--- title: "Elektrotechnické oceli: jakosti, magnetické vlastnosti a…" description: "Porovnejte jakosti elektrotechnických ocelí, magnetické vlastnosti, normy a řízení ztrát v jádře pro účinná jádra transformátorů a motorů." canonical: https://steelequivalents.com/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e language: cs robots: index, follow og_type: article type: wiki-article language_alternates: en: https://steelequivalents.com/wiki/steel-families/electrical-steels-grades-magnetic-properties-and-core-loss-control.md cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e.md de: https://steelequivalents.com/de/wiki/stahlgruppen/elektrobleche-güten-magnetische-eigenschaften-und-kontrolle-der-kernverluste.md es: https://steelequivalents.com/es/wiki/familias-de-aceros/aceros-eléctricos-grados-propiedades-magnéticas-y-control-de-las-pérdidas-en-el-núcleo.md fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/familles-d-aciers/aciers-électriques-nuances-propriétés-magnétiques-et-maîtrise-des-pertes-fer.md hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/acélcsaládok/villamos-acélok-minőségek-mágneses-tulajdonságok-és-a-magveszteség-szabályozása.md it: https://steelequivalents.com/it/wiki/famiglie-di-acciai/acciai-elettrici-qualità-proprietà-magnetiche-e-controllo-delle-perdite-nel-nucleo.md nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/staalgroepen/elektrostaalsoorten-kwaliteiten-magnetische-eigenschappen-en-beheersing-van-kernverliezen.md pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/grupy-stali/stale-elektrotechniczne-gatunki-właściwości-magnetyczne-i-kontrola-strat-w-rdzeniu.md pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/famílias-de-aço/aços-elétricos-classes-propriedades-magnéticas-e-controlo-das-perdas-no-núcleo.md ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/группы-сталей/электротехнические-стали-марки-магнитные-свойства-и-контроль-потерь-в-сердечнике.md tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/çelik-grupları/elektrik-çelikleri-kaliteler-manyetik-özellikler-ve-nüve-kayıplarının-kontrolü.md zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/钢材分类/电工钢-牌号-磁性能与铁芯损耗控制.md ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/鋼種の分類/電磁鋼板-種類-磁気特性-鉄損の制御.md ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/مجموعات-الفولاذ/الفولاذ-الكهربائي-الدرجات-والخصائص-المغناطيسية-والتحكم-في-فاقد-القلب.md ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/강종-계열/전기강판-등급-자기적-특성-및-철심-손실-제어.md pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/famílias-de-aços/aços-elétricos-classes-propriedades-magnéticas-e-controle-das-perdas-no-núcleo.md hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/स्टील-समूह/विद्युत-इस्पात-ग्रेड-चुंबकीय-गुणधर्म-और-कोर-हानि-नियंत्रण.md content_hash: sha256:4f298b8f7a33309c0444cee8e4c0dbf85dd05bacf886e657f187c7d5541bee0c generated: 2026-09-26 --- > **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page, > served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML. > Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e > Canonical URL: https://steelequivalents.com/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e > Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi > Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything > below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. Compare it to detect a real > content change; `generated` moves on every render and is not a change signal. ![Elektrotechnické oceli: jakosti, magnetické vlastnosti a řízení ztrát v jádře](/images/uploads/3561eeb2-22ea-480b-bc22-8fd06ca693af/wiki-hero-electrical-steel-laminations-assembled-into-a-transformer-core-beside-a-motor-st-1920x823.jpg) Skupiny ocelí # Elektrotechnické oceli: jakosti, magnetické vlastnosti a řízení ztrát v jádře Porovnejte jakosti elektrotechnických ocelí, magnetické vlastnosti, normy a řízení ztrát v jádře pro účinná jádra transformátorů a motorů. ![Portrét Anderse Bergströma, reportéra ocelářského průmyslu](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg) **[Anders Bergström](/cs/novinky/autor/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Skupiny ocelí 60+ min čtení Aktualizováno 14. 8. 2026 Ověřeno odbornou literaturou Na této stránceNa této stránce - [Co je elektrotechnická ocel — a co vám název jakosti neřekne](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#co-je-elektrotechnická-ocel-a-co-vám-název-jakosti-neřekne "Co je elektrotechnická ocel — a co vám název jakosti neřekne") - [Tři materiálové třídy: neorientovaná, ocel s orientovanými zrny a polozpracovaná ocel](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#tři-materiálové-třídy-neorientovaná-ocel-s-orientovanými-zrny-a-polozpracovaná-ocel "Tři materiálové třídy: neorientovaná, ocel s orientovanými zrny a polozpracovaná ocel") - [Jak normy ASTM a IEC organizují třídy elektrotechnických plechů](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#jak-normy-astm-a-iec-organizují-třídy-elektrotechnických-plechů "Jak normy ASTM a IEC organizují třídy elektrotechnických plechů") - [Neorientovaná elektroocel: jakosti, zpracování a magnetické použití](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#neorientovaná-elektroocel-jakosti-zpracování-a-magnetické-použití "Neorientovaná elektroocel: jakosti, zpracování a magnetické použití") - [Elektrotechnická ocel s orientovanými zrny a Gossova textura](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#elektrotechnická-ocel-s-orientovanými-zrny-a-gossova-textura "Elektrotechnická ocel s orientovanými zrny a Gossova textura") - [Křemík, hliník, uhlík a metalurgie magnetických ztrát](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#křemík-hliník-uhlík-a-metalurgie-magnetických-ztrát "Křemík, hliník, uhlík a metalurgie magnetických ztrát") - [Rozklad ztrát v jádře: hystereze, vířivé proudy a nadměrné ztráty](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#rozklad-ztrát-v-jádře-hystereze-vířivé-proudy-a-nadměrné-ztráty "Rozklad ztrát v jádře: hystereze, vířivé proudy a nadměrné ztráty") - [Tloušťka, laminování a izolační povlaky jako prostředky ke snížení ztrát](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#tloušťka-laminování-a-izolační-povlaky-jako-prostředky-ke-snížení-ztrát "Tloušťka, laminování a izolační povlaky jako prostředky ke snížení ztrát") - [Magnetické zkoušení: Epsteinova metoda, metoda s jednotlivým plechem a jednosměrné metody](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#magnetické-zkoušení-epsteinova-metoda-metoda-s-jednotlivým-plechem-a-jednosměrné-metody "Magnetické zkoušení: Epsteinova metoda, metoda s jednotlivým plechem a jednosměrné metody") - [Jak číst označení jakosti nebo technický list, aniž by došlo k nesprávné interpretaci](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#jak-číst-označení-jakosti-nebo-technický-list-aniž-by-došlo-k-nesprávné-interpretaci "Jak číst označení jakosti nebo technický list, aniž by došlo k nesprávné interpretaci") - [Výrobní proměnné, které mění magnetické vlastnosti](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#výrobní-proměnné-které-mění-magnetické-vlastnosti "Výrobní proměnné, které mění magnetické vlastnosti") - [Navrhování jader transformátorů a elektrických strojů s ohledem na chování materiálu](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#navrhování-jader-transformátorů-a-elektrických-strojů-s-ohledem-na-chování-materiálu "Navrhování jader transformátorů a elektrických strojů s ohledem na chování materiálu") - [Praktický rámec pro porovnávání jakostí elektrotechnických ocelí](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#praktický-rámec-pro-porovnávání-jakostí-elektrotechnických-ocelí "Praktický rámec pro porovnávání jakostí elektrotechnických ocelí") ## Co je elektrotechnická ocel — a co vám název jakosti neřekne ### Elektrotechnická ocel jako materiál magnetického obvodu Elektrotechnická ocel je skupina feromagnetických plechů a pásů navržených k vedení střídavého magnetického toku s řízenými ztrátami. Nejde o jedno chemické složení, jednu texturu ani jeden stav po zpracování. Tento materiál tvoří plechy nebo navinutý pás v motorech, generátorech, transformátorech, tlumivkách a dalších magnetických obvodech, kde se ocel musí opakovaně magnetizovat a demagnetizovat, aniž by se příliš velká část elektrické energie měnila na teplo. Tato funkce vyžaduje jiné vlastnosti než ty, které se požadují u konstrukčních ocelí. Magnetické jádro potřebuje vysokou permeabilitu při zamýšlené provozní indukci, omezené ztráty v jádře při zamýšlené frekvenci, dostatečnou mechanickou pevnost pro manipulaci a elektricky izolační povrch mezi sousedními plechy. Ocel proto prochází tavením, válcováním, žíháním, povrchovou úpravou a někdy také deformačním nebo laserovým zpracováním, aby se řídila její magnetická odezva. #### Tři třídy elektrotechnické oceli Plně zpracovaná neorientovaná Dodává se s nastaveným zamýšleným magnetickým stavem a je navržena pro relativně podobné magnetické chování v rovině plechu. Polozpracovaná neorientovaná Dodává se před konečným tepelným zpracováním uživatelem, které zlepšuje magnetické vlastnosti. Plně zpracovaná orientovaná Dodává se se silnou krystalografickou texturou, která podporuje magnetizaci přibližně ve směru válcování. Třídy elektrotechnické oceli se liší texturou, dodacím stavem a zamýšleným magnetickým obvodem. | Třída materiálu | Směrovost magnetických vlastností | Dodací stav | Typický konstrukční kontext | |---|---|---|---| | Plně zpracovaná neorientovaná | Relativně podobná odezva v rovině plechu | Konečný magnetický stav je nastaven | Točivé elektrické stroje | | Polozpracovaná neorientovaná | Relativně podobná odezva v rovině plechu po konečném zpracování | Očekává se další zpracování uživatelem | Součásti točivých strojů vyžadující konečné žíhání | | Plně zpracovaná orientovaná | Silná preference směru válcování | Před dodáním plně zpracovaná | Magnetické obvody transformátorů | Profil orientované oceli Kvalitativní profil orientované oceli: výrazné chování ve směru válcování a omezená příčná homogenita. Je třeba rozlišovat tři skupiny výrobků. Plně zpracovaná elektrotechnická ocel s neorientovanými zrny je určena k tomu, aby měla relativně podobné magnetické vlastnosti v různých směrech v rovině plechu, a proto se běžně používá v elektrických točivých strojích. Polozpracovaná elektrotechnická ocel s neorientovanými zrny se dodává s očekáváním, že k dalšímu zlepšení magnetických vlastností dojde při závěrečném žíhání prováděném uživatelem. Plně zpracovaná elektrotechnická ocel s orientovanými zrny se vyrábí s výraznou krystalografickou texturou, tradičně označovanou jako Gossova textura, takže magnetizace ve směru válcování je obzvláště výhodná. Jde o různé technické výrobky, nikoli pouze o různé body na stupnici obsahu křemíku. #### Složky ztrát v jádře - **Hysterezní ztráta** Energie rozptýlená nevratným pohybem doménových stěn během cyklické magnetizace. - **Klasická ztráta vířivými proudy** Teplo vznikající cirkulujícími proudy indukovanými uvnitř vodivého plechu. - **Nadměrná ztráta** Dodatečná dynamická ztráta související s pohybem doménových struktur a místními interakcemi. Mechanismy ztrát vysvětlují, proč se plech skládá z jednotlivých lamel. Studie Karlsruhe Institute of Technology z roku 2017 rozděluje ztráty v transformátorovém jádře na hysterezní ztráty, klasické ztráty vířivými proudy a dodatečné ztráty. Hysterezní ztráty vznikají v důsledku nevratných aspektů pohybu doménových stěn při cyklických změnách magnetického pole. Střídavý magnetický tok také indukuje v oceli cirkulující proudy; tyto klasické vířivé proudy rozptylují energii prostřednictvím elektrického odporu. Dodatečné ztráty představují další dynamické ztráty spojené s pohybem doménových struktur a jejich lokálními interakcemi. Tenký plech zmenšuje dráhu, kterou mohou vířivé proudy procházet. Izolační povlak elektricky odděluje jednu lamelu od druhé. Vyšší obsah křemíku a hliníku obecně zvyšuje elektrický měrný odpor, zatímco zpracování a řízení textury ovlivňují pohyb doménových stěn a permeabilitu. Zarovnání zrn může snížit ztráty v preferovaném směru. Žádné z těchto opatření však nepředstavuje univerzální pravidlo pro hodnocení: tloušťka, chemické složení, textura, povlak, žíhání, napětí a provozní indukce působí společně. ### Označení jakosti versus naměřená magnetická vlastnost Označení jakosti má význam pouze ve spojení s příslušnou normou a stavem při dodání. Název uvedený na atestu výrobce sám o sobě neudává jedinou magnetickou vlastnost, kterou lze beze změny přenést na každou konstrukci jádra. Označení identifikuje třídu výrobku a rámec specifikace; naměřený výsledek náleží ke konkrétním zkušebním podmínkám. Vybrané dokumenty ASTM uspořádávají elektrotechnické oceli podle třídy materiálu, povlaku a zkušební funkce. | Norma | Rozsah | Dodávka nebo funkce | |---|---|---| | ASTM A677 | Plně zpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel | Specifikace materiálu | | ASTM A683 | Polozpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel | Specifikace materiálu | | ASTM A876 | Plně zpracovaná orientovaná elektrotechnická ocel | Specifikace materiálu | | ASTM A976 | Izolační povlaky elektrotechnické oceli | Klasifikace povlaků | | ASTM A804/A804M | Jednosměrná měření magnetických vlastností | Zkušební metoda | ASTM International poskytuje prostřednictvím podvýboru A06.02 užitečný přehled norem. ASTM A677 se vztahuje na plně zpracované elektrotechnické oceli s neorientovanými zrny, ASTM A683 na polozpracované elektrotechnické oceli s neorientovanými zrny, ASTM A876 na plně zpracované elektrotechnické oceli s orientovanými zrny a ASTM A976 klasifikuje izolační povlaky elektrotechnických ocelí. Rozdíl mezi A677 a A683 není pouze formální. Jedna norma popisuje materiál dodávaný v konečném magnetickém stavu, zatímco druhá se týká materiálu, jehož konečné zpracování může změnit jeho magnetické vlastnosti. #### Neoddělujte zkušební podmínky Hodnota ztrát podle ASTM A677 je definována frekvencí 60 Hz, indukcí 1.5 T a zkušební metodou Epstein. Hodnota naměřená při jiné frekvenci, indukci nebo geometrii vzorku odpovídá jiné otázce. ASTM A677 klasifikuje třídy plně zpracované neorientované elektrotechnické oceli podle maximální ztráty v jádře při 60 Hz a 1.5 T s použitím Epsteinovy metody. Strong evidence \[1\] \[1\] [**ASTM A677-07: Standard Specification for Nonoriented Electrical Steel**](https://store.astm.org/a0677-07.html). ASTM International. ASTM International standard, 2007.Podle ASTM A677 se jakosti určené především pro magnetická zařízení s frekvencí 50 a 60 Hz klasifikují podle maximálních ztrát v jádře naměřených při 60 Hz a 1,5 T Epsteinovou zkušební metodou, jak je uvedeno ve zde citovaném vydání z roku 2007. Uvedenou hodnotu ztrát podle A677 je tedy třeba číst jako „ztráty při 60 Hz, 1,5 T, měřené Epsteinovou metodou“, nikoli jako konstantu nezávislou na frekvenci. Hodnota naměřená při 1,0 T nebo při 400 Hz odpovídá jiné otázce. Při porovnávání vlastností orientované oceli musí zůstat podmínka indukce uvedena spolu s výsledkem. | Označení orientované oceli | Stanovená zkušební indukce | |---|---| | Konvenční třídy | 1.5 T | | Ostatní orientované třídy | 1.7 T | #### Porovnávejte indukci s indukcí Numericky nižší ztráta při 1.5 T není přímo srovnatelná se ztrátou naměřenou při 1.7 T. Před pořadím tříd zachovejte frekvenci, indukci, směr a metodu. Označení ocelí s orientovanými zrny vyžaduje ještě větší obezřetnost. ASTM A876, citovaná ve vydání z roku 2017, se vztahuje na nízkouhlíkové křemíko-železné oceli s orientovanými zrny obsahující přibližně 3,2 % křemíku a zahrnuje běžné jakosti, jakosti s vysokou permeabilitou a jakosti s laserovým rýhováním. Praxe podle ASTM rozlišuje běžné jakosti s orientovanými zrny určené ke zkoušení při 1,5 T od ostatních jakostí s orientovanými zrny určených ke zkoušení při 1,7 T. Jakost s nižšími uváděnými ztrátami při jedné indukci nelze prohlásit za lepší než jinou jakost zkoušenou při odlišné indukci. IEC 60404-8-3:2023 se vztahuje na za studena válcované pásy a plechy z elektrotechnické oceli s neorientovanými zrny dodávané v polozpracovaném stavu. Její jmenovité tloušťky zahrnují 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm a norma zároveň stanovuje požadavky na magnetické vlastnosti, rozměry, tolerance a kontrolu. IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na za studena válcované pásy a plechy s orientovanými zrny dodávané v plně zpracovaném stavu, včetně materiálu s Gossovou texturou o jmenovitých tloušťkách 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm. Tato označení tloušťky popisují výrobky v rámci určité normy; nepředpovídají úplné chování každého sestaveného jádra z hlediska ztrát. Stejné omezení platí pro obsah křemíku. Popis přibližně 3,2 % křemíku v ASTM A876 označuje důležitý rozsah chemického složení pro oceli s orientovanými zrny, na které se norma vztahuje, avšak samotný podíl křemíku neodhaluje ostrost textury, chování při zjemňování domén, vlastnosti povlaku, citlivost na napětí ani naměřené ztráty. Dvě oceli s podobným obsahem křemíku mohou reagovat odlišně, protože se liší jejich válcování, žíhání, velikost zrn a textura. ### Proč záleží na frekvenci, indukci, směru a metodě zkoušení vzorku Ztráty v jádře jsou podmíněné. Frekvence mění počet magnetizačních cyklů za sekundu a ovlivňuje relativní podíl hysterezních ztrát, ztrát vířivými proudy a dodatečných ztrát. Indukce mění rozsah magnetického přemítání a může materiál posunout do oblasti, v níž pohyb doménových stěn a lokální nasycení způsobují mnohem vyšší ztráty. Tloušťka je důležitá zejména pro ztráty vířivými proudy, nelze ji však oddělit od měrného odporu a kvality izolace. U oceli s orientovanými zrny je směr rozhodující. Výhodná magnetická dráha leží převážně ve směru válcování, zatímco příčný nebo šikmý směr může vykazovat jinou permeabilitu a jiné ztráty. Ocel s neorientovanými zrny je méně směrově závislá, nikoli však dokonale nezávislá na směru. Výsledek mohou oproti hodnotě naměřené na nedeformovaném plechu změnit také řezné hrany, napětí po děrování, ohyb, spoje a upnutí. ASTM A804/A804M stanovuje jednosměrná měření na tepelně rovnané orientované elektrotechnické oceli s výsledky srovnatelnými s metodou Epstein na vzorku délky 25 cm. Strong evidence ASTM A804/A804M, citovaná ve vydání z roku 2021, je určena především pro jednosměrná měření magnetických vlastností střídavým proudem na tepelně rovnané elektrotechnické oceli s orientovanými zrny používané jako polotovar pro lamely transformátorových jader. Její výsledky jsou srovnatelné s výsledky 25cm Epsteinovy metody, avšak toto tvrzení neznamená, že jsou všechny magnetické zkoušky vzájemně zaměnitelné. Výsledek získaný na jediném pásku nebo jednosměrně a výsledek získaný Epsteinovou metodou musí být identifikovány podle metody, směru a přípravy vzorku. #### Minimální údaje pro odpovědné srovnání 1. **Třída materiálu** Uveďte, zda jde o neorientovanou, orientovanou nebo polozpracovanou neorientovanou ocel. 2. **Norma a označení** Uveďte příslušnou specifikaci a systém tříd podle normy. 3. **Dodací stav** Uveďte, zda je výrobek plně zpracovaný nebo polozpracovaný. 4. **Tloušťka** Zaznamenejte jmenovitou tloušťku odděleně od třídy. 5. **Magnetické podmínky** Uveďte frekvenci, špičkovou indukci, v relevantních případech průběh vlny a v relevantních případech směr válcování. 6. **Zkušební a povrchový stav** Uveďte metodu zkoušení vzorku a stav povlaku. Bezpečný způsob porovnání proto zahrnuje třídu materiálu, normu a označení jakosti, stav při dodání, jmenovitou tloušťku, frekvenci, špičkovou indukci, v relevantních případech směr válcování, metodu zkoušení vzorku a stav povlaku. „Ocel s orientovanými zrny o tloušťce 0,30 mm“ je neúplné označení. „Plně zpracovaná ocel s orientovanými zrny podle IEC 60404-8-7:2017, tloušťka 0,30 mm, měřená ve směru válcování při uvedené frekvenci a indukci stanovenou metodou“ lze odpovědně porovnávat. #### Nepoužívejte izolovanou hodnotu ztrát K výsledku ztrát v jádře vždy připojte třídu materiálu, dodací stav, tloušťku, frekvenci, špičkovou indukci, v relevantních případech průběh vlny, metodu zkoušení vzorku, směr a stav povlaku. Údaj o ztrátách v jádře bez těchto podmínek není přenositelným výkonovým parametrem. Je to pouze izolované měření. ## Tři materiálové třídy: neorientovaná, ocel s orientovanými zrny a polozpracovaná ocel Elektrotechnická ocel není jednou materiálovou kategorií s jediným pořadím od „nízkého obsahu křemíku“ po „vysoký obsah křemíku“. Prvním rozlišením je dodávaný stav a krystalografická struktura: plně zpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel, plně zpracovaná elektrotechnická ocel s orientovanými zrny nebo polozpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel. Každá třída se k uživateli dostává v jiném metalurgickém stavu, měří se při použití odlišných směrů magnetizace a zkušebních podmínek a může odlišně reagovat na lisování, žíhání ke snížení pnutí, povlakování a montáž. Podvýbor ASTM A06.02 poskytuje užitečný přehled norem. ASTM A677 se týká plně zpracované neorientované elektrotechnické oceli; ASTM A683 se týká polozpracované neorientované elektrotechnické oceli; ASTM A876 se týká plně zpracované elektrotechnické oceli s orientovanými zrny a ASTM A976 klasifikuje izolační povlaky elektrotechnické oceli. Příslušné dokumenty IEC doplňují důležité rozlišení: IEC 60404-8-3:2023 se týká za studena válcovaných pásů a plechů z neorientované elektrotechnické oceli dodávaných v polozpracovaném stavu, zatímco IEC 60404-8-7:2017 se týká za studena válcovaných pásů a plechů z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny dodávaných v plně zpracovaném stavu. Magnetické vlastnosti nelze určit pouze z označení jakosti. Každá uváděná hodnota ztrát v železe nebo permeability musí být doplněna frekvencí, maximální indukcí, metodou zkoušení vzorku, směrem válcování, tloušťkou, povlakem a dodávaným stavem. ### Plně zpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel Plně zpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel je navržena tak, aby její magnetické vlastnosti byly v podstatné míře stanoveny ještě předtím, než materiál dorazí k výrobci součásti. Její zrna nemají výraznou přednostní orientaci charakteristickou pro transformátorovou ocel s orientovanými zrny. Magnetická odezva v rovině plechu je naopak přibližně izotropní: magnetický tok může procházet v různých směrech plechu, aniž by se projevovala velmi výrazná výhoda směru válcování spojená s Gossovou texturou. Na slově „přibližně“ záleží. Zpracování stále vytváří texturu, zbytková pnutí, okrajové efekty a směrové rozdíly, takže neorientovaná ocel neznamená dokonale směrově nezávislou ocel. ASTM A677, citovaná organizací ASTM International v roce 2007, se týká plně zpracovaných neorientovaných elektrotechnických ocelí používaných především v magnetických zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz. Jakosti jsou klasifikovány podle maximálních ztrát v železe měřených při **60 Hz a 1,5 T** pomocí Epsteinovy zkušební metody. Toto označení je klasifikací založenou na zkoušce, nikoli univerzální hodnotou ztrát pro každý motor, generátor nebo induktor. Vzorek zkoušený při jiné indukci, frekvenci nebo průběhu vlny může vykazovat odlišný výsledek. Výsledek podle Epsteinovy metody také automaticky nepředpovídá magnetické chování vylisovaného a sestaveného jádra, u něhož ztráty ovlivňují pnutí po stříhání, otřepy, spoje, upnutí a lokální deformace magnetického toku. Neorientovaný plech se proto spojuje s magnetickými obvody, v nichž magnetický tok při průchodu strojem nebo součástí mění směr. Typickým příkladem jsou statory motorů a generátorů, ačkoli samotná materiálová třída nepředepisuje konkrétní konstrukci stroje. Absence výrazné jednosměrné orientace činí průměrnou odezvu v rovině plechu užitečnější v případech, kdy se směr magnetického toku otáčí nebo kdy tok prochází několika směry plechu. Ztráty v železe mají několik samostatných fyzikálních zdrojů. Studie Karlsruhe Institute of Technology z roku 2017 rozděluje ztráty v transformátorovém jádře na hysterezní ztráty, klasické ztráty vířivými proudy a nadměrné ztráty. Hysterezní ztráty doprovázejí pohyb doménových stěn při změnách směru magnetizace. Klasické ztráty vířivými proudy vznikají tehdy, když měnící se magnetický tok indukuje ve vodivém plechu obíhající proudy. Nadměrné ztráty zahrnují další dynamické jevy spojené s pohybem doménových struktur a jejich lokálními interakcemi. Uváděné ztráty v železe pro určitou jakost představují kombinovaný výsledek měření za stanovených podmínek, nikoli přímé měření jediného mechanismu. Tloušťka souvisí zejména s klasickou složkou ztrát vířivými proudy, protože tenčí lamely omezují velikost proudových smyček. Elektrická izolace mezi lamelami plní na úrovni složeného jádra stejnou základní elektrickou funkci. Vyšší obsah křemíku a hliníku může zvýšit elektrický měrný odpor, a tím snížit ztráty vířivými proudy, avšak chemické složení ovlivňuje také saturační indukci, tažnost, reakci na zpracování a texturu. Procentní obsah křemíku je proto konstrukční proměnnou, nikoli náhradou za klasifikaci materiálu nebo za naměřené ztráty. U plně zpracovaného materiálu může během výroby přesto dojít ke změně vlastností. Lisování způsobuje v okolí střižených hran plastickou deformaci a zbytková pnutí. Svařování, upínání a ostré ohyby mohou změnit lokální permeabilitu a zvýšit ztráty. Slovo „zpracovaný“ popisuje dodávaný stav oceli; nezaručuje, že si hotové jádro zachová výsledek zkoušky plechu uvedený dodavatelem. ### Plně zpracovaná elektrotechnická ocel s orientovanými zrny Gossova textura **Gossova textura** Krystalografická textura v orientované elektrotechnické oceli, při níž se příznivý směr snadné magnetizace nachází přibližně ve směru válcování. Plně zpracovaná elektrotechnická ocel s orientovanými zrny je záměrně navržena tak, aby vykazovala výraznou krystalografickou preferenci. U obvyklé transformátorové textury s orientovanými zrny je směr snadné magnetizace těsně zarovnán se směrem válcování. Magnetické chování je proto silně směrové: permeabilita je vysoká a ztráty jsou relativně příznivé, pokud magnetický tok sleduje směr válcování, zatímco chování v příčném směru nebo ve směru napříč válcováním může být podstatně odlišné. Jakost oceli s orientovanými zrny by se nikdy neměla popisovat jediným nesměrovým magnetickým číslem. \[2\] \[2\] [**ASTM A876-17: Standard Specification for Flat-Rolled, Grain-Oriented, Silicon-Iron, Electrical Steel**](https://store.astm.org/a0876-17r26.html). ASTM International. ASTM International standard, 2017. \[3\] \[3\] [**IEC 60404-8-7:2017**](https://webstore.iec.ch/en/publication/32891). International Electrotechnical Commission. IEC standard, 2017. ASTM A876, kterou ASTM International identifikovala v roce 2017, se týká nízkouhlíkových křemíko-železných ocelí s orientovanými zrny obsahujících přibližně **3,2 % křemíku** a zahrnuje konvenční jakosti, jakosti s vysokou permeabilitou a jakosti s laserovým rýhováním. IEC 60404-8-7:2017 se týká za studena válcovaných pásů a plechů s orientovanými zrny dodávaných v plně zpracovaném stavu. Mezi uvedené jmenovité tloušťky patří **0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm**, tedy tloušťky výrazně menší než jmenovité tloušťky polozpracované neorientované oceli specifikované v IEC 60404-8-3:2023. Tyto tloušťky nepředstavují univerzální stupnici výkonnosti. Přispívají k ní orientace zrn, zjemnění domén, povlak, stav napětí i podmínky magnetické zkoušky. Laserové rýhování je například úprava pro řízení domén, jejímž účelem je změnit magnetické chování; nemění plech s orientovanými zrny na plech neorientovaný. Postupy ASTM rovněž rozlišují konvenční jakosti s orientovanými zrny určené ke zkoušení při **1,5 T** od ostatních jakostí s orientovanými zrny určených ke zkoušení při **1,7 T**. Indukce musí být uváděna společně s hodnotou vlastnosti. Výraz „ztráty v železe u jakosti s orientovanými zrny“ je neúplný, pokud neuvede frekvenci, indukci, metodu zkoušení vzorku a směr. ASTM A804/A804M:2021 je určena především pro jednosměrná měření magnetických vlastností střídavým proudem na tepelně rovnané elektrotechnické oceli s orientovanými zrny používané jako polotovar pro lamely transformátorových jader. Její výsledky jsou srovnatelné s výsledky 25cm Epsteinovy metody, avšak toto srovnání je stále závislé na definovaném vzorku a postupu. Orientace zrn podporuje konstrukce transformátorových jader, u nichž lze hlavní dráhu magnetického toku uspořádat ve směru válcování. Spoje tuto dráhu přerušují a v blízkosti rohů nebo oblastí se stupňovitě překrývajícími spoji se může místní magnetický tok stáčet napříč plechem. Naměřená vlastnost ve směru válcování proto popisuje kritický směr materiálu, nikoli každý bod v sestaveném jádře. ### Polozpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel U polozpracované varianty probíhá vývoj magnetických vlastností v rámci výrobního postupu uživatele. Polozpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel se k výrobci dostává dříve, než je stanoven její konečný magnetický stav. Následné operace — obvykle lisování a poté předepsané tepelné zpracování — zůstávají důležité z hlediska struktury zrn, zbytkových napětí, regulace obsahu uhlíku, stavu izolace a magnetických ztrát. Dodávaný stav je součástí označení jakosti, nikoli pouze okrajovou poznámkou. \[4\] \[4\] [**IEC 60404-8-3:2023**](https://webstore.iec.ch/en/publication/68450). International Electrotechnical Commission. IEC standard, 2023. IEC 60404-8-3:2023 se týká za studena válcovaných pásů a plechů z neorientované elektrotechnické oceli dodávaných v polozpracovaném stavu, s jmenovitými tloušťkami **0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm**. Norma se zabývá magnetickými vlastnostmi, rozměrovými tolerancemi a kontrolními postupy. ASTM A683 zaujímá v odpovídajícím přehledu norem ASTM A06.02 pozici polozpracované neorientované elektrotechnické oceli. Polozpracovaná **Polozpracovaná** Dodací stav, při němž se očekává, že uživatel před nastavením zamýšleného magnetického stavu provede další zpracování, obvykle konečné žíhání. Vlastnost polozpracovaného plechu naměřená před tepelným zpracováním u výrobce nemusí nutně odpovídat vlastnosti po tomto zpracování. Lisování může způsobit deformaci a poškození hran; následný tepelný cyklus může část napětí odstranit a změnit konečnou magnetickou odezvu. Důležité mohou být teplota, doba, atmosféra, způsob provozu pece, geometrie součásti i zachování povlaku. Dvě jádra vyrobená ze stejného dodávaného označení proto mohou vykazovat odlišné vlastnosti, pokud se liší jejich výrobní historie. Tato třída bývá zaměňována s plně zpracovanou neorientovanou ocelí, protože obě jsou neorientované a obě lze použít v magnetických obvodech točivých strojů. Rozdílem je nedokončený postup magnetického zpracování. Z tloušťky, obsahu křemíku ani ze slova „neorientovaná“ nelze zjistit, zda se očekává následné zpracování. Nejprve je nutné ověřit příslušnou normu a dodávaný stav; teprve poté poskytují uvedená frekvence, indukce, směr, metoda zkoušení vzorku a složky ztrát smysluplné srovnání. ## Jak normy ASTM a IEC organizují třídy elektrotechnických plechů Normy pro elektrotechnické plechy netvoří jednu univerzální tabulku tříd. Materiál rozdělují podle magnetické třídy, stavu zpracování, formy výrobku, zkušebních podmínek a povrchové izolace. Označení uvedené v jednom dokumentu proto nelze chápat jako přímou náhradu označení z jiného dokumentu. Hlavní přehled norem ASTM vychází z podvýboru A06.02. ASTM A677 se vztahuje na plně zpracovaný neorientovaný elektrotechnický plech; ASTM A683 na polozpracovaný neorientovaný elektrotechnický plech; ASTM A876 na plně zpracovaný orientovaný elektrotechnický plech; a ASTM A976 klasifikuje izolační povlaky elektrotechnických plechů. Tyto dokumenty mají odlišné účely. A677 a A876 jsou materiálové specifikace, A976 se týká klasifikace povlaků a zkušební normy, jako je ASTM A804/A804M, stanovují způsob měření konkrétních magnetických vlastností. Dokumenty IEC organizují materiál podobně, nikoli však shodně. IEC 60404-8-3:2023 se vztahuje na za studena válcovaný neorientovaný elektrotechnický pás a plech dodávaný v polozpracovaném stavu. IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na za studena válcovaný orientovaný elektrotechnický pás a plech dodávaný v plně zpracovaném stavu. Normy určují přípustné kategorie výrobků a požadované vlastnosti; nepřevádějí tloušťku, obsah křemíku ani třídu povlaku na univerzální pořadí z hlediska vlastností. ### ASTM A677 a plně zpracované neorientované třídy ASTM A677 je specifikace pro plně zpracované neorientované elektrotechnické plechy používané především v magnetických zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz. „Neorientovaný“ znamená, že magnetické vlastnosti nejsou soustředěny v jednom záměrně vytvořeném směru válcování tak, jako je tomu u orientovaného transformátorového plechu. Materiál se dodává v konečném magnetickém stavu, takže se od odběratele neočekává provedení konečného žíhání ke snížení pnutí, které je charakteristické pro polozpracovaný materiál. Podle ASTM A677 se třídy klasifikují podle maximální měrné ztráty v železe měřené při 60 Hz a 1,5 T Epsteinovou zkušební metodou, jak uvádí popis ASTM International zaznamenaný v roce 2007. Toto tvrzení obsahuje čtyři nezbytné upřesňující údaje: maximální ztrátu, frekvenci 60 Hz, indukci 1,5 T a Epsteinovy zkušební vzorky. Pokud kterýkoli z nich vynecháme, porovnání tříd je neúplné. Ztráta měřená při 50 Hz, při jiné indukci nebo s jinou geometrií vzorku nepředstavuje tutéž vykazovanou vlastnost. Označení plně zpracovaného materiálu samo o sobě také nic nevypovídá o přesném rozdělení mezi hysterezní ztrátu, klasickou ztrátu vířivými proudy a přídavnou ztrátu. Studie Karlsruhe Institute of Technology z roku 2017 považuje tyto složky za samostatné příspěvky ke ztrátám v jádře transformátoru. Pohyb doménových stěn přispívá k hysterezní ztrátě. Střídavý magnetický tok vyvolává v plechu cirkulační proudy, které způsobují klasickou ztrátu vířivými proudy, zatímco přídavná ztráta představuje další dynamické procesy v doménách. Rozložení těchto složek ovlivňují velikost zrna, textura, zbytkové pnutí, tloušťka plechů a elektrická izolace. ASTM A677 je proto třeba chápat jako přesně vymezený rámec specifikace a zkoušení, nikoli jako tvrzení, že se každá neorientovaná třída chová stejně v motoru, reaktoru nebo vysokofrekvenční součásti. Zkušební indukce 1,5 T je součástí klasifikace třídy. Nejde o obecný provozní limit. ASTM A683 představuje sousední kategorii: polozpracovaný neorientovaný elektrotechnický plech. Jeho zařazení do přehledu norem A06.02 je důležité, protože polozpracovaný plech se dodává ve stavu, který před stanovením zamýšleného magnetického stavu vyžaduje následné zpracování, obvykle konečné žíhání. A677 a A683 tedy rozlišují nejen magnetickou třídu, ale také stav při dodání. Označit oba výrobky jednoduše jako „neorientovaný elektrotechnický plech“ zakrývá výrobní rozdíl, který může po kroku zpracování provedeném uživatelem změnit naměřený výsledek. ### ASTM A876 a označení orientovaných plechů ASTM A876 se vztahuje na plně zpracované, nízkouhlíkové orientované elektrotechnické plechy ze slitiny železa s křemíkem obsahující přibližně 3,2 % křemíku, podle popisu ASTM International z roku 2017. Jejich krystalografická textura je vytvořena tak, aby byly magnetické vlastnosti výrazně příznivé ve směru válcování. Jedná se o jinou třídu materiálu než plně zpracovaný neorientovaný plech, nikoli pouze o jeho variantu s vyšším obsahem křemíku. Specifikace zahrnuje konvenční, vysokopermeabilitní a laserem rýhované orientované třídy. Kategorie laserem rýhovaných plechů označuje výrobní postup určený ke změně struktury domén a magnetických ztrát; neznamená však, že lze tento materiál porovnávat s nerýhovanou třídou bez použití stejných zkušebních podmínek. Praxe označování tříd podle ASTM rovněž rozlišuje konvenční orientované třídy určené ke zkoušení při 1,5 T od ostatních orientovaných tříd určených ke zkoušení při 1,7 T. Indukce musí být uvedena spolu s vykazovanou vlastností. Číselná hodnota ztráty bez stanovené indukce je neúplná. U orientovaného plechu má mimořádný význam směr válcování. Výsledek naměřený rovnoběžně se směrem válcování nelze přímo přenést na příčnou oblast nebo oblast u řezné hrany ve vyrobeném jádře. Řezání, vystřihování, ohýbání, konstrukce spojů a působící pnutí mohou narušit magnetické chování, které specifikace měří na kontrolovaných vzorcích. ASTM A804/A804M je především měřicí norma pro jednosměrné magnetické vlastnosti orientovaného elektrotechnického plechu při střídavém magnetování po tepelném rovnání. Její výsledky jsou porovnatelné s výsledky získanými metodou Epstein 25 cm, jak uvádí ASTM v záznamu vydání z roku 2021. Tato norma nenahrazuje materiálovou specifikaci A876 a neměla by být považována za samostatnou rodinu tříd. Poskytuje zkušební postup pro příslušnou skupinu materiálů orientovaných jader. ### IEC 60404-8-3:2023 a IEC 60404-8-7:2017 IEC 60404-8-3:2023 stanovuje požadavky na za studena válcovaný neorientovaný elektrotechnický pás a plech dodávaný v polozpracovaném stavu. Uváděná řada jmenovitých tlouštěk činí 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm. Dokument se v rámci specifikace výrobku zabývá magnetickými vlastnostmi, rozměrovými tolerancemi a kontrolními postupy. Tyto tloušťky nejsou zaměnitelnými názvy tříd. Tloušťka ovlivňuje klasickou ztrátu vířivými proudy, protože tenčí elektrická dráha omezuje vzdálenost, na níž se mohou cirkulační proudy vytvářet, avšak naměřená ztráta v železe závisí také na měrném elektrickém odporu, izolaci, frekvenci, indukci, textuře, pnutí a konečném stavu zpracování. Výrobek o tloušťce 0,50 mm není za všech zkušebních nebo provozních podmínek automaticky lepší než výrobek o tloušťce 0,65 mm. IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na za studena válcovaný orientovaný elektrotechnický pás a plech dodávaný v plně zpracovaném stavu. Zahrnuje materiál s Gossovou texturou ve jmenovitých tloušťkách 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm spolu s konvenčními a vysokopermeabilitními třídami. Gossova textura orientuje příznivé krystalografické směry ve směru válcování, což vysvětluje výrazně směrový charakter tohoto materiálu. Dokumenty IEC a ASTM je třeba porovnávat podle rozsahu a zkušebních podmínek, nikoli se pokoušet převádět každé označení doslovně. IEC 60404-8-3 se týká polozpracovaného neorientovaného plechu, zatímco ASTM A677 se týká plně zpracovaného neorientovaného plechu. IEC 60404-8-7 se týká plně zpracovaného orientovaného plechu, zatímco ASTM A876 se vztahuje na plně zpracovaný orientovaný křemíko-železný plech. Podobná slova nemažou rozdíl ve stavu při dodání. ASTM A976 přidává další úroveň tím, že klasifikuje izolační povlaky. Povlak omezuje elektrický kontakt mezi plechy, a ovlivňuje proto mezilamelární vířivé proudy, avšak třída povlaku není třídou magnetického plechu. Stejně tak zvýšený obsah křemíku nebo hliníku, tenčí plech, orientace zrn a povrchová izolace představují mechanismy omezování ztrát, nikoli univerzální ukazatele chování určitého materiálu. Označení podle normy zůstává významné pouze spolu s třídou, stavem při dodání, frekvencí, indukcí, metodou zkoušení vzorku a — je-li to relevantní — směrem válcování. ## Neorientovaná elektroocel: jakosti, zpracování a magnetické použití ### Význam plně zpracované neorientované elektrooceli Plně zpracovaná neorientovaná elektroocel je za studena válcovaná magnetická ocel legovaná křemíkem, dodávaná výrobcem v konečném magnetickém stavu. Její zrna nejsou uspořádána do jednoho výrazného krystalografického směru. Materiál je naopak zpracován tak, aby jeho magnetické vlastnosti zůstaly přibližně podobné při průchodu magnetického toku různými směry v rovině plechu. Označení „neorientovaná“ tedy popisuje magnetickou texturu, zatímco „plně zpracovaná“ popisuje stav dodávky. Žádný z těchto pojmů sám o sobě neurčuje obsah křemíku, tloušťku ani konkrétní hodnotu ztrát v železe. Toto rozlišení je důležité, protože označení elektrooceli jsou vázána na normy a zkušební podmínky. ASTM A677 se vztahuje na plně zpracované neorientované elektrooceli používané především v magnetických zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz. Podle této specifikace se jakosti klasifikují podle maximálních ztrát v železe naměřených při 60 Hz a 1,5 T Epsteinovou metodou (ASTM International, 2007). Označení jakosti proto představuje mezní hodnotu stanovenou daným postupem měření, nikoli univerzální předpověď ztrát při každé frekvenci, indukci, křivce průběhu, teplotě nebo směru magnetizace. Výsledek Epsteinovy zkoušky rovněž vyžaduje uvedení souvislostí. Zkouška používá definované uspořádání vzorků a specifikované střídavé magnetické podmínky; nereprodukuje všechny druhy napětí, spoje, hrany po vystřižení, povlaky ani lokální deformace magnetického toku v motorovém statoru. Ztráty v železe naměřené při 60 Hz a 1,5 T by měly být uváděny společně s těmito podmínkami. Hodnota bez uvedení frekvence, indukce a metody zkoušení vzorku může vést k zavádějícímu porovnání. Plně zpracovaný neorientovaný plech se liší od částečně zpracovaného neorientovaného plechu. Podvýbor ASTM A06.02 uvádí ASTM A677 pro plně zpracovanou neorientovanou ocel a ASTM A683 pro částečně zpracovanou neorientovanou ocel. Norma IEC 60404-8-3:2023 se vztahuje na za studena válcované pásy a plechy z neorientované elektrooceli dodávané v částečně zpracovaném stavu, včetně jmenovitých tlouštěk 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm. Částečně zpracovaný materiál může po vystřižení podstoupit konečné žíhání, často jako součást výrobního postupu výrobce, takže jeho magnetický stav při dodání není rovnocenný stavu plně zpracovaného plechu. Toto rozlišení zabraňuje běžné chybě: považovat tloušťku nebo jmenovitý obsah křemíku za jakost. Dva plechy stejné tloušťky se mohou lišit texturou, velikostí zrn, zbytkovým napětím, povlakem i naměřenými ztrátami. Naopak tenčí plech nemá automaticky nižší celkové ztráty, pokud se liší zpracování nebo podmínky magnetické zkoušky. ### Úloha historie válcování a žíhání #### Výrobní proměnné ovlivňující magnetickou odezvu - **Redukce za studena** Vnáší dislokace, zbytkové napětí a změny textury. - **Obnova a rekrystalizace** Odstraňují deformaci a vytvářejí nové struktury zrn. - **Růst zrn** Mění hustotu hranic zrn a dráhy magnetických doménových stěn. - **Řezání a děrování** Přidávají místní plastickou deformaci a zbytkové napětí. - **Upínání a stohování** Vyvolávají mechanické napětí a mohou poškodit mezivrstvovou izolaci. Válcování vytváří geometrii plechu, ale zároveň mění vnitřní stav kovu. Plastická deformace zavádí dislokace, mění krystalografickou texturu a ukládá deformační energii. Před žíháním tyto účinky obvykle ztěžují pohyb doménových stěn a zvyšují magnetické ztráty. Vystřihování, stříhání, ohýbání a montáž mohou přidat další lokální napětí, zejména v blízkosti řezných hran. Konečná vlastnost je proto výsledkem zpracování, nikoli pouze chemického složení. Žíhání umožňuje zotavení a rekrystalizaci. Během zotavení se uvolní část uložené deformační energie. Během rekrystalizace vznikají a rostou nová, relativně beznapěťová zrna. Velikost zrn a krystalografická textura pak závisí na teplotách, dobách, podmínkách ohřevu a ochlazování, režimu válcování a předchozích krocích při výrobě oceli. Růst zrn může snížit počet hranic zrn, se kterými se pohybující doménové stěny setkávají, avšak nadměrný nebo špatně řízený růst může ovlivnit mechanické chování a vytvořit nevhodnou texturu. Užitečný magnetický stav je rovnováha stanovená celým výrobním postupem. Obsah křemíku a hliníku ovlivňuje elektrický měrný odpor a magnetické chování, avšak samotné chemické složení výkon neurčuje. Vyšší měrný odpor může omezit cirkulující vířivé proudy, zatímco válcování a žíhání určují, jak se toto chemické složení projeví prostřednictvím textury, velikosti zrn a stavu napětí. Proto mohou dvě jmenovitě podobné jakosti vykazovat odlišné ztráty, pokud byl jeden materiál během výroby vystaven napětí nebo byl zkoušen po odlišném žíhání. Samotné ztráty se skládají z několika částí. Studie Karlsruhe Institute of Technology z roku 2017 popisuje ztráty v jádře transformátoru prostřednictvím příspěvků hysterezních ztrát, klasických ztrát vířivými proudy a nadměrných ztrát. Hysterezní ztráty souvisejí s nevratným pohybem doménových stěn a změnami magnetizace. Klasické ztráty vířivými proudy vznikají tehdy, když střídavý magnetický tok indukuje v oceli elektrické proudy. Nadměrné ztráty představují další dynamické účinky spojené s pohybem a vzájemným působením magnetických domén. Tyto složky reagují odlišně na frekvenci, indukci, měrný odpor, strukturu zrn a napětí. Tloušťka plechu se týká především dráhy dostupné pro vířivé proudy, a proto mohou tenčí plechy tuto složku ztrát snížit. Neodstraňuje však hysterezní ani nadměrné ztráty. Jmenovitě nízkoztrátová jakost si také nezachová své zkoušené vlastnosti, pokud při vystřihování vznikne výrazné zbytkové napětí nebo pokud jsou lamely elektricky propojeny poškozeným povlakem. Povrchová izolace je součástí magnetického systému. Izolační povlak zvyšuje elektrický odpor mezi sousedními lamelami a omezuje proud mezi lamelami. ASTM A976 se zabývá klasifikací izolačních povlaků elektrooceli. Typ povlaku, jeho pokrytí, přilnavost, vytvrzení a poškození během řezání nebo stohování mohou ovlivnit ztráty v sestaveném jádře. Podkladová ocel a její povlak proto musí být posuzovány společně. ### Proč je neorientované chování důležité v točivých magnetických obvodech Transformátor obecně vede magnetický tok v preferovaném směru, což umožňuje využít silnou krystalografickou orientaci orientované elektrooceli. Motor nebo generátor se liší. Jak se rotor pohybuje, zuby a jho statoru jsou vystaveny magnetickému toku, který kolem stroje mění směr. Tok se také lokálně stáčí v blízkosti kořenů zubů, drážek, rohů a spojů. Plech s nízkými ztrátami pouze v jednom preferovaném směru by proto tuto vlastnost neposkytoval v celém točivém obvodu. Neorientovaná ocel řeší tento směrový problém omezením rozdílu mezi magnetickými odezvami v rovině plechu. Cílem není zcela shodné chování ve všech směrech; skutečná textura a zpracování stále vytvářejí směrové rozdíly. Cílem je vhodná magnetická odezva v měnících se drahách magnetického toku, které se vyskytují v točivých strojích. \[5\] \[5\] [**ASTM A804/A804M-04(2021): Standard Test Method for Alternating-Current Magnetic Properties of Thermally Treated Grain-Oriented Electrical Steel**](https://store.astm.org/a0804_a0804m-04r21.html). ASTM International. ASTM International standard, 2021. Rozdíl oproti orientované oceli je v přehledu norem výslovně uveden. ASTM A876 se vztahuje na nízkouhlíkové křemíko-železné orientované oceli s přibližně 3,2 % křemíku, včetně konvenčních jakostí, jakostí s vysokou permeabilitou a jakostí s laserovým rýhováním. Norma IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na plně zpracovaný orientovaný plech ve jmenovitých tloušťkách 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm. Konvenční orientované jakosti jsou určeny ke zkoušení při 1,5 T, zatímco ostatní orientované jakosti jsou určeny ke zkoušení při 1,7 T. ASTM A804/A804M je určena především pro jednosměrná měření na tepelně rovnané orientované oceli, přičemž výsledky jsou srovnatelné s metodou Epsteinova rámu s délkou obvodu 25 cm. Tyto výsledky by neměly být přímo přenášeny na neorientovanou jakost určenou pro točivé stroje. U neorientovaného materiálu porovnávají inženýři příslušné ztráty a permeabilitu při frekvenci, indukci, průběhu vlny, směru válcování, metodě zkoušení vzorku a stavu dodávky, které odpovídají danému použití. Správná otázka nezní, zda má plech více křemíku nebo zda je tenčí. Zní, zda jeho zpracovaná magnetická struktura, izolace a zkoušené ztráty zůstávají vhodné v okamžiku, kdy magnetický tok v hotovém jádře opakovaně mění směr. ## Elektrotechnická ocel s orientovanými zrny a Gossova textura ![Elektrotechnické oceli: jakosti, magnetické vlastnosti a řízení ztrát v jádře](/images/uploads/a61fffef-ac45-49ba-9380-aad412302165/wiki-inline-goss-textured-grain-oriented-electrical-steel-showing-crystal-orientation-and-ro-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/a61fffef-ac45-49ba-9380-aad412302165/wiki-inline-goss-textured-grain-oriented-electrical-steel-showing-crystal-orientation-and-ro-2027x2560.avif "Zvětšit obrázek — Elektrotechnické oceli: jakosti, magnetické vlastnosti a řízení ztrát v jádře")Grain-oriented steel gains its magnetic advantage from texture aligned with the rolling direction. ### Gossova textura a magnetizace ve směru válcování Elektrotechnická ocel s orientovanými zrny není definována pouze obsahem křemíku nebo tloušťkou plechu. Její určující vlastností je řízená krystalografická textura vznikající válcováním, žíháním a sekundární rekrystalizací. V požadované Gossově orientaci je krystal železa s kubickou prostorově centrovanou mřížkou přibližně orientován tak, že rovina \\(\\{110\\}\\) je rovnoběžná s povrchem plechu a směr \\(\\langle001\\rangle\\) je rovnoběžný se směrem válcování. Tato notace se často zapisuje jako \\(\\{110\\}\\langle001\\rangle\\). Tato orientace je důležitá, protože magnetizace je snazší ve směrech \\(\\langle001\\rangle\\) kubické mřížky než v obtížněji magnetizovatelných krystalografických směrech. Pokud mnoho zrn orientuje snadný směr blízko směru válcování, mohou magnetické domény růst a doménové stěny se mohou pohybovat při působení menšího intenzity magnetického pole. Výsledkem je vysoká permeabilita a nižší hysterezní ztráty, pokud střídavý magnetický tok sleduje směr válcování. Napříč plechem může tentýž materiál vykazovat výrazně odlišné magnetické chování. Hodnota naměřená kolmo ke směru válcování proto není zaměnitelná s hodnotou ve směru válcování. Textura není nikdy dokonale homogenní. Zrna se odchylují od ideální Gossovy orientace a rozložení těchto odchylek ovlivňuje permeabilitu, koercitivní pole a ztráty. Přispívají také lokální textura, velikost zrn, zbytkové napětí, stav povrchu a magnetické interakce mezi sousedními zrny. Samotné označení jakosti tyto proměnné vyjádřit nedokáže. Plech s orientovanými zrny se běžně používá tak, aby magnetická dráha byla orientována ve směru válcování, například u ramen a spojek transformátorových jader. Řezání, konstrukce spojů, deformační účinky při děrování, ohýbání a upínání mohou zamýšlené chování narušit. Pás naměřený jako nepoškozený, plně zpracovaný vzorek proto může vykazovat nižší ztráty než hotové jádro obsahující řezné hrany, spoje a působící napětí. Ztráty v jádře je rovněž nutné rozdělit podle fyzikálních příspěvků. Studie Karlsruhe Institute of Technology publikovaná v roce 2017 považuje ztráty v transformátorovém jádře za součet hysterezních ztrát, klasických ztrát vířivými proudy a nadbytečných ztrát. Hysterezní ztráty souvisejí s nevratným pohybem a rotací doménových stěn během každého magnetizačního cyklu. Klasické ztráty vířivými proudy vznikají v důsledku proudů indukovaných měnícím se magnetickým tokem, zatímco nadbytečné ztráty představují dodatečné dynamické ztráty spojené s nerovnoměrným pohybem doménových stěn a lokalizovanými magnetickými procesy. Tenký plech omezuje dráhy dostupné vířivým proudům. Elektricky izolační povlak dále zvyšuje elektrický odpor mezi jednotlivými laminacemi, a omezuje tak cirkulaci proudu ve svazku jádra. Křemík a hliník mohou zvyšovat elektrický měrný odpor, jejich účinky však rovněž vzájemně působí s texturou, zpracováním, tažností, strukturou zrn a žíháním. Žádné z těchto opatření samo o sobě neurčuje celkové ztráty dané jakosti. Podmínky zkoušky musí být uvedeny u každého tvrzení o vlastnostech. Údaj „ztráty v jádře“ bez uvedení frekvence, maximální indukce, metody zkoušení vzorku a směru je neúplný. Pro jednosměrná měření je norma ASTM A804/A804M-04(2021) určena především pro elektrotechnickou ocel s orientovanými zrny, tepelně rovnanou, a poskytuje výsledky srovnatelné s metodou Epsteinova rámce o délce 25 cm. Toto měření je obzvláště relevantní pro plechový materiál transformátorových jader, u nichž má magnetický tok procházet jedním směrem, namísto rotace, k níž dochází u mnoha motorových jader. ### Konvenční třídy a třídy s vysokou permeabilitou IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na za studena válcovaný pás a plech z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny, dodávaný v plně zpracovaném stavu. Její rozsah zahrnuje materiál s Gossovou texturou ve jmenovitých tloušťkách 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm a rozlišuje konvenční třídy a třídy s vysokou permeabilitou. „Plně zpracovaný“ znamená, že před dodáním bylo dokončeno magnetické zpracování včetně konečného žíhání a izolační úpravy stanovených pro daný výrobek; od uživatele se neočekává, že by magnetické vlastnosti vytvářel dalším konečným žíháním. Označení konvenční a s vysokou permeabilitou popisují třídy magnetických vlastností v rámci oceli s orientovanými zrny. Neznamenají, že každý plech s vysokou permeabilitou bude mít nižší ztráty při jakékoli možné indukci, frekvenci, orientaci nebo konstrukci jádra. Permeabilita závisí na intenzitě pole a indukci, zatímco ztráty v jádře se mění s frekvencí, maximální indukcí, průběhem vlny, napětím, geometrií vzorku a izolací mezi laminacemi. ASTM A876 se vztahuje na nízkouhlíkové křemíko-železné oceli s orientovanými zrny obsahující přibližně 3,2 % křemíku. Norma zahrnuje kategorie konvenční, s vysokou permeabilitou a laserově rýhované. Praxe označování jakostí podle ASTM rovněž rozlišuje konvenční jakosti s orientovanými zrny určené ke zkoušení při 1,5 T od ostatních jakostí s orientovanými zrny určených ke zkoušení při 1,7 T. Tato označení indukce jsou zásadní: hodnotu ztrát při 1,5 T nelze přímo porovnávat s hodnotou při 1,7 T a považovat takové porovnání za pořadí kvality samotné oceli. To je jeden z důvodů, proč jsou čísla jakostí a tloušťky nedostatečnou náhradou za naměřené magnetické údaje. Tenčí laminace obvykle snižuje klasické ztráty vířivými proudy, pokud ostatní podmínky zůstávají srovnatelné, ale naměřený výsledek odráží také kvalitu textury, měrný odpor, odpor povlaku, strukturu domén a použitý průběh indukce. Označení vysoké permeability udává třídu definovanou požadavky příslušné normy; nemění však tloušťku v univerzální ukazatel vlastností. Přehled norem dále potvrzuje rozdíl mezi třídami ocelí. Podvýbor ASTM A06.02 uvádí ASTM A677 pro plně zpracovanou elektrotechnickou ocel bez orientovaných zrn, ASTM A683 pro polozpracovanou elektrotechnickou ocel bez orientovaných zrn, ASTM A876 pro plně zpracovanou elektrotechnickou ocel s orientovanými zrny a ASTM A976 pro klasifikaci izolačních povlaků elektrotechnických ocelí. Tyto dokumenty nepopisují jednu vzájemně zaměnitelnou skupinu materiálů. Ocel s orientovanými zrny se zpracovává tak, aby zvýhodňovala určitý směr magnetického toku, zatímco ocel bez orientovaných zrn je navržena tak, aby poskytovala přibližně stejné magnetické chování v rovině plechu. Pro srovnání, ASTM A677 se vztahuje na plně zpracované elektrotechnické oceli bez orientovaných zrn používané především v magnetických zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz. Její jakosti se klasifikují podle maximálních ztrát v jádře naměřených při 60 Hz a 1,5 T metodou Epsteinova rámce. Tuto klasifikaci nelze přenést na jakost oceli s orientovanými zrny podle ASTM A876, aniž by byly zachovány třída oceli, metoda zkoušení vzorku, směr, indukce a stav dodání. ### Jakosti oceli s orientovanými zrny rýhované laserem Rýhování laserem je úprava pro zjemnění domén, nikoli synonymum pro vysokou permeabilitu. Laser vytváří hustě rozmístěné dráhy, obvykle příčné k hlavnímu toku ve směru válcování, a to prostřednictvím lokálních tepelných změn nebo změn napětí na povrchu. Tyto dráhy rozdělují magnetické domény nebo omezují jejich šířku. Menší domény mohou za stanovených podmínek zkoušky snížit dynamický pohyb doménových stěn a celkové ztráty v jádře. Tato úprava nenahrazuje Gossovu texturu. Laserově rýhovaný výrobek zůstává ocelí s orientovanými zrny, jejíž chování ve směru válcování závisí na krystalografickém uspořádání, historii zpracování a stavu magnetického napětí. Rýhování laserem také automaticky nezařazuje materiál do třídy s vysokou permeabilitou. ASTM A876 uvádí laserově rýhované jakosti jako samostatnou kategorii vedle konvenčních jakostí a jakostí s vysokou permeabilitou, protože toto zařazení popisuje způsob zpracování nebo výslednou kategorii, nikoli jednu univerzální úroveň permeability. Účinek závisí na podmínkách. Rýhování může snížit ztráty při určité frekvenci a indukci, přičemž při jiné indukci může způsobit odlišnou změnu permeability, magnetostrikce nebo ztrát. Význam mohou mít rozteč, hloubka a energie drah, stav povlaku a následné napětí. Výsledek může ovlivnit také sestavení jádra: řezání a stohování mohou zamýšlený vzor domén přerušit a napětí vznikající při upínání může zvýšit ztráty. Správná specifikace proto uvádí třídu, jmenovitou tloušťku, stav dodání, směr válcování, zkušební indukci, frekvenci a metodu. Například plně zpracovaný plech s Gossovou texturou zkoušený ve směru válcování při 1,5 T podle příslušného postupu Epsteinovy nebo jednosměrné zkoušky představuje přesně definované měření. Označení „3,2 % křemíku, tenká ocel s vysokou permeabilitou“ takové není. První popis zachovává proměnné určující magnetické chování; druhý slučuje texturu, zpracování, zjemnění domén a podmínky zkoušky do zavádějícího označení. ## Křemík, hliník, uhlík a metalurgie magnetických ztrát ### Křemík a elektrický měrný odpor Křemík se do železa přidává především proto, že zvyšuje elektrický měrný odpor a mění magnetické chování slitiny. Vyšší měrný odpor omezuje proud, který může cirkulovat v ocelovém plechu při změnách magnetického toku. Tyto cirkulující proudy představují klasickou složku ztrát v jádře způsobenou vířivými proudy. Při daném průběhu magnetické indukce a frekvenci omezují velikost těchto proudových drah jak tenčí plechy, tak vyšší měrný odpor, ačkoli ani jedno z toho ztráty vířivými proudy zcela neodstraní. Křemík také mění krystalové a magnetické vlastnosti železa. Obecně snižuje saturační indukci a při vyšší koncentraci může ztěžovat zpracování, takže složení představuje kompromis, nikoli jednosměrnou škálu kvality. Vliv elektrického měrného odporu zůstává významný: přídavek křemíku odlišuje chování elektrotechnické oceli od nízkouhlíkové konstrukční oceli, u níž nižší měrný odpor umožňuje vznik většího indukovaného proudu. Označení jakosti je přesto nutné posuzovat spolu s podmínkami zkoušky. Norma ASTM A677, kterou v roce 2007 citovala organizace ASTM International, se vztahuje na plně zpracované neorientované elektrotechnické oceli používané především v magnetických zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz. Jejich jakosti jsou klasifikovány podle maximálních ztrát v jádře naměřených při 60 Hz a 1,5 T metodou Epstein. Ztráta uvedená za těchto podmínek není univerzální materiálová konstanta. Popisuje konkrétní ocel, stav dodání, uspořádání vzorku, frekvenci a indukci. Hladina křemíku spojovaná s orientovanou ocelí bývá také často nesprávně zjednodušována. ASTM A876 popisuje nízkouhlíkové křemík-železné orientované oceli s přibližně 3,2 % křemíku. Toto číslo určuje obecné chemické složení dané skupiny; samo o sobě však nestanovuje permeabilitu ani ztráty v jádře. Orientovaná ocel získává značnou část své magnetické výhody z krystalografické textury, zejména z uspořádání příznivých krystalografických směrů ve směru válcování. Křemík podporuje elektrický a magnetický návrh, avšak samotné chemické složení Gossovu texturu nevytváří. S rostoucí frekvencí nabývá výhoda vyššího měrného odporu na významu. Klasické ztráty vířivými proudy výrazně rostou s frekvencí a závisí na tloušťce plechu, měrném odporu a místním průběhu magnetického toku. Silnější plech z oceli s vyšším měrným odporem může stále vykazovat jiné ztráty než tenčí plech z oceli s nižším měrným odporem, zatímco hysterezní a nadměrné ztráty se mohou měnit nezávisle. „Více křemíku“ proto nenahrazuje uvedení tloušťky, frekvence, indukce a měřené složky ztrát nebo celkových ztrát. ### Hliník, kontrola obsahu uhlíku a sekundární účinky Hliník může zvyšovat měrný odpor a přispívá k metalurgii zpracování elektrotechnických ocelí. U orientovaných jakostí mohou částice obsahující hliník, zejména nitrid hlinitý, působit jako inhibitory během sledu žíhacích operací, které řídí abnormální růst zrn. Požadovaná výsledná textura závisí na vzájemném působení chemického složení, válcování za tepla, redukce za studena, žíhání a stability precipitátů. Hliník proto při výrobě orientované oceli představuje více než pouhou přísadu zvyšující měrný odpor. Jeho účinek je podmíněný. Důležité jsou množství, forma a tepelná historie částic obsahujících hliník, stejně jako obsah dusíku, manganu, síry a režim žíhání. Chemický rozbor uvádějící obsah hliníku bez informace o stavu precipitátů vypovídá jen málo o tom, zda výsledná struktura zrn vytvoří zamýšlenou magnetickou odezvu. Pokud jsou inhibitory příliš slabé, příliš hrubé nebo se rozpustí v nevhodné fázi, může se změnit sekundární rekrystalizace i vývoj textury. Stejně důležitá je kontrola obsahu uhlíku. Nízký obsah uhlíku umožňuje během konečného zpracování oduhličení a snižuje riziko magnetického stárnutí. Zbytkový uhlík se může spojovat se železem a legujícími prvky za vzniku karbidů a intersticiální atomy mohou bránit pohybu doménových stěn nebo se měnit v čase a s teplotou. Tyto účinky mohou zvyšovat hysterezní ztráty nebo snižovat stabilitu magnetických vlastností. U plně zpracované orientované oceli se uhlík před vytvořením konečného izolačního a magnetického stavu odstraňuje na nízkou úroveň; rozhodující je výsledek zpracování, nikoli univerzální obsah uhlíku platný pro každou normu. Uhlík také nepřímo ovlivňuje růst zrn a texturu. Ovlivňuje rekrystalizaci, precipitaci karbidů a podmínky, za nichž zrna pohlcují sousední zrna. Nízkouhlíkové složení nezaručuje velká, příznivě orientovaná zrna. Vytváří chemické podmínky, které mohou podporovat požadovaný postup zpracování. Konečný výsledek závisí na tom, zda deformace při válcování, žíhání, inhibitory a oduhlištění vytvoří zamýšlenou strukturu zrn. Mechanismus vzniku ztrát vysvětluje, proč na těchto podrobnostech záleží. Studie Karlsruhe Institute of Technology z roku 2017 rozděluje ztráty v transformátorovém jádře na hysterezní, klasické ztráty vířivými proudy a nadměrné ztráty. Hysterezní ztráty odrážejí nevratný pohyb doménových stěn při změnách magnetizace. Klasické ztráty vířivými proudy vznikají v důsledku proudů indukovaných měnícím se magnetickým tokem. Nadměrné ztráty zahrnují další dynamické doménové procesy, které klasický člen nezachycuje. Křemík a hliník pomáhají především zvyšováním měrného odporu a ovlivňováním mikrostruktury, zatímco kontrola obsahu uhlíku ovlivňuje chování doménových stěn, strukturu zrn a magnetické stárnutí. Jejich účinky se překrývají, nejsou však zaměnitelné. Izolace představuje další chemickou a technologickou proměnnou. Povlak mezi plechy zvyšuje elektrický odpor v místech kontaktu plechu s plechem a omezuje mezilamelární proud. Norma ASTM A976 klasifikuje izolační povlaky elektrotechnických ocelí; označení povlaku však nepředstavuje přímé pořadí celkových ztrát v jádře. Tloušťka povlaku, jeho pokrytí, přilnavost, poškození při děrování a výsledné upínací napětí mohou ovlivnit hotové jádro. ### Složení jako jedna z mnoha proměnných Elektrotechnická ocel není jedinou materiálovou kategorií. Plně zpracovaná neorientovaná ocel, polozpracovaná neorientovaná ocel a plně zpracovaná orientovaná ocel se vyrábějí odlišnými technologickými postupy a neměly by se porovnávat pouze podle obsahu křemíku. Podvýbor ASTM A06.02 uvádí ASTM A677 pro plně zpracovanou neorientovanou ocel, ASTM A683 pro polozpracovanou neorientovanou ocel, ASTM A876 pro plně zpracovanou orientovanou ocel a ASTM A976 pro klasifikaci izolačních povlaků. IEC 60404-8-3:2023 se vztahuje na za studena válcované pásy a plechy z neorientované oceli dodávané v polozpracovaném stavu, včetně jmenovitých tlouštěk 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm. IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na plně zpracované orientované plechy v jmenovitých tloušťkách 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm. Na těchto tloušťkách záleží, protože ztráty vířivými proudy silně reagují na tloušťku plechu, avšak samotná tloušťka nepředpovídá celkové ztráty bez zbytku popisu zkoušky. Velikost zrn, ostrost textury, zbytkové napětí, stav povrchu, poškození při děrování, povlak a působící tahové napětí mohou měnit pohyb doménových stěn, a tím i hysterezní nebo nadměrné ztráty. Orientovaný plech s laserovým rýhováním může řídit domény jinak než konvenční jakost nebo jakost s vysokou permeabilitou a podobným nominálním chemickým složením. Rozhodující jsou směr zkoušky a indukce. ASTM A804/A804M je určena především pro jednosměrná měření střídavým proudem na tepelně rovnané orientované elektrotechnické oceli používané jako polotovar pro laminace transformátorových jader; výsledky jsou srovnatelné s metodou Epstein na vzorku délky 25 cm. ASTM A876 zahrnuje konvenční jakosti, jakosti s vysokou permeabilitou a jakosti s laserovým rýhováním zkoušené při 1,5 nebo 1,7 T. Praxe ASTM pro identifikaci jakostí rozlišuje konvenční orientované jakosti určené ke zkoušení při 1,5 T od jakostí určených ke zkoušení při 1,7 T. Ztrátu uvedenou při 1,5 T nelze považovat za rovnocennou ztrátě naměřené při 1,7 T. Stejná zásada platí pro neorientovanou ocel. Hodnota klasifikovaná podle ASTM A677 znamená maximální ztrátu v jádře při 60 Hz a 1,5 T metodou Epstein, nikoli vlastnosti při každé frekvenci motoru, indukci nebo průběhu vlny. Polozpracovaný materiál podle IEC 60404-8-3:2023 může předtím, než jeho magnetické vlastnosti odpovídají zamýšlenému provoznímu stavu, vyžadovat konečné žíhání nebo jiný výrobcem definovaný proces. Složení podporuje magnetické vlastnosti, ale neurčuje je. Křemík a hliník mohou díky vyššímu měrnému odporu snižovat ztráty vířivými proudy a částice obsahující hliník mohou pomáhat řídit vývoj zrn. Nízký obsah uhlíku podporuje oduhličení, stabilitu zpracování a odolnost proti magnetickému stárnutí. Výsledná vlastnost však vzniká kombinací chemického složení s texturou, velikostí zrn, napětím, tloušťkou, povlakem, stavem dodání a podmínkami měření. Každé srovnání, které tyto proměnné pomíjí, porovnává spíše označení než magnetické chování. ![Elektrotechnické oceli: jakosti, magnetické vlastnosti a řízení ztrát v jádře](/images/uploads/e8bdf6df-267f-47d5-a7af-9a972baa4fe2/wiki-inline-three-physical-sources-of-core-loss-in-a-laminated-electrical-steel-sheet-hyster-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/e8bdf6df-267f-47d5-a7af-9a972baa4fe2/wiki-inline-three-physical-sources-of-core-loss-in-a-laminated-electrical-steel-sheet-hyster-1920x1094.avif "Zvětšit obrázek — Elektrotechnické oceli: jakosti, magnetické vlastnosti a řízení ztrát v jádře")Core loss combines irreversible magnetization, induced currents, and dynamic domain effects. ## Rozklad ztrát v jádře: hystereze, vířivé proudy a nadměrné ztráty Ztráty v jádře představují elektrický výkon přeměněný na teplo, když feromagnetickým jádrem prochází střídavý magnetický tok. Naměřená hodnota není jedinou materiálovou konstantou. Závisí na frekvenci, maximální indukci, průběhu vlny, geometrii vzorku, směru válcování, tloušťce plechu, izolaci, napětí a stavu dodání oceli. Hodnotu ztrát uvedenou při 60 Hz a 1,5 T nelze přímo porovnávat s hodnotou uvedenou při 50 Hz a 1,7 T, ani když oba vzorky nesou stejné označení jakosti. \[6\] \[6\] [**Transformer-core loss separation study**](https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000066142/4047647). Karlsruhe Institute of Technology. Karlsruhe Institute of Technology publication, 2017. Studie Karlsruhe Institute of Technology (KIT) z roku 2017 rozděluje ztráty v transformátorovém jádře na tři složky: hysterezní ztráty, klasické ztráty vířivými proudy a nadměrné neboli anomální ztráty. Toto rozdělení představuje fyzikální rámec, nikoli tři nezávisle uváděné vlastnosti na standardním certifikátu. Naměřené celkové ztráty jsou jejich kombinovaným výsledkem: Ptotal=Ph+Pcl+Pex Tyto složky se mohou vzájemně ovlivňovat prostřednictvím zpracování a mikrostruktury. Velikost zrn, krystalografická textura, zbytkové napětí, odpor povlaku a zjemnění domén mohou současně měnit více než jednu složku. ### Hysterezní ztráty a pohyb doménových stěn Hysterezní ztráta je energie rozptýlená během nevratného cyklování magnetizace. Když střídavé pole mění směr, magnetické domény se nevracejí po stejné magnetizační dráze. Plocha uzavřená magnetickou hysterezní smyčkou představuje energii ztracenou za jeden cyklus a na jednotku objemu. Vynásobením této energie frekvencí získáme příspěvek ke ztrátám výkonu. Doménová stěna **Doménová stěna** Přechodová oblast oddělující magnetické domény s různými směry magnetizace. Při nízké magnetické indukci magnetizace často začíná pohybem doménových stěn. Doménová stěna odděluje oblasti, jejichž magnetické momenty směřují různými krystalografickými směry. V dokonalém krystalu by malé vnější pole mohlo stěnou pohybovat s malým odporem. Skutečná elektrotechnická ocel obsahuje dislokace, hranice zrn, vměstky, zbytkové napětí, nepravidelnosti povrchu a místní odchylky v textuře. Tyto struktury stěny ukotvují nebo deformují. Pole se pak musí zvýšit, než se stěna uvolní, což vede k nevratným skokům a rozptylu energie. Při vyšší magnetické indukci se k pohybu doménových stěn přidává rotace magnetizace směrem k vnějšímu poli. Rovnováha mezi pohybem stěn a rotací závisí na krystalografické orientaci. Proto je textura důležitá. Plně zpracovaná elektrotechnická ocel s orientovanými zrny vytváří výraznou Gossovu texturu, která mnoho zrn umisťuje do orientace podporující magnetizaci s nízkými ztrátami ve směru válcování. Její nízké ztráty platí pro stanovený směr a zkušební podmínky; neznamená to, že plech má stejnou magnetickou odezvu ve všech směrech. Elektrotechnická ocel s neorientovanými zrny se zpracovává tak, aby se omezily směrové rozdíly, nikoli aby vznikl jeden převládající snadný směr magnetizace. Plně zpracovaný neorientovaný materiál je pro použití především v magnetických zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz pokryt normou ASTM A677. Podle této normy se třídy klasifikují podle maximální měrné ztráty v železe naměřené při 60 Hz a 1,5 T Epsteinovou zkušební metodou. Označení třídy proto sděluje výsledek za definované zkoušky, nikoli univerzální hodnotu hysterezní ztráty při libovolné magnetické indukci a frekvenci. Stav dodání rovněž mění pohyb doménových stěn. Plně zpracovaný plech prošel konečným žíháním a povrchovou úpravou, jejichž účelem je nastavit jeho magnetické vlastnosti. Polozpracovaný neorientovaný plech, na který se vztahují ASTM A683 a IEC 60404-8-3:2023, se dodává k následnému zpracování uživatelem. Řezání, děrování, odstraňování napětí a konečné žíhání mohou změnit ukotvení doménových stěn. Označení „polozpracovaný“ nelze chápat jako méně přesnou verzi plně zpracované třídy. Křemík a hliník mohou zvyšovat elektrický měrný odpor a měnit magnetické chování, avšak samotné chemické složení hysterezní ztrátu neurčuje. Žíhání, růst zrn, textura a řízení napětí mohou mít na tvar smyčky větší vliv, než naznačuje jednoduché porovnání jmenovitých podílů křemíku. Stejná opatrnost je nutná u tloušťky: tenčí plech může snížit ztráty vířivými proudy, zatímco hysterezní ztráty zůstávají určovány především texturou, vadami a ukotvením doménových stěn. ### Klasické ztráty vířivými proudy v plechových izolovaných svazcích Měnící se magnetický tok indukuje elektrická pole uvnitř vodivého ocelového plechu. Tato pole vyvolávají obíhající proudy, nazývané vířivé proudy, v rovinách, které obepínají měnící se tok. Proudům klade ocel elektrický odpor a jejich energie se rozptyluje ve formě tepla. Jedná se o klasický příspěvek ke ztrátám vířivými proudy. Pro jednoduchý model plechu v izolovaném svazku při sinusovém buzení rostou klasické ztráty vířivými proudy přibližně s druhou mocninou frekvence, druhou mocninou maximální magnetické indukce a druhou mocninou tloušťky plechu, zatímco s rostoucím elektrickým měrným odporem klesají. Tento vztah však neumožňuje porovnávat tloušťku izolovaně. Koeficient závisí na geometrii, rozložení magnetického toku, průběhu vlny a na míře, v jaké izolace přerušuje proudové dráhy. Plechové izolované svazky zmenšují plochu dostupnou pro obíhající proudy. Elektricky izolační povlak na každém plechu zvyšuje odpor mezi sousedními vrstvami a brání vzniku velké proudové smyčky procházející celým svazkem. ASTM A976 klasifikuje izolační povlaky elektrotechnické oceli; označení povlaku je proto součástí magnetické konstrukce, nikoli pouze popisem povrchové úpravy. Poškozený, tenký, nespojitý nebo elektricky vodivý povlak může zvýšit ztráty svazku, i když základní ocel splňuje stanovenou magnetickou třídu. Křemík zvyšuje měrný odpor a hliník může k téže strategii řízení ztrát přispívat, pokud je přítomen v rámci příslušného systému složení a zpracování. Vyšší měrný odpor potlačuje klasické vířivé proudy, ale může také ovlivnit tažnost, vývoj textury, růst zrn a chování při nasycení. Obsah křemíku je proto konstrukční proměnnou, nikoli pravidlem pro ekvivalenci tříd. „Více křemíku“ neoznačuje konkrétní normalizovanou třídu ani nezaručuje nižší naměřené celkové ztráty. Také tloušťku je nutné posuzovat s ohledem na zkušební podmínky. IEC 60404-8-3:2023 se vztahuje na za studena válcované pásy a plechy z neorientované elektrotechnické oceli dodávané v polozpracovaném stavu, včetně jmenovitých tlouštěk 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm. IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na plně zpracovaný materiál s orientovanými zrny ve jmenovitých tloušťkách 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm. Tyto rozsahy ilustrují rozdíl v konstrukci, nestanovují však, že každý plech tloušťky 0,23 mm má nižší celkové ztráty než každý plech tloušťky 0,35 mm. Hysterezní a nadměrné ztráty zůstávají přítomny a zkušební magnetická indukce se může lišit. Praktický výsledek ovlivňuje také řezání a stohování. Otřepy mohou vytvářet elektrické můstky mezi plechy. Děrování způsobuje v blízkosti hran plastickou deformaci a zbytkové napětí, čímž zvyšuje místní hysterezní ztráty a mění strukturu domén. Žíhání ke snížení napětí může obnovit část magnetických vlastností, jeho účinek však závisí na třídě oceli, povlaku, atmosféře a tepelném cyklu. ### Nadměrné neboli anomální ztráty a skutečná mikrostruktura Nadměrné ztráty jsou dodatečným dynamickým příspěvkem spojeným se strukturou domén a nehomogenní magnetizací. Nejde jednoduše o klasickou složku ztrát vířivými proudy vypočtenou z tloušťky a měrného odporu. Při střídavém buzení se doménové stěny pohybují po nespojitých krocích, nikoli jako jediná plynule a rovnoměrně postupující fronta. Každá pohybující se stěna vytváří místní změny magnetického toku, a tedy i místní vířivé proudy. Tyto proudy se vzájemně ovlivňují s pohybem stěn a vytvářejí dynamické ztráty přesahující idealizovaný klasický výpočet. Tento příspěvek řídí skutečná struktura domén. Hranice zrn, vměstky, napěťová pole, poškození povrchu a rozteč i tvar domén vytvářejí oblasti, které se překlápějí při různých polích a v různých okamžicích. S rostoucí frekvencí mají stěny méně času reagovat, než se vnější pole znovu změní. Výsledná nehomogenní magnetizace zvyšuje nadměrnou složku ztrát. Zjemnění domén může zmenšit rozsah místních změn toku a zkrátit proudové dráhy kolem pohybujících se stěn, proto se u některých výrobků s orientovanými zrny používají úpravy pro řízení domén. Elektrotechnická ocel s orientovanými zrny názorně ukazuje důležitost oddělení těchto mechanismů. ASTM A876 se vztahuje na nízkouhlíkové křemík-železné oceli s orientovanými zrny s přibližně 3,2 % křemíku a zahrnuje konvenční třídy, třídy s vysokou permeabilitou a laserově rýhované třídy. Praxe označování tříd podle ASTM rozlišuje konvenční třídy s orientovanými zrny určené ke zkoušení při 1,5 T od tříd určených ke zkoušení při 1,7 T. Uváděná ztráta musí zachovávat tuto podmínku magnetické indukce. ASTM A804/A804M je určena především pro měření jednosměrného střídavého proudu na tepelně rovnané oceli s orientovanými zrny, přičemž výsledky jsou srovnatelné s metodou Epsteinova rámu o délce 25 cm; její jednosměrné uspořádání není zaměnitelné s izotropní zkouškou. Laserové rýhování místně mění strukturu domén a za stanovených podmínek může snižovat ztráty, neodstraňuje však účinky napětí, řezání, stohování ani příčného toku. Podobně může orientace zrn snížit ztráty naměřené ve směru válcování, zatímco mimo tento směr se projeví jiná odezva. Plně zpracovaná elektrotechnická ocel s orientovanými zrny podle IEC 60404-8-7:2017 a plně zpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel podle ASTM A677 proto patří do různých magnetických tříd, i když jediný výsledek zkoušky může způsobit, že jejich celkové ztráty vypadají podobně. Praktický závěr je přesný: řízení ztrát v jádře vyžaduje sladit třídu oceli, stav dodání, tloušťku, povlak, orientaci, frekvenci, magnetickou indukci, průběh vlny a metodu zkoušení vzorku s danou aplikací. Hysterezní ztráta popisuje nevratné cyklování, klasická ztráta vířivými proudy popisuje proudy indukované měnícím se tokem a nadměrná ztráta zachycuje dynamické účinky struktury domén a nehomogenní magnetizace. Celková naměřená ztráta obsahuje všechny tři složky. Pokud se považuje za kteroukoli z nich, vzniká nesprávné vysvětlení a může dojít k nesprávnému rozhodnutí o materiálu nebo zpracování. ## Tloušťka, laminování a izolační povlaky jako prostředky ke snížení ztrát Tloušťka elektrotechnické oceli, tloušťka povlaku a rozměry sestaveného jádra popisují různé fyzikální vlastnosti. Jejich zaměňování vede k nesprávným předpovědím ztrát v jádře. Tloušťka plechu je tloušťka jednoho ocelového plechu v laminaci. Tloušťka povlaku je tloušťka elektricky izolačního filmu na jeho povrchu. Geometrie svazku zahrnuje počet plechů, jejich překrytí a spoje, činitel plnění, směr magnetického toku a sestavenou magnetickou dráhu. Jádro vyrobené z tenčího plechu nemá automaticky nižší celkové ztráty, pokud snížení ztrát vířivými proudy vyváží poškození při dělení, nedostatečná izolace, nadměrné upnutí nebo nevhodná magnetická jakost. Studie KIT publikovaná v roce 2017 rozděluje ztráty v transformátorovém jádře na hysterezní ztráty, klasické ztráty vířivými proudy a nadměrné ztráty. Pohyb doménových stěn souvisí s hysterezními ztrátami, střídavý magnetický tok indukuje cirkulační proudy a zbývající dynamický příspěvek se považuje za nadměrné ztráty. Konstrukce laminace a povlaku působí nejpříměji na složky související s proudem; nenahrazuje vhodnou krystalografickou texturu, chemické složení, řízení napětí ani zkušební podmínky. ### Proč tenčí plech obvykle omezuje dráhy vířivých proudů mezi plechy Měnící se magnetický tok vytváří elektrické pole. V masivním ocelovém jádře může toto pole pohánět cirkulační proudy ve smyčkách, které se rozprostírají materiálem. Tyto proudy rozptylují výkon prostřednictvím elektrického odporu oceli, vytvářejí klasické ztráty vířivými proudy a mění místní magnetické pole. Čím větší je dostupný rozměr smyčky ve směru ovlivněném měnícím se tokem, tím větší napětí se kolem této smyčky indukuje. Laminované jádro rozděluje jeden velký vodivý objem na mnoho tenkých plechů. Každý plech vede tok převážně ve své rovině, zatímco rozhraní mezi plechy přerušují tok proudu z jedné laminace do druhé. U klasické složky ztrát vířivými proudy obsahuje známý zjednodušený vztah druhou mocninu tloušťky plechu v laminaci: při konstantní frekvenci, indukci, měrném odporu a tvaru vlny vede snížení tloušťky obecně k nepoměrně velkému snížení této složky. Jedná se o obecný trend, nikoli o záruku nezávislou na jakosti materiálu. Skutečné ztráty zahrnují také hysterezní a nadměrné složky a výrobní napětí je může zvýšit. Fyzikální přínos vyplývá ze dvou souvisejících účinků. Za prvé tenčí plech poskytuje kratší rozměr pro smyčky indukovaného proudu. Za druhé svazek jednotlivě izolovaných plechů brání spojování těchto smyček přes široké plochy sousedních laminací. Pokud se rozhraní elektricky propojí, může se účinný rozměr smyčky přiblížit výšce nebo šířce značné části jádra, čímž se zmaří velká část přínosu konstrukce laminace. Hodnoty tloušťky stanovené normou pro výrobek jsou proto významné pouze spolu s příslušnou třídou materiálu a stavem dodání. IEC 60404-8-3:2023 se vztahuje na za studena válcované pásy a plechy z elektrotechnické oceli s neorientovanými zrny dodávané v polozpracovaném stavu, s jmenovitými tloušťkami 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm. Jedná se o normou definované tloušťky výrobku, nikoli o univerzální pořadí podle vlastností. Polozpracovaný neorientovaný plech s jednou z těchto tlouštěk musí být stále hodnocen za stanovených podmínek magnetické zkoušky a zpracování. IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na za studena válcovanou elektrotechnickou ocel s orientovanými zrny dodávanou v plně zpracovaném stavu, včetně jmenovitých tlouštěk 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm. Materiál s orientovanými zrny se běžně používá s magnetickým tokem vedeným převážně ve směru válcování, takže tloušťka a textura působí společně. Plech s orientovanými zrny o tloušťce 0,27 mm a polozpracovaný neorientovaný plech o tloušťce 0,50 mm nelze porovnávat pouze podle tloušťky, protože se liší texturou, tepelným zpracováním, směrem magnetizace a stavem dodání. Tenčí laminace také zvyšují počet rozhraní v dané výšce svazku. To může snížit objem oceli na jednotku vnějšího rozměru, protože povlaky a malé mezery zabírají část svazku. Významný je výsledný činitel plnění: balík o jmenovité výšce 100 mm neobsahuje 100 mm magnetické oceli. Další omezení přináší dělení a lisování. Otřepy mohou elektricky spojovat sousední laminace, zatímco zbytkové napětí v blízkosti řezaných hran může zvyšovat hysterezní a nadměrné ztráty. Tenčí materiál tak může snižovat klasické ztráty vířivými proudy, zatímco nekvalitní výroba zvyšuje ostatní příspěvky. ### Elektrická funkce povrchové izolace Povlak není pouze bariérou proti korozi nebo povrchovou úpravou usnadňující manipulaci. Jeho elektrickou funkcí je udržovat vysoký odpor přes široké plochy sousedních laminací, aby indukovaný proud zůstával převážně omezen na vlastní plech. Povlak nemusí bránit toku proudu podél laminace; bez změny samotné oceli by to nebylo možné. Musí omezovat tok proudu přes rozhraní mezi jednotlivými laminacemi. Toto rozlišení vysvětluje, proč je důležitá celistvost povlaku. Malá poškozená plocha, obnažená hrana, vodivá nečistota nebo otřep po lisování mohou vytvořit spoj přes několik plechů. Jeden takový spoj nemusí nutně zkratovat celé jádro, avšak mnoho spojů může vytvořit rozšířené dráhy proudu mezi laminacemi. Tlak při upínání může povlak také stlačit nebo poškodit a procesy svařování či lepení mohou vytvořit lokální vodivá propojení. Sestavení jádra proto ovlivňuje ztráty i tehdy, když ocelový plech a jeho jmenovitý povlak zůstávají beze změny. Tloušťka povlaku a tloušťka plechu mají odlišné důsledky. Zvýšení tloušťky plechu mění oblast oceli, v níž vzniká magnetický tok a vířivé proudy. Zvýšení tloušťky povlaku především zvětšuje elektrické oddělení a snižuje podíl pevně dané výšky svazku, který zaujímá ocel. Nezmění silnou laminaci na tenkou. Naopak velmi tenký povlak na tenkém plechu není rovnocenný silnějšímu plechu se stejnou celkovou tloušťkou balíku. Izolace musí také odolávat stanoveným výrobním a tepelným procesům. Plně zpracovaná ocel s orientovanými zrny může podstupovat odstranění napětí nebo jiné řízené úpravy související s její specifikací; polozpracovaná ocel s neorientovanými zrny se dodává k následnému zpracování, které může změnit magnetické vlastnosti. Elektrický odpor, přilnavost, teplotní odolnost a chování při dělení nebo žíhání je nutné posuzovat společně, označení povlaku však nelze považovat za číselnou hodnotu ztrát v jádře. ASTM A976 je příslušná specifikace ASTM pro klasifikaci izolačních povlaků elektrotechnické oceli. ASTM nepoužívá A976 jako náhradu za normy pro výrobky z magnetické oceli. Podvýbor ASTM A06.02 uvádí ASTM A677 pro plně zpracovanou elektrotechnickou ocel s neorientovanými zrny, ASTM A683 pro polozpracovanou elektrotechnickou ocel s neorientovanými zrny, ASTM A876 pro plně zpracovanou elektrotechnickou ocel s orientovanými zrny a ASTM A976 pro klasifikaci izolačních povlaků. Klasifikace povlaku určuje typ nebo třídu povlaku v rámci příslušného normového systému; sama o sobě však nestanovuje ztráty v jádře konkrétní oceli při neuvedené frekvenci a indukci. Třídy povlaků a naměřené vlastnosti je proto nutné převzít z příslušného vydání ASTM A976, nikoli je odvozovat nebo určovat podle vzhledu plechu. Porovnání ztrát v jádře zůstává spojeno s podmínkami měření. ASTM A677 například zahrnuje plně zpracované elektrotechnické oceli s neorientovanými zrny používané především v magnetických zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz, přičemž jakosti jsou klasifikovány podle maximálních ztrát v jádře měřených při 60 Hz a 1,5 T metodou Epsteinova přístroje. ASTM A804/A804M je určena především pro jednosměrná měření střídavým proudem na tepelně rovnané elektrotechnické oceli s orientovanými zrny, přičemž výsledky jsou srovnatelné s metodou Epsteinova přístroje s délkou vzorku 25 cm. Označení jakostí oceli s orientovanými zrny rovněž rozlišuje konvenční jakosti zkoušené při 1,5 T od jiných jakostí určených ke zkoušení při 1,7 T. Uvedená hodnota ztrát bez frekvence, indukce, metody zkoušení vzorku, směru válcování, pokud je relevantní, a stavu dodání je neúplná. Tloušťka a povlak určují elektrické dráhy; uvedené podmínky měření však nenahrazují. ## Magnetické zkoušení: Epsteinova metoda, metoda s jednotlivým plechem a jednosměrné metody Magnetická vlastnost není samostatné číslo. Vztahuje se ke zkušebním podmínkám: třídě materiálu, stavu dodání, geometrii vzorku, magnetickému obvodu, frekvenci, maximální indukci, směru vzhledem ke směru válcování a elektrické izolaci mezi lamelami. Uvedení „ztrát v železe“ bez těchto údajů může způsobit, že dvě platná měření budou působit jako protichůdná. Toto rozlišení je důležité, protože elektrotechnické plechy nepředstavují jedinou kategorii materiálů. Plně zpracované elektrotechnické plechy bez orientace zrn, polozpracované elektrotechnické plechy bez orientace zrn a plně zpracované elektrotechnické plechy s orientací zrn mají odlišnou texturu, tepelné zpracování, zamýšlené použití i zkušební konvence. Podvýbor ASTM A06.02 tyto rozdíly promítá do samostatných norem: ASTM A677 se vztahuje na plně zpracované plechy bez orientace zrn, ASTM A683 na polozpracované plechy bez orientace zrn, ASTM A876 na plně zpracované plechy s orientací zrn a ASTM A976 klasifikuje izolační povlaky. Naměřené ztráty mají také několik fyzikálních zdrojů. Studie Karlsruhe Institute of Technology z roku 2017 rozděluje ztráty v transformátorovém jádře na hysterezní ztráty, klasické ztráty vířivými proudy a přídavné ztráty. Hysterezní ztráty vznikají pohybem doménových stěn přes defekty a místa jejich ukotvení během přemagnetování. Klasické ztráty vířivými proudy jsou způsobeny proudy indukovanými v oceli při změnách střídavého magnetického toku. Přídavné ztráty představují další dynamické ztráty spojené s nehomogenním pohybem doménových stěn a lokalizovanými magnetickými procesy. Zkušební metoda zaznamenává jejich kombinovaný účinek při stanoveném průběhu a frekvenci; neurčuje jakost pouze na základě chemického složení. ### Epsteinova metoda s délkou vzorku 25 cm a pásové vzorky Magnetické zkušební metody popisují různé geometrie vzorků a neměly by být považovány za vzájemně zaměnitelné. | Zkušební přístup | Magnetická dráha | Nejvýznamnější použití | |---|---|---| | Epsteinova metoda na vzorku délky 25 cm | Definovaná sestava pásků s průměrovanou směrovou odezvou | Standardizované srovnání plechů | | Jednoplošné nebo jednosměrné měření | Definovaný zvolený směr | Směrová měření orientované oceli | | Měření hotového jádra | Skutečné spoje, stohování, napětí a sestava | Ověření na úrovni součásti | Epsteinova metoda s délkou vzorku 25 cm používá úzké obdélníkové pásy sestavené do čtvercového magnetického obvodu. Délka vzorku je konvenčně 25 cm a pásy jsou uspořádány tak, aby magnetický obvod zahrnoval materiál nařezaný v hlavních zkušebních směrech. Výsledná zkouška není měřením izolovaného úseku plechu. Jde o řízenou sestavu, v níž jsou přiložená magnetizační síla, indukované napětí, magnetická indukce a hmotnost nebo objem vzorku vzájemně propojeny s uváděnými magnetickými veličinami. U plechu bez orientace zrn poskytuje toto uspořádání standardizovanou průměrnou odezvu materiálu odebraného v různých směrech. Tento průměr je užitečný, protože elektrotechnické plechy bez orientace zrn jsou navrženy tak, aby omezovaly směrové rozdíly, nikoli aby soustředily své magnetické vlastnosti do jediného krystalografického směru. Výsledek však stále závisí na řezání, otřepu, stavu vzorku, sesazení, izolaci a způsobu řízení buzení. ASTM A677 je hlavním příkladem. Vztahuje se na plně zpracované elektrotechnické plechy bez orientace zrn, používané především v magnetických zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz, a klasifikuje jakosti podle maximálních ztrát v železe měřených při **60 Hz a 1,5 T Epsteinovou zkušební metodou**. Frekvence a indukce jsou součástí kritéria jakosti. Hodnota naměřená při 50 Hz nebo při 1,0 T nepředstavuje stejný klasifikační výsledek podle ASTM A677, i když pásy i přístroj zůstaly nezměněny. Pásy musí rovněž reprezentovat specifikovaný stav dodání. Plně zpracovaný plech prošel konečným žíháním a izolační úpravou potřebnými k dosažení dodávaného magnetického stavu. Polozpracovaný elektrotechnický plech bez orientace zrn je odlišný: jeho konečné magnetické vlastnosti mohou záviset na zpracování u uživatele, které obvykle zahrnuje žíhání ke snížení pnutí. IEC 60404-8-3:2023 se vztahuje na za studena válcovaný elektrotechnický plech a pás bez orientace zrn dodávaný v polozpracovaném stavu, včetně jmenovitých tlouštěk 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm. Tyto údaje o tloušťce se automaticky nepřevádějí na plně zpracované jakosti podle ASTM A677. Tloušťka ovlivňuje ztráty, ale nenahrazuje označení jakosti. Zmenšení tloušťky lamely obecně zkracuje dráhu dostupnou pro cirkulující vířivé proudy. Elektrická izolace na povrchu tyto proudy dále přerušuje, zatímco přísady křemíku a hliníku zvyšují elektrický měrný odpor. Konečné ztráty však závisejí také na textuře, velikosti zrn, pnutí, povlaku, průběhu vlny a frekvenci. Tenký plech zkoušený v jednom stavu proto nelze pouze na základě tloušťky porovnávat s tlustším plechem zkoušeným podle jiné normy. ### ASTM A804/A804M pro plech s orientací zrn Elektrotechnický plech s orientací zrn vyžaduje odlišný přístup, protože jeho magnetické vlastnosti jsou záměrně směrové. U tepelně rovnáného materiálu s orientací zrn souvisí směr válcování se silnou Gossovou texturou, takže magnetizace v tomto směru se může výrazně lišit od magnetizace napříč tímto směrem. Zkouška, která průměruje různé směry, může zakrýt vlastnost rozhodující pro transformátorové jádro. ASTM A804/A804M je určena především pro jednosměrná měření magnetických vlastností při střídavém proudu u tepelně rovnáného elektrotechnického plechu s orientací zrn používaného jako materiál pro lamely transformátorových jader. Na rozdíl od běžné Epsteinovy sestavy je tato metoda navržena k měření materiálu v definovaném magnetickém směru. ASTM International uvádí, že výsledky podle ASTM A804/A804M jsou srovnatelné s výsledky podle Epsteinovy metody s délkou vzorku 25 cm, avšak „srovnatelné“ neznamená, že uspořádání vzorku a směrové informace jsou zaměnitelné. Zkušební metoda musí být spolu s výsledkem vždy uvedena. Zkouška s jednotlivým plechem nebo jednosměrná zkouška může odhalit chování materiálu s orientací zrn ve směru válcování přímočařeji než vícesměrná sestava pásů. Vzorek je magnetizován ve zvoleném směru a střídavá indukce se stanoví z indukovaného napětí. Uváděná ztráta proto nese směrový význam: hodnota ve směru válcování se nesmí interpretovat jako izotropní průměrná hodnota plechu a výsledek ve směru napříč válcováním ji nesmí nahrazovat. ASTM A876 se vztahuje na nízkouhlíkové křemíko-železné elektrotechnické plechy s orientací zrn obsahující přibližně 3,2 % křemíku. Zahrnuje běžné jakosti, jakosti s vysokou permeabilitou a jakosti s laserovým rýhováním. IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na za studena válcovaný elektrotechnický plech a pás s orientací zrn dodávaný v plně zpracovaném stavu, včetně materiálu s Gossovou texturou a jmenovitými tloušťkami 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm. Tyto dokumenty popisují třídy a stavy dodání; zkušební metoda poskytuje kontext měření, díky němuž má uvedená magnetická vlastnost skutečný význam. ### Interpretace podmínek indukce a frekvence Indukce, obvykle vyjadřovaná v teslech, není zaměnitelná s intenzitou magnetického pole. Při zkoušce střídavým proudem určují průběh indukce a její maximální hodnota, jak daleko je materiál buzen po své magnetizační křivce. Při vyšší indukci mohou doménové procesy a účinky nasycení výrazně zvýšit ztráty. Frekvence mění počet přemagnetování za sekundu a zvyšuje dynamické složky, zejména ztráty vířivými proudy a přídavné ztráty. Proto praxe ASTM rozlišuje označení jakostí s orientací zrn zkoušených při **1,5 T** od označení jakostí zkoušených při **1,7 T**. Běžné jakosti s orientací zrn jsou určeny pro zkoušení při 1,5 T, zatímco jiné jakosti s orientací zrn jsou určeny pro zkoušení při 1,7 T. Označení určuje předepsanou indukci pro klasifikaci nebo uváděnou vlastnost; nejde pouze o preferovaný provozní bod. Porovnání výsledku při 1,5 T s výsledkem při 1,7 T, jako by šlo o stejnou zkoušku jakosti, může vést k obrácení zdánlivého pořadí jakostí. Stejná opatrnost platí pro frekvenci. Klasifikační podmínka podle ASTM A677 činí 60 Hz a 1,5 T, což odráží její hlavní použití v zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz. Zkouška při 400 Hz měří odlišný poměr hysterezních ztrát, klasických ztrát vířivými proudy a přídavných ztrát. I když materiál, tloušťka a metoda přípravy vzorku zůstanou stejné, nelze tuto hodnotu přenášet bez odůvodněného frekvenčního modelu a odpovídajících předpokladů o průběhu vlny. Obhajitelná zpráva proto uvádí normu a označení jakosti materiálu, stav dodání, jmenovitou tloušťku, metodu zkoušení vzorku, frekvenci, maximální indukci, případně průběh vlny, stav izolace a směr zkoušení. U elektrotechnického plechu s orientací zrn musí být směr válcování uveden výslovně. „Ztráty v železe: 1,5 W/kg“ je neúplný údaj; „ztráty v železe měřené Epsteinovou metodou s délkou vzorku 25 cm při 60 Hz a 1,5 T u plně zpracovaného elektrotechnického plechu bez orientace zrn“ označuje použitelný výsledek. U jednosměrného měření plechu s orientací zrn jsou směr a metoda ASTM A804/A804M stejně nezbytné. Zkušební metoda je součástí vlastnosti — nikoli poznámka pod čarou uvedená až za ní. ## Jak číst označení jakosti nebo technický list, aniž by došlo k nesprávné interpretaci #### Postup čtení technického listu 1. **1. Určete normu** Vyhledejte příslušný dokument ASTM nebo IEC. 2. **2. Určete dodací stav** Zjistěte, zda je plech plně zpracovaný nebo polozpracovaný. 3. **3. Určete skupinu materiálu** Rozlišujte neorientovanou a orientovanou ocel. 4. **4. Zaznamenejte zkušební podmínky** Zaznamenejte frekvenci, indukci, směr, metodu zkoušení vzorku a v relevantních případech průběh vlny. 5. **5. Prověřte podmínky výroby** Prověřte tloušťku, povlak, řezání, odstraňování napětí, stohování a upínání. Označení jakosti nepředstavuje úplnou specifikaci magnetických vlastností. Určuje materiál v rámci určité normy, avšak uváděné vlastnosti závisí také na stavu dodání, tloušťce, zkušební frekvenci, indukci, směru vzorku a metodě měření. Důsledné pořadí čtení zabraňuje běžné chybě, při níž se obsah křemíku nebo malá jmenovitá tloušťka považují za přímou náhradu magnetických vlastností. ### Určete normu, stav dodání a skupinu jakosti Začněte příslušnou normou, nikoli číslem jakosti. Například ASTM A677 se vztahuje na plně zpracované neorientované elektrotechnické oceli určené především pro magnetická zařízení pracující s frekvencí 50 a 60 Hz. Její jakosti jsou klasifikovány podle maximálních měrných celkových ztrát naměřených při 60 Hz a 1,5 T metodou Epstein, jak je uvedeno v ASTM A677-07 (ASTM International, 2007). Tato klasifikace nepopisuje všechny možné provozní podmínky. Poté určete stav dodání. Plně zpracovaný materiál prošel tepelným zpracováním pro dosažení magnetických vlastností požadovaným příslušnou specifikací a dodává se s již stanovenými magnetickými vlastnostmi. Polozpracovaný materiál se dodává k dalšímu zpracování uživatelem, které obvykle zahrnuje konečné žíhání. Jeho magnetické vlastnosti ve stavu dodání proto nelze považovat za rovnocenné vlastnostem plně zpracovaného plechu. Toto rozlišení je v přehledu norem ASTM výslovné. Podvýbor ASTM A06.02 uvádí ASTM A677 pro plně zpracovanou neorientovanou ocel, ASTM A683 pro polozpracovanou neorientovanou ocel a ASTM A876 pro plně zpracovanou ocel s orientovanými zrny. ASTM A976 se zabývá klasifikací izolačních povlaků. Technický list, který uvádí pouze „elektrotechnická ocel“, neobsahuje informace potřebné k zařazení materiálu do tohoto systému. Dále určete skupinu oceli. Neorientovaná elektrotechnická ocel je navržena tak, aby poskytovala relativně podobné magnetické vlastnosti v různých směrech v rovině plechu, i když není dokonale nezávislá na směru. Elektrotechnická ocel s orientovanými zrny má výraznou krystalografickou texturu, obvykle spojenou s orientací Goss, a běžně se hodnotí ve směru válcování nebo v jiném stanoveném směru. Obě skupiny slouží pro odlišné konstrukce magnetických obvodů a neměly by se porovnávat prostřednictvím jediné hierarchie čísel jakostí. ASTM A876 se vztahuje na nízkouhlíkovou křemíko-železnou ocel s orientovanými zrny obsahující přibližně 3,2 % křemíku. Zahrnuje konvenční jakosti, jakosti s vysokou permeabilitou a jakosti s laserovým rýhováním. IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na za studena válcovaný pás a plech z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny dodávaný v plně zpracovaném stavu, včetně jmenovitých tlouštěk 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm. Tyto tloušťky jsou charakteristickými položkami této výrobkové normy; samy o sobě nepředstavují pořadí podle výkonnosti. Pro polozpracovaný neorientovaný materiál stanovuje IEC 60404-8-3:2023 jmenovité tloušťky 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm spolu s magnetickými vlastnostmi, rozměrovými tolerancemi a kontrolními postupy. Skutečnost, že se určitá tloušťka v tomto seznamu nachází, neznamená, že je plech rovnocenný plně zpracované neorientované jakosti stejné tloušťky. Jmenovitou tloušťku zaznamenejte odděleně od jakosti. Zaznamenejte také údaje o povlaku nebo izolaci. Elektricky izolační povlak zvyšuje odpor mezi jednotlivými plechy a omezuje proudy cirkulující mezi sousedními plechy; ASTM A976 poskytuje příslušný rámec klasifikace povlaků. Křemík a hliník mohou zvyšovat měrný elektrický odpor, zatímco řízení textury a zpracování ovlivňují hysterezi a permeabilitu. Žádná z těchto vlastností sama o sobě neurčuje výslednou hodnotu ztrát v jádře. ### Správně interpretujte klasifikaci maximálních ztrát v jádře Třída maximálních ztrát v jádře představuje mez pro splnění požadavků za stanovených podmínek, nikoli univerzální konstantu ztrát. Pokud ASTM A677 přiřazuje jakost podle maximálních ztrát při 60 Hz, 1,5 T a při zkoušce Epstein, vztahuje se tato hodnota k uvedenému měření. Automaticky nepředpovídá ztráty při 400 Hz, při 1,0 T, při rotujícím magnetickém toku ani po jiném procesu vystřihování a žíhání ke snížení pnutí. Užitečný zápis uvádí podmínky hned vedle čísla: „maximální měrné celkové ztráty, \[frekvence\], \[indukce\], zkouška Epstein“. Odstranění podmínek v hranatých závorkách mění kvalifikovaný výsledek v zavádějící údaj. Stejná zásada platí pro jakosti s orientovanými zrny. Postupy ASTM rozlišují konvenční jakosti určené ke zkoušení při 1,5 T od jiných jakostí s orientovanými zrny určených ke zkoušení při 1,7 T (ASTM International, 2024). Porovnávání jejich číselných limitů bez uvedení zkušební indukce je neplatné. Výsledek může ovlivnit také metoda zkoušení vzorku. ASTM A804/A804M je určena především pro měření jednosměrného střídavého magnetování u tepelně rovnané elektrotechnické oceli s orientovanými zrny používané jako polotovar pro plechy transformátorových jader. Její výsledky jsou porovnatelné s výsledky získanými metodou Epstein na vzorku o délce 25 cm, avšak „porovnatelné“ neznamená, že každá geometrie zkoušky poskytne totožné hodnoty. ASTM A804/A804M-04, znovu potvrzená v roce 2021, by proto měla být uvedena vždy, když se její měření objeví v technickém listu. Samotné ztráty v jádře se skládají z několika fyzikálních složek. Studie Karlsruhe Institute of Technology publikovaná v roce 2017 rozděluje ztráty v transformátorovém jádře na hysterezní ztráty, klasické ztráty vířivými proudy a přídavné ztráty. Pohyb doménových stěn magnetickou strukturou přispívá k hysterezním ztrátám. Proměnlivý magnetický tok indukuje v oceli vířivé proudy, které způsobují klasické ztráty vířivými proudy; struktura domén a lokalizované dráhy proudů přispívají k přídavným ztrátám. Tenkčí plech elektrotechnické oceli automaticky neznamená nižší ztráty, pokud se liší textura, zpracování, povlak, napětí nebo zkušební podmínky. Limited evidence Tloušťka ovlivňuje především složku ztrát vířivými proudy, protože kratší elektrické dráhy snižují ztráty způsobené cirkulujícími proudy. Nižší ztráty mohou být rovněž výsledkem vyššího měrného elektrického odporu, vhodné izolace, menšího pnutí nebo lepšího uspořádání zrn. Tenčí plech může přesto vykazovat vyšší naměřené celkové ztráty, pokud se liší jeho textura, stav zpracování, povlak nebo zkušební podmínky. „0,27 mm“ je tloušťka, nikoli úplné označení magnetické jakosti. ### Rozlišujte permeabilitu, indukci a ztráty Permeabilita popisuje, jak velká magnetická indukce vzniká při dané intenzitě magnetického pole. Ve zjednodušené podobě porovnává relativní permeabilita odezvu materiálu s odezvou vakua. Technický list může uvádět počáteční permeabilitu, maximální permeabilitu nebo permeabilitu při stanovené indukci. Jde o různé veličiny, které nelze sloučit do jediného čísla. Indukce je hustota magnetického toku, obvykle uváděná v teslech. Jde o provozní nebo zkušební bod, při němž se daná vlastnost měří. Ocel s orientovanými zrny a vysokou permeabilitou může dosáhnout stanovené indukce při nižší intenzitě magnetického pole než jiná ocel, avšak její celkové ztráty stále závisí na frekvenci, průběhu vlny, tloušťce, textuře, pnutí a izolaci. Snadná magnetizace není totéž co nízký rozptyl energie v jednom cyklu. Ztráty v jádře jsou výkon rozptýlený na jednotku hmotnosti nebo objemu při definovaném střídavém magnetickém buzení. Jejich hodnota silně závisí jak na frekvenci, tak na indukci. Dva plechy mohou mít při jedné indukci podobnou permeabilitu, ale odlišné ztráty, nebo mohou mít v jednom zkušebním bodě podobné ztráty, avšak jinde na magnetizační křivce odlišnou permeabilitu. Každou vlastnost posuzujte jako úplnou kombinaci údajů: stav dodání, skupina jakosti, jmenovitá tloušťka, frekvence, indukce, směr, metoda zkoušení vzorku a uváděná vlastnost. U oceli s orientovanými zrny doplňte směr válcování a informaci, zda je zkouška podélná, příčná nebo jinak specifikovaná. Při porovnávání měňte vždy pouze jednu proměnnou. Technický list, v němž tyto podmínky chybějí, může stále identifikovat skupinu výrobků, nepodporuje však spolehlivé porovnání magnetických vlastností. ## Výrobní proměnné, které mění magnetické vlastnosti Elektrotechnická ocel nezískává své magnetické vlastnosti pouze na základě obsahu křemíku nebo jmenovité tloušťky. Naměřený výsledek ovlivňuje také historie válcování, žíhání, orientace zrn, zbytková napětí, povrchová izolace a stav, v němž plech dorazí do výrobny jader. Rozlišení mezi plně zpracovanou neorientovanou, polozpracovanou neorientovanou a plně zpracovanou elektrotechnickou ocelí s orientovanými zrny je proto zároveň výrobním i normovým rozlišením. Podvýbor ASTM A06.02 uvádí ASTM A677 pro plně zpracovanou neorientovanou ocel, ASTM A683 pro polozpracovanou neorientovanou ocel, ASTM A876 pro plně zpracovanou elektrotechnickou ocel s orientovanými zrny a ASTM A976 pro izolační povlaky elektrotechnické oceli. IEC 60404-8-3:2023 se vztahuje na za studena válcovanou neorientovanou elektrotechnickou ocel dodávanou v polozpracovaném stavu, zatímco IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na za studena válcovanou elektrotechnickou ocel s orientovanými zrny dodávanou v plně zpracovaném stavu. Označení jakosti má význam pouze spolu s příslušným stavem dodání a zkušebními podmínkami vztahujícími se k její magnetické vlastnosti. ### Úběr při válcování za studena, rekrystalizace a velikost zrn Úběr při válcování za studena mění více než jen tloušťku plechu. Protahuje zrna, zvyšuje hustotu dislokací, ukládá deformační energii a vytváří krystalografickou i mechanickou anizotropii. Tyto změny ovlivňují pohyb doménových stěn a snadnost, s jakou magnetizace sleduje působící pole. Silně deformovaný pás proto může vykazovat výrazně odlišné magnetické chování než žíhaný pás stejného složení a jmenovité tloušťky. Rekrystalizace odstraňuje velkou část struktury vzniklé tvářením za studena tím, že během tepelného zpracování vytváří nová, relativně bezdeformační zrna. Výsledná textura závisí na výchozí struktuře, historii úběru, podmínkách žíhání, inhibitorech a chemickém složení slitiny. Růst zrn následně mění počet a charakter hranic zrn. Hranice mohou bránit pohybu doménových stěn, zatímco příliš velká nebo nepravidelná zrna mohou zvyšovat lokální magnetickou nehomogenitu a komplikovat odezvu v okolí spojů a řezaných hran. Neexistuje univerzální pravidlo pro velikost zrn, které by platilo stejně pro neorientované výrobky i pro výrobky s orientovanými zrny. U neorientované elektrotechnické oceli je cílem zpracování vytvořit rozložení krystalografických orientací poskytující užitečnou magnetickou odezvu ve více než jednom směru v rovině plechu. Plně zpracovaný neorientovaný materiál prošel u výrobce finálním magnetickým žíháním. Polozpracovaný neorientovaný materiál neprošel kompletním finálním zpracováním; následné žíhání a výrobní postup uživatele mohou změnit jeho rekrystalizovanou strukturu, velikost zrn i magnetické vlastnosti. IEC 60404-8-3:2023 zahrnuje polozpracovaný materiál ve jmenovitých tloušťkách 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm, tyto tloušťky však neurčují výslednou ztrátu po blíže neurčeném následném tepelném zpracování. Ocel s orientovanými zrny sleduje jiný cíl. Její zpracování vytváří výraznou Gossovu texturu, běžně popisovanou orientací {110}\<001\>, takže mnoho zrn má snadný směr magnetizace rovnoběžný se směrem válcování. ASTM A876 se vztahuje na nízkouhlíkové křemíko-železné oceli s orientovanými zrny obsahující přibližně 3,2 % křemíku a zahrnuje konvenční, vysokopermeabilitní jakosti i jakosti s laserovým rýhováním. IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na plně zpracovaný pás z oceli s orientovanými zrny ve jmenovitých tloušťkách 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm. Směr válcování je při uvádění vlastností oceli s orientovanými zrny zásadní. Hodnotu naměřenou ve směru zamýšleného toku magnetického indukčního toku nelze přímo přenést na příčný směr nebo do oblasti, v níž dominují spoje. ASTM A804/A804M je primárně určena pro jednosměrná měření střídavým proudem na tepelně rovnané oceli s orientovanými zrny, přičemž výsledky jsou srovnatelné s metodou Epsteinova rámu o délce 25 cm. Geometrie a směr zkušebního vzorku jsou součástí výsledku. Velikost zrn rovněž souvisí s jednotlivými složkami ztrát v jádře. Studie Karlsruhe Institute of Technology z roku 2017 rozděluje ztráty v transformátorovém jádře na hysterezní, klasické ztráty vířivými proudy a nadměrné ztráty. Hysterezní ztráta odráží nevratný pohyb doménových stěn a procesy magnetizace. Klasická ztráta vířivými proudy vzniká tehdy, když střídavý magnetický tok indukuje v plechu obíhající proudy. Nadměrná ztráta představuje další dynamické procesy v doménách, které jednoduchý klasický člen nezachycuje. Žíhání může odstraněním napětí snížit účinky související s hysterezí, zatímco tloušťka, měrný elektrický odpor, struktura domén a frekvence ovlivňují ostatní složky. ### Odstranění napětí a rovinnost Řezání, děrování, stříhání, ohýbání a stohování vytvářejí napětí, která na plochém zkušebním pásu nebyla přítomna. Děrovaná hrana obsahuje plastickou deformaci a zbytkové napětí; úzký zub nebo roh může vzhledem ke své šířce vykazovat výrazný gradient napětí. Tyto oblasti brání pohybu doménových stěn a mohou zvyšovat lokální hysterezní ztrátu. Účinek může být u velkého Epsteinova vzorku malý, avšak u kompaktního statoru motoru, rohu transformátoru nebo ostře tvarované součásti významný. Na stavu dodání záleží, protože ani plně zpracovaný materiál nemusí zůstat výrobou neovlivněn. Plně zpracovaný plech prošel předepsaným magnetickým zpracováním u výrobce, avšak řezání a tváření mohou magnetickou odezvu hotového plechu s lamelami stále zhoršit. Polozpracovaná neorientovaná ocel je více závislá na následném žíhání a postupu tváření prováděném odběratelem. Jádro sestavené z plechů, které byly zkoušeny před výrobním zpracováním, proto může mít vyšší ztráty, než uvádí certifikát. Tepelné rovnání řeší geometrii i napětí. Tepelné zpracování může snížit zbytková napětí vzniklá válcováním, řezáním nebo manipulací a může zlepšit rovinnost, avšak působení teploty ovlivňuje také strukturu zrn, chování povlaku a magnetické vlastnosti. ASTM A804/A804M se konkrétně týká tepelně rovnaného materiálu s orientovanými zrny používaného jako polotovar pro lamely transformátorových jader. Toto omezení je důležité: hodnota pro tepelně rovnaný pás zkoušený v jednom směru automaticky nepopisuje jádro, které bylo nastříháno, složeno do svazku a sevřeno. Mechanické upínání představuje další zdroj napětí. Nadměrný tlak, nerovnoměrné stohování, těsné navíjení nebo lokální kontakt otřepů mohou omezovat magnetostrikci a pohyb domén. Problémy s rovinností mohou mezi lamelami vytvářet mezery nebo bodové kontakty, měnit rozložení magnetického toku a zvyšovat lokální ztráty. Tepelné rovnání není obecný opravný krok, který odstraní všechny účinky zpracování. Jeho výsledek závisí na předchozí deformaci, tepelném zpracování, třídě oceli a systému povlaku. ### Zjemnění domén a stav povrchu Zjemnění domén zkracuje vzdálenost, na níž se magnetické domény překlápějí, a omezuje tak energii spojenou s pohybem doménových stěn; za vhodných podmínek tím snižuje ztráty. Laserové rýhování je jednou z metod používaných u oceli s orientovanými zrny. Vytváří úzké, řízené poruchy povrchu, které rozdělují domény napříč plechem. Toto zpracování není ekvivalentní změně objemového podílu křemíku a jeho účinek je nutné posuzovat spolu se zkušební indukcí stanovenou pro danou jakost. ASTM A876 rozlišuje jakosti oceli s orientovanými zrny a zkušební podmínky, které zahrnují konvenční jakosti označené při 1,5 T a další jakosti označené při 1,7 T. Porovnání hodnot ztrát při těchto odlišných indukcích může vést k nesprávnému pořadí jakostí. Frekvence, indukce, směr válcování, metoda zkoušení vzorku a stav dodání musí být uvedeny spolu s každou citovanou magnetickou hodnotou. Povlak na povrchu má dvě funkce. Elektricky izoluje sousední lamely, zvyšuje mezilamelový odpor a snižuje obíhající vířivé proudy, současně však ovlivňuje napětí, lisovatelnost, kompatibilitu s tepelným zpracováním a chování při stohování. ASTM A976 poskytuje klasifikační rámec pro izolační povlaky elektrotechnické oceli. Poškozený povlak, vodivý otřep, nadměrná tloušťka povlaku nebo nevhodný vzor kontaktů mohou změnit ztráty sestaveného jádra, i když ocelový základ splňuje specifikaci plechu. Stav povrchu ovlivňuje také napětí. Drsnost, škrábance, zbytky oxidů a nerovnoměrnost povlaku mohou při stohování vytvářet lokální kontaktní body nebo omezovat plech. Laserové rýhování, tahové napětí povlaku a poškození hran po řezání mohou působit společně, nikoli nezávisle. Tenké lamely pomáhají snižovat klasické ztráty vířivými proudy, avšak menší tloušťka neodstraní hysterezní ani nadměrné ztráty způsobené nevhodnou texturou, zbytkovým napětím nebo nepříznivým buzením. Z tohoto důvodu není rozhodující otázkou pouze to, která jakost byla dodána. Je třeba posoudit, zda stanovená jakost, stav zpracování, textura, povrchová izolace, způsob řezání, zpracování za účelem odstranění napětí a sestavení jádra společně poskytují požadované ztráty při skutečné frekvenci a indukci. Používanou magnetickou součástí je hotové jádro; původní zkouška plochého pásu představuje pouze jedno kontrolované měření v rámci jeho výrobní historie. ## Navrhování jader transformátorů a elektrických strojů s ohledem na chování materiálu Jádro není vystaveno stejným magnetickým podmínkám, jaké se používají ke klasifikaci dané jakosti plechu. Materiál se rozřeže do požadované geometrie, elektricky izoluje, seskládá, upne a budí konkrétním průběhem vlny. Každý z těchto kroků může změnit magnetickou odezvu, jakou vykazuje hotová součást. Označení jakosti proto určuje třídu materiálu a specifikované zkušební podmínky, nikoli zaručenou hodnotu ztrát pro každé sestavené jádro. Rozlišení stavů dodání je ve fázi návrhu důležité. ASTM A677 se vztahuje na plně zpracované neorientované elektrotechnické oceli používané především v magnetických zařízeních s frekvencí 50 a 60 Hz; jejich jakosti jsou klasifikovány podle maximálních ztrát v jádře naměřených při 60 Hz a 1,5 T Epsteinovou zkušební metodou. ASTM A683 se vztahuje na polozpracovanou neorientovanou ocel, zatímco ASTM A876 se vztahuje na plně zpracovanou ocel s orientovanou strukturou zrn. IEC 60404-8-3:2023 specifikuje za studena válcovaný pás a plech z neorientované elektrotechnické oceli dodávaný v polozpracovaném stavu, zatímco IEC 60404-8-7:2017 se týká plně zpracovaného materiálu s orientovanou strukturou zrn. Tyto normy nepopisují vzájemně zaměnitelné výrobky. Popisují různé kombinace chemického složení, textury, zpracování, magnetického zkoušení a stavu dodání. ### Jádra transformátorů a preferovaný směr magnetického toku Jádro transformátoru je navrženo tak, aby většina střídavého magnetického toku procházela řízenou dráhou ve směru válcování elektrotechnické oceli s orientovanou strukturou zrn. U plně zpracované oceli s orientovanou strukturou zrn zajišťuje výrazná Gossova textura, že mnoho krystalografických směrů je vůči směru válcování příznivě orientováno. Magnetizace pak v tomto směru vyžaduje menší intenzitu magnetického pole než u náhodně orientovaného agregátu, zejména při indukci a frekvenci použitých pro daný návrh. Proto nejsou transformátorové plechy jednoduše uspořádány jako stoh shodných obdélníků. Pás se řeže a orientuje tak, aby magnetický tok procházel rameny a jhy s co nejmenším počtem náhlých změn směru. Stupňovité přeplátované spoje a podobná uspořádání spojů rozkládají přechod do několika vrstev plechu, místo aby nutily celý tok procházet jediným ostrým stykovým spojem. Cílem není pouze kratší magnetická dráha. Jde také o nižší koncentraci lokálního magnetizačního pole a menší narušení preferované textury. ASTM A876 se vztahuje na nízkouhlíkové křemíko-železné oceli s orientovanou strukturou zrn obsahující přibližně 3,2 % křemíku a zahrnuje konvenční jakosti, jakosti s vysokou permeabilitou a jakosti s laserovým rýhováním. Označení zkušební indukce musí zůstat uvedeno u každé vykazované vlastnosti: konvenční jakosti oceli s orientovanou strukturou zrn jsou podle klasifikační praxe ASTM označeny pro zkoušení při 1,5 T, zatímco jiné jakosti této oceli jsou označeny pro zkoušení při 1,7 T, jak v roce 2024 uvádí ASTM International. Hodnotu ztrát při 1,5 T nelze bez dalšího porovnávat s hodnotou při 1,7 T. ASTM A804/A804M se v první řadě týká jednosměrných měření magnetických vlastností při střídavém proudu u tepelně rovnané oceli s orientovanou strukturou zrn. Její výsledky jsou porovnatelné s výsledky 25cm Epsteinovy metody, avšak uspořádání zkoušky se stále liší od hotového transformátoru obsahujícího spoje, rohy, upínací prvky a pole vyvolaná vinutím. Směr válcování a orientace vzorku jsou součástí definice měření. Orientace zrn snižuje jednu ze složek magnetického zatížení, neodstraňuje však tři fyzikální zdroje ztrát v jádře. Studie Karlsruhe Institute of Technology z roku 2017 rozlišuje hysterezní ztráty, klasické ztráty vířivými proudy a dodatečné ztráty. Pohyb doménových stěn přispívá k hysterezním ztrátám. Střídavý magnetický tok indukuje vířivé proudy, jejichž velikost ovlivňuje tloušťka plechu, elektrický měrný odpor a izolace mezi plechy. Dodatečné ztráty představují další dynamické účinky spojené s procesy v doménách a lokální magnetickou nehomogenitou. Křemík, hliník, tenký pás, povrchová izolace a textura mohou tyto složky ovlivňovat různými způsoby. Konstruktér transformátoru proto musí nejprve sladit preferovaný směr oceli s dráhou magnetického toku a následně tuto výhodu zachovat během výroby. Plech s nízkými standardizovanými ztrátami může vykazovat špatné vlastnosti, pokud v sestaveném jádře převládne vliv řezných hran, spojů nebo namáhaných oblastí. ### Elektrické stroje a proměnlivý tok v rovině plechu Magnetická dráha v elektrickém stroji je méně pravidelná. V zubech statoru, zadním železe a součástech rotoru se místní směr magnetického toku mění s pohybem rotoru a otáčením magnetického pole vinutí. Velká část tohoto toku zůstává v rovině plechů, avšak jeho úhel vůči směru válcování se neustále mění. Plech s orientovanou strukturou zrn by poskytoval nejlepší odezvu pouze v určitých směrech, a proto se špatně hodí pro jádro, které musí opakovaně přijímat změny směru toku v rovině plechu. Plně zpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel je proto pro tyto dráhy obvyklou třídou materiálu. Její krystalografická textura je řízena tak, aby omezovala směrové rozdíly, nikoli aby vytvářela jeden dominantní snadný směr magnetizace. Relevantní volba stále není otázkou „vysokého obsahu křemíku oproti nízkému obsahu křemíku“. Zahrnuje specifikovanou jakost, jmenovitou tloušťku, stav dodání, měrný odpor, povrchovou izolaci, magnetickou indukci, frekvenci a historii zpracování. Polozpracovaná neorientovaná ocel představuje další konstrukční podmínku. IEC 60404-8-3:2023 zahrnuje jmenovité tloušťky 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm pro pás a plech dodávaný v polozpracovaném stavu a rovněž stanovuje magnetické vlastnosti, rozměrové tolerance a kontrolní postupy. Konečné žíhání může být součástí výrobního postupu uživatele, takže magnetický stav po děrování a tepelném zpracování nelze odvodit z označení plně zpracovaného materiálu. Subkomise ASTM A06.02 uvádí normu A683 pro polozpracovanou neorientovanou ocel a A677 pro plně zpracovanou neorientovanou ocel; tato označení se nemají vzájemně zaměňovat. Jádra elektrických strojů jsou rovněž vystavena lokálním složkám magnetického toku vznikajícím v důsledku drážkování, nasycení špiček zubů, harmonických a mechanické nesouměrnosti. Tato pole se mohou lišit od sinusového, rovnoměrného buzení používaného v katalogových nebo normových zkouškách. Výsledné ztráty mohou vzrůst, i když se jmenovitá provozní frekvence nezmění. Tenké plechy pomáhají omezovat klasické ztráty vířivými proudy, protože každý izolovaný plech omezuje dráhu cirkulujícího proudu, avšak tenčí materiál automaticky neřeší hysterezní ani dodatečné ztráty způsobené poškozenými hranami, pnutím nebo deformovaným magnetickým tokem. ### Skládání, spoje a lokální pnutí Hotové jádro obsahuje více oceli, než kolik jí magnetický obvod efektivně využívá. Činitel plnění je poměr objemu kompaktní oceli k celkovému objemu stohu; zbývající část zaujímá povlak, drsnost povrchu, zvlnění a malé mezery. Nižší činitel plnění vyžaduje pro vytvoření stejného průměrného magnetického toku průřezem jádra vyšší magnetickou indukci v oceli. To může zvýšit ztráty a magnetizační proud, přestože jednotlivý plech stále splňuje svůj původní výsledek podle Epsteinovy metody. Elektrická izolace mezi plechy je nezbytná pro omezení mezilamelárních vířivých proudů. ASTM A976 poskytuje klasifikační rámec ASTM pro izolační povlaky elektrotechnických ocelí. Povlak, který je poškozený, znečištěný, nedostatečně vytvrzený nebo stlačený nad rámec zamýšlených podmínek, může vytvořit vodivé můstky přes několik plechů. Tyto můstky zvětšují smyčky vířivých proudů. Jmenovitá jakost oceli se nezměnila, změnil se však elektrický obvod uvnitř stohu. Řezání a děrování vytvářejí další nesoulad mezi zkoušením plechu a chováním jádra. Stříhání plasticky deformuje materiál v blízkosti hrany, mění místní magnetické domény a může zvyšovat hysterezní i dodatečné ztráty. Děrování může vyvolat ještě větší deformaci v okolí otvorů a úzkých částí zubů. Úzká poškozená oblast může mít nepřiměřeně velký význam, pokud zaujímá značnou část zubu nebo pokud se magnetický tok v blízkosti hrany koncentruje. Odjehlení, vhodné nástroje, žíhání ke snížení pnutí tam, kde to stav dodání a povlak dovolují, a pečlivá kontrola vůle jsou prostředky k omezení tohoto zhoršení; žádný z nich však zpětně nemění výsledek standardizované zkoušky jakosti. Otřepy představují mechanickou i elektrickou vadu. Otřep může zmenšit účinnou mezeru mezi sousedními plechy, prorazit nebo posunout izolaci a vytvořit vodivý kontakt skrz celý stoh. Může také vytvořit místní geometrický výstupek, který při upínání koncentruje napětí. Výsledkem je oblast se změněnou magnetickou indukcí a dalšími drahami cirkulujících proudů. Spojům je třeba věnovat zvláštní pozornost. V rohu transformátoru se musí magnetický tok převést z jednoho ramene nebo úseku jha do druhého. I dobře navržený stupňovitý přeplátovaný spoj přidává magnetický odpor a vytváří lokální rozptylový tok. Špatné lícování, nadměrná mezera, nesouosé plechy nebo otřep mohou koncentrovat pole pouze do několika plechů. Naměřené ztráty celého jádra pak mohou překročit hodnotu odhadnutou vynásobením hodnoty ztrát plechu jeho hmotností. Upínací tlak je nutný k zachování geometrie, avšak nadměrný nebo nerovnoměrný tlak způsobuje elastické a plastické pnutí. Pnutí mění pohyb doménových stěn a může snižovat permeabilitu, zejména v blízkosti otvorů, rohů, spojů a úzkých zubů. Stejný účinek se objevuje při deformaci plechů během skládání nebo v případech, kdy rám omezuje tepelnou roztažnost. Konstrukce jádra by měla vedle označení oceli specifikovat také rozložení tlaku, rovinnost, lícování spojů, stav povlaku a kvalitu hran. Praktické pravidlo je jednoduché: materiál vybírejte podle směru magnetizace a zkušebních podmínek a následně navrhněte výrobní postup tak, aby tyto vlastnosti přežily montáž. Standardizovaný výsledek náleží definovanému vzorku. Jádro elektrického stroje je namáhaná, izolovaná a spojovaná magnetická konstrukce. ## Praktický rámec pro porovnávání jakostí elektrotechnických ocelí ### Porovnávejte srovnatelné materiály „Elektrotechnická ocel“ označuje několik tříd materiálů, nikoli jeden vzájemně zaměnitelný výrobek. Plně zpracovaná neorientovaná ocel, částečně zpracovaná neorientovaná ocel a plně zpracovaná ocel s orientovanými zrny mohou být všechny označovány jako elektrotechnické oceli, přestože se používají v různých magnetických obvodech a vyžadují odlišné způsoby porovnání. Plně zpracovaná neorientovaná elektrotechnická ocel se charakterizuje poté, co výrobce dokončí proces magnetického zpracování. Její vlastnosti mají být v různých směrech v rovině plechu relativně podobné, nikdy však nejsou dokonale izotropní. Tuto třídu upravuje norma ASTM A677, především pro magnetická zařízení pracující s frekvencí 50 a 60 Hz. Jakosti jsou klasifikovány podle maximálních měrných ztrát v železe naměřených při 60 Hz a 1,5 T metodou Epsteinova rámu. Tato klasifikace je užitečná pouze tehdy, když konstrukce pracuje přibližně při stejné frekvenci, magnetické indukci, metodě zkoušení vzorku a dodacím stavu. Částečně zpracovaná neorientovaná ocel představuje odlišný případ porovnání. Kupující nebo zpracovatel může po děrování, lisování či tváření provést konečné žíhání, které materiálu umožní dosáhnout specifikovaného magnetického stavu. Norma ASTM A683 se zabývá částečně zpracovanou neorientovanou ocelí, zatímco IEC 60404-8-3:2023 se vztahuje na za studena válcovaný neorientovaný pás a plech dodávaný v částečně zpracovaném stavu. Norma IEC zahrnuje jmenovité tloušťky 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 a 0,79 mm. Částečně zpracovaný plech a plně zpracovaný plech stejné jmenovité tloušťky nejsou rovnocenné jen proto, že oba mají uvedenou klasifikaci ztrát. Ocel s orientovanými zrny náleží opět do jiné kategorie. Její Gossova textura soustřeďuje příznivou krystalografickou orientaci ve směru válcování, takže je obzvláště vhodná pro magnetické obvody, v nichž magnetický tok sleduje tento směr. Norma ASTM A876 se vztahuje na nízkouhlíkové křemíko-železné oceli s orientovanými zrny obsahující přibližně 3,2 % křemíku a zahrnuje běžné jakosti, jakosti s vysokou permeabilitou a jakosti s laserovým rýhováním. Norma IEC 60404-8-7:2017 se vztahuje na plně zpracovaný plech s orientovanými zrny ve jmenovitých tloušťkách 0,23, 0,27, 0,30 a 0,35 mm. Tyto tenčí výrobky mohou vykazovat nižší ztráty vířivými proudy než silnější neorientovaný plech, to z nich však nedělá přímou náhradu v točivém stroji s významnou příčnou nebo rotační magnetickou indukcí. Srovnání při shodných podmínkách je smysluplnější než pořadí podle názvu třídy. | Srovnávací údaj | Proč je důležitý | |---|---| | Třída materiálu | Určuje směrovost a zamýšlený magnetický obvod. | | Dodací stav | Určuje, zda se očekává další tepelné zpracování uživatelem. | | Jmenovitá tloušťka | Ovlivňuje dráhy klasických vířivých proudů. | | Textura a směr | Řídí směrovou permeabilitu a ztráty. | | Frekvence a indukce | Definují magnetický provozní nebo zkušební stav. | | Metoda zkoušení vzorku | Definuje geometrii a magnetickou dráhu. | | Povlak a sestava | Řídí dráhy mezivrstvových proudů v hotovém jádře. | První otázka při porovnávání proto nezní „Která jakost má nižší hodnotu?“, ale „Patří tyto materiály do stejné třídy, mají stejný dodací stav a jsou určeny pro stejnou magnetickou aplikaci?“ ### Kontrolní seznam vlastností založený na normách Užitečné porovnání uvádí vlastnost společně s podmínkami jejího měření. Začněte normou a označením jakosti a poté uveďte, zda je materiál plně, nebo částečně zpracovaný. Stav zpracování ovlivňuje permeabilitu, hysterezní ztráty, chování při děrování, zbytková napětí i výsledek získaný po případném požadovaném konečném žíhání. Jmenovitou tloušťku uvádějte odděleně od naměřené tloušťky. Tloušťka ovlivňuje klasické ztráty vířivými proudy, protože střídavá magnetická indukce v plechu indukuje cirkulující proudy; zmenšení tloušťky lamely zkracuje jejich dráhu a zvyšuje elektrický odpor v příslušných proudových smyčkách. Samotná tloušťka však neurčuje celkové ztráty v železe. Studie KIT publikovaná v roce 2017 rozděluje ztráty v jádře transformátoru na hysterezní, klasické ztráty vířivými proudy a nadměrné ztráty. Pohyb doménových stěn vytváří hysterezní ztráty, zatímco proměnlivá magnetická indukce vyvolává vířivé proudy; nadměrné ztráty odrážejí další dynamické procesy v magnetických doménách. Porovnání tloušťky, které pomíjí zbývající dva příspěvky, může vést k nesprávnému určení dominantního mechanismu. Testovací frekvence a magnetická indukce musí být uvedeny u každé hodnoty ztrát. Norma ASTM A677 používá pro klasifikační základ 60 Hz a 1,5 T. U jakostí s orientovanými zrny je nutná zvláštní pozornost: praxe ASTM rozlišuje běžné jakosti určené ke zkoušení při 1,5 T od jiných jakostí určených ke zkoušení při 1,7 T. Hodnotu naměřenou při 1,5 T nelze bezprostředně porovnávat s hodnotou naměřenou při 1,7 T, aniž by se zohlednil rozdílný bod na magnetizační křivce. Frekvence rovněž mění poměr mezi hysterezními ztrátami, ztrátami vířivými proudy a nadměrnými ztrátami. Uveďte metodu zkoušení vzorku. Zkouška v Epsteinově rámu průměruje magnetické chování prostřednictvím definované sestavy proužků, zatímco norma ASTM A804/A804M je určena především pro jednosměrná měření střídavým proudem na tepelně rovnané elektrotechnické oceli s orientovanými zrny používané jako materiál pro lamely transformátorových jader. Výsledky podle ASTM A804/A804M jsou srovnatelné s metodou Epsteinova rámu s délkou strany 25 cm, metody však nelze používat jako zaměnitelná označení. Stejně důležitý je směr měření. U neorientované oceli uvádějte směr nebo postup průměrování. U oceli s orientovanými zrny specifikujte směr válcování, příčný směr nebo úhel mezi směrem magnetické indukce a směrem válcování. Výsledek pro ocel s orientovanými zrny naměřený rovnoběžně se směrem válcování vypovídá jen málo o obvodu, v němž převládá příčná magnetická indukce. Kontrolní seznam musí zahrnovat také permeabilitu, nejen ztráty. Vysoká permeabilita může snížit magnetizační proud a místní magnetické namáhání, i když je uváděná hodnota ztrát v jádře podobná. Orientace zrn může zvýšit permeabilitu v jednom směru a současně zvýšit anizotropii, čímž ztíží řešení rohových spojů, šikmého magnetického toku a příčných složek. Laserové rýhování může upravit strukturu domén a snížit ztráty při specifických zkušebních podmínkách, neodstraňuje však směrové chování. Nakonec zaznamenejte klasifikaci izolačního povlaku a stav povrchu po zhotovení výrobku. Norma ASTM A976 poskytuje klasifikační rámec pro izolační povlaky elektrotechnických ocelí. Tloušťka povlaku, mezilamelový odpor, lisovatelnost, svařitelnost a odlehčení napětí po řezání — to vše ovlivňuje sestavené jádro. Povlak, který zvyšuje mezilamelový odpor, může omezit cirkulující proudy mezi lamelami, zatímco nadměrná tloušťka povlaku nebo poškozená rozhraní mohou změnit činitel plnění a chování spojů. ### Kdy nižší jmenovité ztráty nepředstavují úplnou odpověď pro konstrukci Nižší katalogové ztráty mohou vést k nesprávné volbě, pokud byly získány při jiné magnetické indukci, frekvenci, ve směru nebo metodou zkoušení vzorku, které se liší od podmínek dané aplikace. Chyba je obzvláště závažná při porovnávání ocelí s orientovanými a neorientovanými zrny. Ocel s orientovanými zrny může poskytovat velmi nízké ztráty a vysokou permeabilitu ve směru válcování, stator motoru však pracuje s rotační magnetickou indukcí a spoj transformátoru obsahuje místní odchylky magnetického toku. Neorientovaná ocel obětuje špičkový směrový výkon ve prospěch rovnoměrnějšího chování v rovině plechu, což často zjednodušuje magnetický obvod i výrobní proces. Výsledek mění také vyrobitelnost. Děrování způsobuje poškození hran a zbytková napětí, která mohou zvýšit hysterezní ztráty a snížit permeabilitu. Částečně zpracovaný materiál může během řízeného konečného žíhání obnovit své magnetické vlastnosti, tento krok však vyžaduje splnění požadavků na atmosféru, teplotu, čistotu, přípravky a rozměrovou stabilitu. Plně zpracovaný materiál se tomuto konkrétnímu procesu vyhne, zůstává však citlivý na napětí vznikající při řezání, upínání, ohýbání a působení tlaku ve spojích. Obsah křemíku a hliníku přispívá k vyššímu elektrickému měrnému odporu a může snižovat ztráty vířivými proudy, složení však nepředstavuje univerzální kritérium pro pořadí jakostí. Textura, velikost zrn, kontrola precipitátů, historie žíhání, povlak a stav napětí mohou převážit nad jednoduchým porovnáním obsahu křemíku. Tenké lamely, izolační povlaky, zvýšený obsah křemíku a hliníku a orientace zrn jsou mechanismy řízení ztrát, nikoli vzájemně zaměnitelné ukazatele celkové vhodnosti pro magnetické použití. Opakovaně použitelný rámec pro porovnávání je: **třída materiálu; dodací a zpracovatelský stav; jmenovitá tloušťka; textura a anizotropie; uváděná permeabilita a ztráty; zkušební magnetická indukce; frekvence; metoda zkoušení vzorku; směr magnetizace; klasifikace povlaku a mezilamelový odpor; stav po výrobním zpracování a stav napětí; a zamýšlený magnetický obvod.** Teprve když se tyto položky shodují nebo byly jejich rozdíly zahrnuty do modelu, je vhodné jednu jakost posuzovat proti druhé. Správné porovnání je založeno na shodě podmínek, nikoli na shodě označení. ## Zdroje 1. \[1\] ASTM International. [ASTM A677-07: Standard Specification for Nonoriented Electrical Steel](https://store.astm.org/a0677-07.html). ASTM International standard, 2007. [](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#wiki-cite-ref-1) https://store.astm.org/a0677-07.html 2. \[2\] ASTM International. [ASTM A876-17: Standard Specification for Flat-Rolled, Grain-Oriented, Silicon-Iron, Electrical Steel](https://store.astm.org/a0876-17r26.html). ASTM International standard, 2017. [](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#wiki-cite-ref-2) https://store.astm.org/a0876-17r26.html 3. \[3\] International Electrotechnical Commission. [IEC 60404-8-7:2017](https://webstore.iec.ch/en/publication/32891). IEC standard, 2017. [](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#wiki-cite-ref-3) https://webstore.iec.ch/en/publication/32891 4. \[4\] International Electrotechnical Commission. [IEC 60404-8-3:2023](https://webstore.iec.ch/en/publication/68450). IEC standard, 2023. [](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#wiki-cite-ref-4) https://webstore.iec.ch/en/publication/68450 5. \[5\] ASTM International. [ASTM A804/A804M-04(2021): Standard Test Method for Alternating-Current Magnetic Properties of Thermally Treated Grain-Oriented Electrical Steel](https://store.astm.org/a0804_a0804m-04r21.html). ASTM International standard, 2021. [](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#wiki-cite-ref-5) https://store.astm.org/a0804\_a0804m-04r21.html 6. \[6\] Karlsruhe Institute of Technology. [Transformer-core loss separation study](https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000066142/4047647). Karlsruhe Institute of Technology publication, 2017. [](/cs/wiki/skupiny-ocel%C3%AD/elektrotechnick%C3%A9-oceli-jakosti-magnetick%C3%A9-vlastnosti-a-%C5%99%C3%ADzen%C3%AD-ztr%C3%A1t-v-j%C3%A1d%C5%99e#wiki-cite-ref-6) https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000066142/4047647 **Elektrotechnická ocel v kostce** Základní formy materiálu Plech a pás Hlavní třídy výrobků Plně zpracovaná neorientovaná, polozpracovaná neorientovaná, plně zpracovaná orientovaná Klíčové aplikační faktory Třída, textura, zpracování, indukce, frekvence, tloušťka, izolace a napětí Mechanismy ztrát v jádře Hysterezní, klasické ztráty vířivými proudy a nadměrné ztráty [Zpět na Skupiny ocelí](/cs/wiki/skupiny-ocelí "Skupiny ocelí — Steel Wiki")