CRGO ou CRNGO : choisir l’acier électrique pour transformateurs et moteurs

Chaque transformateur et chaque moteur électrique repose sur un noyau magnétique, et presque tous ces noyaux sont constitués de fines tôles d’acier électrique. Deux familles dominent : l’acier à grains orientés (CRGO, ou simplement GO) et l’acier à grains non orientés (CRNGO, ou NGO). Ils se ressemblent en bobine — mais ils sont conçus pour des fonctions magnétiques très différentes.

Ce guide explique la différence en termes simples, montre comment les fabricants décrivent les performances et liste les informations qui rendent une demande de devis précise. Il s’adresse aux équipes achats et aux ingénieurs qui doivent spécifier le bon matériau sans se plonger dans un manuel technique complet.

01Ce qui rend un acier « électrique »

L’acier électrique est un fer allié au silicium et laminé en tôle mince isolée. Le silicium augmente la résistivité électrique de l’acier, tandis que la faible épaisseur et le revêtement isolant de chaque tôle limitent les courants induits. Ces deux aspects sont essentiels, car un noyau magnétique est aimanté et désaimanté de nombreuses fois par seconde lorsqu’il est parcouru par un courant alternatif.

Chacun de ces cycles consomme un peu d’énergie, dissipée sous forme de chaleur. Les ingénieurs appellent cela les pertes fer (ou pertes magnétiques), qui comprennent deux composantes principales :

• Pertes par hystérésis — l’énergie nécessaire pour réaligner sans cesse les domaines magnétiques de l’acier.
• Pertes par courants de Foucault — de petits courants induits dans la tôle elle-même. Des tôles plus minces et une résistivité plus élevée les réduisent.

L’autre propriété essentielle est la facilité avec laquelle l’acier s’aimante — son induction magnétique (densité de flux) pour une intensité de champ donnée. Une induction plus élevée permet au concepteur d’atteindre le flux de travail avec moins de courant et, souvent, un noyau plus petit.

02Acier électrique à grains orientés CRGO / GO

L’acier est constitué de minuscules cristaux, ou grains. Dans l’acier à grains orientés, une séquence rigoureusement maîtrisée d’étapes de laminage et de recuit aligne la plupart de ces cristaux de sorte que leur direction de plus facile aimantation suive le sens de laminage de la bande. Il en résulte des pertes fer très faibles et une induction élevée — mais seulement lorsque le flux suit cette direction.

C’est précisément le cas dans un noyau de transformateur : les bandes sont découpées et empilées de sorte que le flux circule le long des colonnes et des culasses, parallèlement au sens de laminage. C’est pourquoi l’acier GO est le matériau de noyau standard des transformateurs de puissance et de distribution.

Le manuel du fabricant fourni classe l’acier GO en trois types, chacun identifié par une lettre dans le code de nuance :

Classification des types telle que décrite dans le manuel technique Baosteel sur l’acier électrique à grains orientés.

03Acier électrique à grains non orientés CRNGO / NGO

Dans l’acier à grains non orientés, les cristaux sont volontairement laissés sans direction privilégiée, de sorte que les propriétés magnétiques sont sensiblement les mêmes quel que soit le sens du flux dans la tôle. Il ne peut égaler l’acier GO dans le sens de laminage — mais il n’a pas non plus de direction « faible ».

C’est déterminant dans les machines tournantes. Dans un moteur ou un générateur, le champ magnétique tourne avec le rotor, si bien que les tôles du stator et du rotor sont aimantées successivement dans toutes les directions. L’acier NGO est donc le choix habituel pour les moteurs, générateurs, compresseurs ainsi que de nombreux petits transformateurs et selfs dont le chemin de flux n’est pas une simple ligne droite.

L’acier NGO est couramment livré entièrement traité (propriétés magnétiques obtenues à l’usine, prêt au découpage) ou semi-traité (l’utilisateur recuit les tôles après découpage). Le choix dépend de votre propre procédé de production.

Les données des nuances NGO ne sont pas encore publiées sur ce site. Consultez la page CRNGO pour la structure de spécification.

Un flux qui circule dans une seule direction appelle un acier à grains orientés. Un flux tournant appelle un acier à grains non orientés.

04Comparaison

Comparaison qualitative des deux familles. Les valeurs exactes dépendent toujours de la nuance, de l’épaisseur et de la norme d’essai.

05Lire les valeurs

Les nuances à grains orientés se comparent sur deux valeurs principales, toutes deux mesurées dans des conditions d’essai définies :

P1.7/50

Pertes fer, en W/kg, à une induction de crête de 1,7 T et une fréquence de 50 Hz. La valeur d’une nuance est le maximum garanti par le fabricant — plus elle est basse, mieux c’est.

B8

Densité de flux magnétique, en tesla (T), atteinte pour une intensité de champ de 800 A/m. La valeur est un minimum — plus elle est élevée, mieux c’est.

Les fabricants intègrent ces valeurs dans le nom de la nuance. Dans le manuel fourni, B27R090 se lit ainsi : préfixe fabricant B, épaisseur 0,27 mm, type R (haute induction à domaines affinés) et pertes fer maximales de 0,90 W/kg à P1.7/50.

Deux tendances ressortent de l’exemple : à épaisseur égale, les types haute induction et à domaines affinés présentent des pertes maximales plus faibles et une induction minimale plus élevée que le type conventionnel ; et, au sein d’un même type, un matériau plus mince présente des pertes plus faibles, car les courants de Foucault sont plus faibles dans une tôle plus mince. Les épaisseurs standard indiquées dans le manuel sont 0,23, 0,27, 0,30 et 0,35 mm.

06Choisir selon l’application

Le point de départ est toujours l’équipement et les objectifs de pertes et d’induction de l’ingénieur concepteur. À titre d’orientation générale :

Si vous ne savez pas quelle famille ou quelle nuance convient, indiquez l’application et vos objectifs de conception dans votre demande — la nuance peut être convenue au cas par cas.

07Que mettre dans votre demande de devis (RFQ)

Une demande complète évite les allers-retours et rend les devis comparables. Pour l’acier électrique, indiquez :

1. TypeGO (CRGO) ou NGO (CRNGO)
2. Nuance ou objectifsUn code de nuance, ou les pertes fer max. et l’induction min.
3. NormeLa norme selon laquelle la nuance doit être testée
4. Épaisseur × largeurEn mm, en précisant si un refendage est nécessaire
5. Diamètre intérieur et poids de bobineDiamètre intérieur et poids maximal de bobine
6. RevêtementType de revêtement isolant, s’il est spécifié
7. QuantitéTonnage, et possibilité ou non d’expéditions fractionnées
8. Destination et documentsPort ou ville, et documents requis à l’expédition

08Sources et attribution