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CRGO 与 CRNGO:如何为变压器和电机选择电工钢

晶粒取向如何改变磁性能,变压器铁芯与旋转电机为何选用不同类型——以及询价时应提供哪些信息。

1 Quantum 编辑团队 (占位)日期待定阅读约 8 分钟入门 – 中级
夕阳下的架空输电铁塔
电力传输 · 示意照片
本文内容 8 个章节
  1. 钢材为何称为“电工”钢
  2. 取向电工钢 (CRGO / GO)
  3. 无取向电工钢 (CRNGO / NGO)
  4. 对比一览
  5. 如何解读数值
  6. 按应用选材
  7. 询价单 (RFQ) 应包含哪些内容
  8. 资料来源与出处

每台变压器和每台电机都依赖磁性铁芯,而这些铁芯几乎都由薄的电工钢片叠制而成。主流产品分为两大类:取向电工钢(CRGO,简称 GO)和无取向电工钢(CRNGO,简称 NGO)。两者成卷时外观相似,但其设计用途在磁性能方面截然不同。

本指南以通俗语言解释两者的区别,说明制造商如何描述产品性能,并列出使询价更准确所需的信息。本文面向需要正确选材、又无需通读整本技术手册的采购团队和工程师。

要点摘要

  • GO 针对单一方向(即轧制方向)的磁通进行了优化,适用于变压器铁芯。
  • NGO 在各个方向上的性能相近,适用于电动机和发电机中的旋转磁场。
  • 对于 GO,采购商通常在规定厚度下比较最大铁损和最小磁感应强度。

01钢材为何称为“电工”钢

电工钢是在铁中加入硅并轧制成带绝缘层的薄板。硅可提高钢的电阻率,而薄规格加上每片钢板表面的绝缘涂层,可将涡流控制在较小范围。这两点都很重要,因为铁芯在通交流电时,每秒要经历多次磁化和退磁。

每一次循环都会消耗少量能量,并以热量形式释放。工程师称之为铁损,主要由两部分组成:

  • 磁滞损耗——反复改变钢中磁畴取向所需的能量。
  • 涡流损耗——钢片内部感应产生的小电流。钢片越薄、电阻率越高,涡流损耗越小。

另一项关键性能是钢材被磁化的难易程度,即在给定磁场强度下的磁感应强度(磁通密度)。磁感应强度越高,设计人员就能以更小的电流达到工作磁通,铁芯往往也可以更小。

02取向电工钢 CRGO / GO

钢由微小的晶体(即晶粒)构成。在取向电工钢中,通过严格控制的轧制和退火工序,使大部分晶粒排列一致,其易磁化方向沿钢带的轧制方向分布。因此,当磁通沿该方向流动时,铁损极低、磁感应强度高——但仅限于该方向。

这正是变压器铁芯中的情况:钢带经剪切、叠装后,磁通沿铁芯柱和铁轭、平行于轧制方向流动。因此,取向电工钢是电力变压器和配电变压器的标准铁芯材料。

变电站户外电力变压器
变压器是取向电工钢的主要应用:铁芯中的磁路可以沿轧制方向分布。 示意照片

所提供的制造商手册将取向电工钢分为三类,每类以牌号中的一个字母标识:

G普通取向基础取向电工钢产品。
P高磁感晶粒取向更加集中,磁感应强度更高,铁损更低。
R磁畴细化高磁感通过进一步的表面处理细化磁畴,进一步降低铁损。

类型划分依据 Baosteel 取向电工钢技术手册。

03无取向电工钢 CRNGO / NGO

在无取向电工钢中,晶粒有意不形成择优取向,因此无论磁通以哪个方向穿过钢片,其磁性能基本相同。它在轧制方向上的性能不及取向电工钢,但也没有“薄弱”方向。

这一点在旋转电机中十分关键。在电动机或发电机中,磁场随转子旋转,定子和转子叠片会依次在各个方向上被磁化。因此,无取向电工钢通常用于电动机、发电机、压缩机,以及磁路并非简单直线的众多小型变压器和扼流圈。

安装在设备上的工业电动机
电动机和发电机中存在旋转磁场,因此叠片需要在各个方向上具有相近的性能。 示意照片

无取向电工钢通常以全工艺状态供货(磁性能已在钢厂形成,可直接冲片),或以半工艺状态供货(用户在冲片后对叠片进行退火)。选择哪一种取决于您自身的生产工艺。

本网站尚未发布无取向电工钢牌号数据。规格结构请参见 CRNGO 页面。

磁通沿单一方向流动时宜选用取向电工钢;磁通旋转时则需选用无取向电工钢。

本指南所依据的经验法则

04对比一览

两类产品的定性比较。具体数值始终取决于牌号、厚度及测试标准。

取向与无取向电工钢对比
项目取向 · CRGO / GO无取向 · CRNGO / NGO
晶粒结构沿轧制方向排列无择优取向
磁性能沿轧制方向最佳各方向相近
磁路固定,沿钢带方向旋转或方向变化
典型设备电力及配电变压器、电抗器电动机、发电机、压缩机
采购商比较的指标最大铁损 P1.7/50 · 最小磁感应强度 B8按适用标准测定的铁损及磁极化强度
典型供货形式卷材或纵剪卷,带绝缘涂层卷材或纵剪卷,带绝缘涂层

05如何解读数值

取向电工钢牌号主要通过两项关键指标进行比较,均在规定测试条件下测得:

P1.7/50
铁损,单位为 W/kg,在峰值磁通密度 1.7 T、频率 50 Hz 条件下测得。牌号所标数值为制造商保证的最大值——越低越好。
B8
磁通密度,单位为特斯拉 (T),在磁场强度 800 A/m 下测得。该数值为最小值——越高越好。

制造商将这些数值编入牌号中。在所提供的手册中,B27R090 的含义为:制造商前缀 B,厚度 0.27 mm,类型 R(磁畴细化高磁感),P1.7/50 下最大铁损 0.90 W/kg。

示例牌号 · 取向电工钢

厚度、铁损与磁感应强度

示例版式 · 参考数据(Baosteel 取向电工钢手册)· 需审批
取向电工钢示例牌号及其厚度、最大铁损和最小磁感应强度——参考数据出自 Baosteel 取向电工钢手册
牌号类型厚度 mm最大铁损
P1.7/50 W/kg
最小磁感应强度
B8 T
B27G120G普通取向0.271.201.80
B30G120G普通取向0.301.201.80
B27P095P高磁感0.270.951.88
B30P105P高磁感0.301.051.88
B23R080R磁畴细化高磁感0.230.801.87
B27R090R磁畴细化高磁感0.270.901.87
测试依据:GB/T 3655-2008 (G, P) · GB/T 13789-2008 (R)。仅为参考值,并非 1 Quantum 的产品规格。完整牌号技术数据表

示例数据呈现两个规律:在同一厚度下,高磁感型和磁畴细化型的最大铁损低于普通取向型,最小磁感应强度高于普通取向型;在同一类型中,材料越薄铁损越低,因为薄钢片中的涡流更小。手册列出的标准厚度为 0.23、0.27、0.30 和 0.35 mm。

06按应用选材

选材始终以设备及设计工程师的铁损和磁感应强度目标为出发点。一般参考如下:

GO电力及配电变压器磁通沿钢带方向流动的叠片式或卷绕式铁芯。
GO电抗器与调压器制造商手册中列为取向电工钢的应用。
GO互感器用于计量与保护的电流互感器及电压互感器。
GO大型电机制造商手册中列为取向电工钢的应用领域。
NGO电动机与发电机处于旋转磁场中的定子及转子叠片。
NGO压缩机与小型电机家电、暖通空调及通用电机铁芯。

如不确定适用哪一类或哪个牌号,请在询价时提供应用场景及设计目标——牌号可在每次询价中协商确定。

07询价单 (RFQ) 应包含哪些内容

完整的询价可减少反复沟通,并使各方报价具有可比性。电工钢询价请包含以下信息:

  1. 类型GO (CRGO) 或 NGO (CRNGO)
  2. 牌号或性能目标牌号,或最大铁损及最小磁感应强度
  3. 标准牌号应采用的测试标准
  4. 厚度 × 宽度单位 mm,并注明是否需要纵剪
  5. 卷内径与卷重内径及最大卷重
  6. 涂层绝缘涂层类型(如有指定)
  7. 数量吨数,以及是否可分批发运
  8. 目的地与单证港口或城市,以及随货所需单证
准备好发送您的规格了吗?询价表单包含上述各项信息的填写栏。
询价

08资料来源与出处

Baosteel — 取向电工钢技术手册。上文所引用的类型划分 (G / P / R)、示例牌号数值、标准厚度、测试依据及应用领域均出自该手册。相关数值作为参考数据转载,发布前须经审批。

本文的一般性说明仅供参考学习,不构成产品规格。实际供应的牌号及其保证值,以每次询价确认为准。

作者

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