Pourquoi le noyau CRGO est-il utilisé dans les transformateurs ?

CRGO (Cold Rolled Grain Oriented, acier au silicium à grains orientés laminé à froid) les noyaux sont devenus le matériau de base dans la fabrication des transformateurs En raison de leurs propriétés matérielles uniques et de leurs performances électromagnétiques, voici les principales raisons de leur large adoption :

1. Faibles pertes en fer

• Amélioration de l’efficacité énergétique : Acier CRGOGrâce à l'ajout de silicium (3 à 4 %) et au laminage à froid, la structure granulaire directionnelle se forme, réduisant considérablement les pertes par hystérésis et par courants de Foucault. Cela permet de réduire d'environ 30 à 50 % les pertes à vide des transformateurs et, sur une exploitation à long terme, de réaliser d'importantes économies d'énergie.

• Haute résistivité : l’élément silicium augmente la résistivité de l’acier, inhibe la génération de courants de Foucault et réduit davantage la proportion d’énergie convertie en chaleur.

2. Haute perméabilité magnétique

• Conduction efficace du flux magnétique :

L'alignement directionnel des grains dans le sens de laminage crée une structure hautement orientée, permettant au flux magnétique de se propager efficacement le long d'un chemin à faible résistance. Cela réduit le besoin en courant magnétisant et améliore le rendement énergétique des transformateurs.

• Densité de flux magnétique à saturation élevée :

Les grades CRGO à haute teneur en silicium (par exemple, les grades à haute perméabilité) peuvent transporter un flux magnétique plus élevé dans des volumes plus petits, ce qui permet des conceptions de transformateurs compacts tout en maintenant les performances. Ceci est essentiel pour les systèmes électriques modernes nécessitant des solutions peu encombrantes sans compromettre la capacité.

3. Magnétostriction réduite

• Réduction du bruit et des vibrations :

La teneur en silicium optimisée et la structure granulaire de l'acier CRGO suppriment l'effet de magnétostriction (déformation du matériau due aux variations du champ magnétique). Cela réduit considérablement le bruit de fonctionnement et les vibrations mécaniques, ce qui en fait un acier idéal pour les environnements sensibles au bruit tels que les zones résidentielles, les hôpitaux ou les centres de données.

• Stabilité du matériau :

Une magnétostriction plus faible minimise également les contraintes structurelles à long terme sur le noyau, améliorant ainsi la durabilité et la fiabilité du transformateur dans des conditions de charge cyclique.

4.Facteur d'empilement élevé

• Efficacité matérielle améliorée :

La surface lisse et l'épaisseur uniforme des tôles d'acier CRGO permettent un taux d'empilement supérieur à 95 % lors de l'assemblage du noyau. Cela minimise les entrefers, optimise la structure du circuit magnétique et réduit le gaspillage de matière.

• Précision mécanique :

La cohérence dimensionnelle élevée des tôles CRGO garantit une géométrie de noyau stable, améliorant la répétabilité de fabrication et les performances opérationnelles des transformateurs haute puissance.

5. Compatibilité des processus

• Compatibilité des structures laminées :

L'acier CRGO est utilisé sous forme de tôles minces, avec des couches isolantes intercalaires (par exemple, des couches d'oxyde ou des revêtements organiques) pour isoler les tôles. Cela bloque les courants de Foucault et réduit les pertes d'énergie tout en préservant l'efficacité magnétique.

• Stabilité mécanique :

Ce matériau présente une élasticité mécanique et une résistance à la fatigue élevées, garantissant la stabilité dimensionnelle du noyau sous contrainte électromagnétique prolongée. Cette propriété prolonge la durée de vie du transformateur et réduit les besoins de maintenance, même sous des charges opérationnelles cycliques.

Inconvénients et compromis :

Bien que Acier CRGO Son coût et son poids sont environ 20 à 30 % supérieurs à ceux de l'acier au silicium classique. Ses avantages inégalés en termes d'efficacité énergétique, de longévité et de fiabilité le rendent indispensable dans les applications de transformateurs de puissance. Il est particulièrement essentiel pour :

• Transformateurs haute tension (>11 kV) :

Permet une transmission d’énergie efficace avec des pertes minimales sur des réseaux électriques étendus.

• Transformateurs de distribution à haut rendement énergétique :

Conforme aux réglementations mondiales en matière d'économie d'énergie en réduisant les coûts opérationnels du cycle de vie grâce à des pertes de noyau inférieures.

• Systèmes exigeant une précision accrue :

Offre des performances stables dans des environnements sensibles au bruit ou critiques en termes de fiabilité, tels que les centres de données, les infrastructures d'énergie renouvelable (convertisseurs solaire/éolien) et les équipements d'imagerie médicale.

Résumé:

Les noyaux CRGO minimisent les pertes magnétiques et optimisent l'efficacité magnétique grâce aux effets synergétiques de leur structure à grains orientés et de leur alliage de silicium. Cette technologie est non seulement conforme aux normes mondiales d'efficacité énergétique, mais constitue également un matériau fondamental pour l'évolution des architectures de réseaux intelligents et la décarbonisation. l'organisation des systèmes électriques.