Generatoren, Kompressoren sowie viele Kleintransformatoren und Drosseln, bei denen der Flusspfad keine einfache Gerade ist.

NGO-Stahl wird üblicherweise schlussgeglüht (magnetische Eigenschaften im Werk eingestellt, stanzfertig) oder nicht schlussgeglüht (der Anwender glüht die Bleche nach dem Stanzen) geliefert. Was Sie benötigen, hängt von Ihrem eigenen Fertigungsablauf ab.

NGO-Gütedaten sind auf dieser Website noch nicht veröffentlicht. Zur CRNGO-Seite mit der Spezifikationsstruktur.

Fluss in einer Richtung spricht für kornorientierten Stahl. Ein rotierender Fluss erfordert nicht kornorientierten Stahl.

04Im direkten Vergleich

Ein qualitativer Vergleich der beiden Gruppen. Genaue Werte hängen stets von Güte, Dicke und Prüfnorm ab.

05Die Werte verstehen

Kornorientierte Güten werden anhand zweier Kennwerte verglichen, beide unter definierten Prüfbedingungen gemessen:

P1.7/50

Ummagnetisierungsverlust in W/kg bei einer Scheitelflussdichte von 1,7 T und einer Frequenz von 50 Hz. Der Wert einer Güte ist das vom Hersteller garantierte Maximum – niedriger ist besser.

B8

Magnetische Flussdichte in Tesla (T), erreicht bei einer Feldstärke von 800 A/m. Der Wert ist ein Minimum – höher ist besser.

Hersteller codieren diese Werte im Gütenamen. Im gelieferten Handbuch bedeutet B27R090: Herstellerpräfix B, Dicke 0,27 mm, Typ R (domänenverfeinert, hochpermeabel) und maximaler Ummagnetisierungsverlust 0,90 W/kg bei P1.7/50.

Im Beispiel fallen zwei Muster auf: Bei gleicher Dicke zeigen die hochpermeablen und domänenverfeinerten Typen geringere maximale Verluste und höhere minimale Induktion als der konventionelle Typ; und innerhalb eines Typs weist dünneres Material geringere Verluste auf, weil die Wirbelströme in dünnerem Blech kleiner sind. Die im Handbuch aufgeführten Standarddicken sind 0,23, 0,27, 0,30 und 0,35 mm.

06Auswahl nach Anwendung

Ausgangspunkt sind immer die Anlage sowie die Verlust- und Induktionsvorgaben des Konstrukteurs. Als allgemeine Orientierung:

Wenn Sie unsicher sind, welche Gruppe oder Güte passt, senden Sie Anwendung und Konstruktionsvorgaben mit der Anfrage – die Güte kann je Anfrage abgestimmt werden.

07Was in Ihre Angebotsanfrage (RFQ) gehört

Eine vollständige Anfrage vermeidet Rückfragen und macht Angebote vergleichbar. Geben Sie bei Elektroband an:

1. TypGO (CRGO) oder NGO (CRNGO)
2. Güte oder ZielwerteEin Gütecode oder max. Ummagnetisierungsverlust und min. Induktion
3. NormDie Norm, nach der die Güte geprüft werden soll
4. Dicke × BreiteIn mm, und ob Spalten erforderlich ist
5. Coil-ID & GewichtInnendurchmesser und maximales Coilgewicht
6. BeschichtungArt der Isolierbeschichtung, falls vorgegeben
7. MengeTonnen, und ob Teillieferungen möglich sind
8. Bestimmungsort & DokumenteHafen oder Stadt sowie mit der Sendung benötigte Dokumente

08Quellen & Quellenangabe