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。
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。
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:
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。
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。
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。
| 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
| 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 |
|---|---|---|---|---|
| B27G120 | G普通取向 | 0.27 | 1.20 | 1.80 |
| B30G120 | G普通取向 | 0.30 | 1.20 | 1.80 |
| B27P095 | P高磁感 | 0.27 | 0.95 | 1.88 |
| B30P105 | P高磁感 | 0.30 | 1.05 | 1.88 |
| B23R080 | R磁畴细化高磁感 | 0.23 | 0.80 | 1.87 |
| B27R090 | R磁畴细化高磁感 | 0.27 | 0.90 | 1.87 |
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:
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:
- 类型GO (CRGO) 或 NGO (CRNGO)
- 牌号或性能目标牌号,或最大铁损及最小磁感应强度
- 标准牌号应采用的测试标准
- 厚度 × 宽度单位 mm,并注明是否需要纵剪
- 卷内径与卷重内径及最大卷重
- 涂层绝缘涂层类型(如有指定)
- 数量吨数,以及是否可分批发运
- 目的地与单证港口或城市,以及随货所需单证
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。
