विद्युत इस्पात क्या है—और ग्रेड का नाम आपको क्या नहीं बताता
चुंबकीय परिपथ की सामग्री के रूप में विद्युत इस्पात
विद्युत इस्पात लौहचुंबकीय शीट और स्ट्रिप उत्पादों का एक परिवार है, जिसे नियंत्रित हानियों के साथ प्रत्यावर्ती चुंबकीय फ्लक्स वहन करने के लिए अभिकल्पित किया जाता है। यह न तो एक ही संघटन, एक ही बनावट या एक ही प्रसंस्करण अवस्था वाली सामग्री है। यह सामग्री मोटरों, जनरेटरों, ट्रांसफॉर्मरों, रिएक्टरों और अन्य चुंबकीय परिपथों में लैमिनेशन या वाउंड स्ट्रिप का निर्माण करती है, जहाँ इस्पात को अत्यधिक विद्युत ऊर्जा को ऊष्मा में बदले बिना बार-बार चुंबकित और विचुंबकित होना पड़ता है।
इस कार्य के लिए संरचनात्मक इस्पात पर लागू आवश्यकताओं से भिन्न आवश्यकताएँ होती हैं। चुंबकीय कोर में उसके निर्धारित प्रचालन इंडक्शन पर उच्च पारगम्यता, निर्धारित आवृत्ति पर सीमित कोर-हानि, पर्याप्त यांत्रिक हैंडलिंग शक्ति और संलग्न लैमिनेशन के बीच विद्युतरोधी सतह आवश्यक होती है। इसलिए इस्पात को पिघलाने, रोलिंग, एनीलिंग, सतह-उपचार और कभी-कभी स्ट्रेन या लेज़र उपचार जैसी प्रक्रियाओं से गुज़ारा जाता है, ताकि उसकी चुंबकीय प्रतिक्रिया को नियंत्रित किया जा सके।
विद्युत इस्पात के तीन वर्ग
- पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिमुखी
- इसकी अभिप्रेत चुंबकीय अवस्था पहले से स्थापित करके आपूर्ति की जाती है और इसे समतल के भीतर अपेक्षाकृत समान चुंबकीय व्यवहार के लिए बनाया जाता है।
- अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिमुखी
- उपयोगकर्ता के अंतिम चुंबकीय-सुधार ऊष्मा-उपचार से पहले इसकी आपूर्ति की जाती है।
- पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिमुखी
- इसकी आपूर्ति ऐसी प्रबल क्रिस्टलीय बनावट के साथ की जाती है, जो लुढ़काने की दिशा में चुंबकीकरण को बढ़ावा देती है।
| पदार्थ वर्ग | चुंबकीय दिशात्मकता | आपूर्ति अवस्था | विशिष्ट अभिकल्पना संदर्भ |
|---|---|---|---|
| पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिमुखी | समतल के भीतर अपेक्षाकृत समान प्रतिक्रिया | अंतिम चुंबकीय अवस्था स्थापित | घूर्णन मशीनें |
| अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिमुखी | अंतिम प्रसंस्करण के बाद समतल के भीतर अपेक्षाकृत समान प्रतिक्रिया | उपयोगकर्ता द्वारा आगे प्रसंस्करण अपेक्षित | अंतिम एनीलिंग की आवश्यकता वाले घूर्णन-मशीन घटक |
| पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिमुखी | लुढ़काने की दिशा के प्रति प्रबल वरीयता | आपूर्ति से पहले पूर्णतः प्रसंस्कृत | ट्रांसफॉर्मर के चुंबकीय पथ |
तीन उत्पाद वर्गों को अलग-अलग समझना चाहिए। पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिमुख विद्युत इस्पात को समतल के विभिन्न दिशाओं में अपेक्षाकृत समान चुंबकीय व्यवहार के लिए बनाया जाता है, इसलिए इसका उपयोग घूर्णन मशीनों में सामान्य है। अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिमुख इस्पात इस अपेक्षा के साथ दिया जाता है कि उपयोगकर्ता के अंतिम एनीलिंग संचालन के दौरान इसमें आगे चुंबकीय सुधार होगा। पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिमुखित विद्युत इस्पात का उत्पादन एक सुदृढ़ क्रिस्टलोग्राफिक टेक्सचर—परंपरागत रूप से Goss टेक्सचर—के साथ किया जाता है, ताकि रोलिंग दिशा में चुंबकीकरण विशेष रूप से अनुकूल हो। ये अलग-अलग इंजीनियरिंग उत्पाद हैं, केवल सिलिकॉन-सामग्री के पैमाने पर अलग-अलग बिंदु नहीं।
कोर-हानि के घटक
- हिस्टेरेसिस हानि चुंबकीकरण चक्र के दौरान अपरिवर्तनीय डोमेन-दीवार गति से नष्ट होने वाली ऊर्जा।
- शास्त्रीय भंवर-धारा हानि चालक चादर के भीतर प्रेरित परिसंचारी धाराओं से उत्पन्न ऊष्मा।
- अतिरिक्त हानि गतिमान डोमेन संरचनाओं और स्थानीय अंतःक्रियाओं से संबद्ध अतिरिक्त गतिशील हानि।
हानि की क्रियाविधियाँ यह स्पष्ट करती हैं कि शीट को लैमिनेट क्यों किया जाता है। Karlsruhe Institute of Technology के 2017 के अध्ययन में ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को हिस्टेरेसिस हानि, शास्त्रीय भंवर-धारा हानि और अतिरिक्त हानि में विभाजित किया गया है। हिस्टेरेसिस हानि तब उत्पन्न होती है जब चुंबकीय क्षेत्र के चक्रण के दौरान डोमेन-दीवार की गति के अपरिवर्तनीय पहलू सामने आते हैं। प्रत्यावर्ती फ्लक्स इस्पात के भीतर परिसंचारी धाराएँ भी प्रेरित करता है; ये शास्त्रीय भंवर धाराएँ विद्युत प्रतिरोध के माध्यम से ऊर्जा का अपव्यय करती हैं। अतिरिक्त हानि गतिशील हानि का वह अतिरिक्त घटक है जो गतिशील डोमेन संरचनाओं और उनकी स्थानीय अंतःक्रियाओं से संबंधित होता है।
पतली शीट भंवर धाराओं के लिए उपलब्ध पथ को छोटा कर देती है। एक विद्युतरोधी कोटिंग एक लैमिनेशन को अगले लैमिनेशन से विद्युत रूप से अलग करती है। सिलिकॉन और aluminium की बढ़ी हुई मात्रा सामान्यतः विद्युत प्रतिरोधकता बढ़ाती है, जबकि प्रसंस्करण और टेक्सचर नियंत्रण डोमेन-दीवार की गति तथा पारगम्यता को प्रभावित करते हैं। दाना-संरेखण किसी पसंदीदा दिशा में हानि को कम कर सकता है। इनमें से कोई भी उपाय सार्वभौमिक क्रम-निर्धारण नियम नहीं है: मोटाई, रासायनिक संघटन, टेक्सचर, कोटिंग, एनीलिंग, तनाव और प्रचालन इंडक्शन मिलकर प्रभाव डालते हैं।
ग्रेड पदनाम बनाम मापी गई चुंबकीय संपत्ति
ग्रेड पदनाम तभी सार्थक होता है जब उसके लागू मानक और आपूर्ति-अवस्था का भी उल्लेख हो। मिल प्रमाणपत्र पर मुद्रित नाम अपने-आप में ऐसी एकल चुंबकीय संपत्ति नहीं बताता, जिसे हर कोर अभिकल्पना पर बिना बदलाव के लागू किया जा सके। पदनाम एक वर्ग और विनिर्देशन-ढाँचे की पहचान करता है; मापा गया परिणाम एक परीक्षण-स्थिति से संबंधित होता है।
| मानक | दायरा | आपूर्ति या कार्य |
|---|---|---|
| ASTM A677 | पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिमुखी विद्युत इस्पात | पदार्थ विनिर्देशन |
| ASTM A683 | अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिमुखी विद्युत इस्पात | पदार्थ विनिर्देशन |
| ASTM A876 | पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिमुखी विद्युत इस्पात | पदार्थ विनिर्देशन |
| ASTM A976 | विद्युत इस्पात के विद्युतरोधी लेप | लेप वर्गीकरण |
| ASTM A804/A804M | एकदिशीय चुंबकीय मापन | परीक्षण विधि |
ASTM International अपनी Subcommittee A06.02 के माध्यम से मानकों का एक उपयोगी मानचित्र प्रदान करता है। ASTM A677 पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिमुख विद्युत इस्पातों को, ASTM A683 अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिमुख विद्युत इस्पातों को, ASTM A876 पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिमुखित विद्युत इस्पातों को और ASTM A976 विद्युत-इस्पात की विद्युतरोधी कोटिंगों को वर्गीकृत करता है। A677 और A683 के बीच का अंतर केवल नाममात्र नहीं है। एक मानक ऐसी सामग्री का वर्णन करता है जो तैयार चुंबकीय अवस्था में आपूर्ति की जाती है, जबकि दूसरा ऐसी सामग्री से संबंधित है जिसके अंतिम प्रसंस्करण से उसके चुंबकीय गुण बदल सकते हैं।
ASTM A677 एपस्टीन विधि का उपयोग करके 60 Hz और 1.5 T पर अधिकतम कोर-हानि के आधार पर पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिमुखी विद्युत-इस्पात ग्रेडों का वर्गीकरण करता है। Strong evidence
[1] ASTM A677-07: Standard Specification for Nonoriented Electrical Steel. ASTM International. ASTM International standard, 2007.ASTM A677 के अंतर्गत, मुख्यतः 50 और 60 Hz वाले चुंबकीय उपकरणों के लिए ग्रेडों का वर्गीकरण 2007 के उस संस्करण में निर्दिष्ट Epstein परीक्षण विधि से 60 Hz और 1.5 T पर मापी गई अधिकतम कोर-हानि के आधार पर किया जाता है, जिसका यहाँ उल्लेख है। इसलिए A677 की दी गई हानि-मान को “60 Hz, 1.5 T, Epstein पर हानि” के रूप में पढ़ना चाहिए, न कि आवृत्ति-स्वतंत्र स्थिरांक के रूप में। 1.0 T पर या 400 Hz पर मापा गया मान एक अलग प्रश्न का उत्तर देता है।
| दाना-अभिमुखी पदनाम | निर्दिष्ट परीक्षण प्रेरण |
|---|---|
| पारंपरिक ग्रेड | 1.5 T |
| अन्य दाना-अभिमुखी ग्रेड | 1.7 T |
अभिमुखित इस्पात के पदनामों के लिए और भी अधिक सावधानी आवश्यक है। ASTM A876, जिसके 2017 संस्करण का यहाँ उल्लेख है, कम-कार्बन सिलिकॉन-लौह अभिमुखित इस्पातों को सम्मिलित करता है, जिनमें लगभग 3.2% सिलिकॉन होता है, और इसमें पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता तथा लेज़र-स्क्राइब्ड ग्रेड शामिल हैं। ASTM की प्रथा में पारंपरिक अभिमुखित ग्रेडों को 1.5 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट किया जाता है, जबकि अन्य अभिमुखित ग्रेडों को 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट किया जाता है। किसी एक इंडक्शन पर कम रिपोर्ट की गई हानि से जुड़े ग्रेड को अलग इंडक्शन पर परीक्षण किए गए दूसरे ग्रेड से श्रेष्ठ घोषित नहीं किया जा सकता।
IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली कोल्ड-रोल्ड गैर-अभिमुख विद्युत इस्पात स्ट्रिप और शीट पर लागू होता है। इसकी नाममात्र मोटाइयों में 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm शामिल हैं; साथ ही चुंबकीय गुणों, आयामों, सहनशीलताओं और निरीक्षण संबंधी आवश्यकताएँ भी दी गई हैं। IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली कोल्ड-रोल्ड अभिमुखित स्ट्रिप और शीट पर लागू होता है। इसमें 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm की नाममात्र मोटाइयों वाला Goss-टेक्सचर युक्त पदार्थ भी शामिल है। ये मोटाई-पदनाम किसी मानक के अंतर्गत आने वाले उत्पादों का वर्णन करते हैं; वे प्रत्येक संयोजित कोर के संपूर्ण हानि-व्यवहार का पूर्वानुमान नहीं लगाते।
सिलिकॉन-सामग्री की भी यही सीमा है। ASTM A876 में लगभग 3.2% सिलिकॉन का वर्णन उसके अंतर्गत आने वाले अभिमुखित इस्पातों के लिए एक महत्वपूर्ण रासायनिक सीमा की पहचान करता है, लेकिन केवल सिलिकॉन प्रतिशत से टेक्सचर की तीक्ष्णता, डोमेन परिष्करण, कोटिंग का व्यवहार, तनाव-संवेदनशीलता या मापी गई हानि का पता नहीं चलता। समान सिलिकॉन-सामग्री वाले दो इस्पात अलग-अलग प्रतिक्रिया दे सकते हैं, क्योंकि उनकी रोलिंग, एनीलिंग, दाने का आकार और टेक्सचर भिन्न होते हैं।
आवृत्ति, इंडक्शन, दिशा और नमूना-विधि क्यों महत्वपूर्ण हैं
कोर-हानि परिस्थितिनिर्भर होती है। आवृत्ति प्रति सेकंड चुंबकीकरण चक्रों की संख्या बदलती है और हिस्टेरेसिस, भंवर-धारा तथा अतिरिक्त हानि के सापेक्ष योगदान को प्रभावित करती है। इंडक्शन चुंबकीय विचलन को बदलता है और सामग्री को ऐसे क्षेत्र में ले जा सकता है जहाँ डोमेन-दीवार का व्यवहार तथा स्थानीय संतृप्ति बहुत अधिक हानि उत्पन्न करते हैं। मोटाई विशेष रूप से भंवर-धारा हानि के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन इसे प्रतिरोधकता और विद्युतरोधन की गुणवत्ता से अलग करके नहीं देखा जा सकता।
अभिमुखित इस्पात के लिए दिशा निर्णायक होती है। इसका अनुकूल चुंबकीय पथ काफी हद तक रोलिंग दिशा के साथ स्थित होता है, जबकि अनुप्रस्थ या तिरछा पथ अलग पारगम्यता और हानि प्रदर्शित कर सकता है। गैर-अभिमुख इस्पात में दिशात्मकता कम होती है, लेकिन वह पूर्णतः दिशा-स्वतंत्र नहीं होता। कटे हुए किनारे, पंचिंग से उत्पन्न तनाव, मोड़, जोड़ और क्लैम्पिंग भी अविरूपित शीट पर मापे गए मान से परिणाम को बदल सकते हैं।
ASTM A804/A804M ऊष्मीय रूप से समतल किए गए दाना-अभिमुखी विद्युत इस्पात पर एकदिशीय मापन प्रदान करता है, जिसके परिणाम 25-cm एपस्टीन विधि से तुलनीय होते हैं। Strong evidence
ASTM A804/A804M, जिसके 2021 संस्करण का यहाँ उल्लेख है, मुख्यतः ट्रांसफॉर्मर-कोर लैमिनेशन सामग्री के रूप में प्रयुक्त थर्मली फ्लैटेंड अभिमुखित विद्युत इस्पात पर एकदिश प्रत्यावर्ती-धारा चुंबकीय मापों के लिए अभिप्रेत है। इसके परिणाम 25-cm Epstein विधि के परिणामों से तुलनीय होते हैं, लेकिन इसका अर्थ यह नहीं है कि प्रत्येक चुंबकीय परीक्षण एक-दूसरे के स्थान पर इस्तेमाल किया जा सकता है। सिंगल-स्ट्रिप या एकदिश परिणाम और Epstein परिणाम की पहचान विधि, दिशा और नमूना-तैयारी के आधार पर की जानी चाहिए।
उत्तरदायी तुलना के लिए न्यूनतम क्षेत्र
- पदार्थ वर्ग गैर-अभिमुखी, दाना-अभिमुखी या अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिमुखी इस्पात की पहचान करें।
- मानक और पदनाम लागू विनिर्देशन तथा ग्रेड-ढाँचे का नाम दें।
- आपूर्ति अवस्था बताएँ कि उत्पाद पूर्णतः प्रसंस्कृत है या अर्ध-प्रसंस्कृत।
- मोटाई नाममात्र मोटाई को ग्रेड से अलग दर्ज करें।
- चुंबकीय अवस्थाएँ जहाँ प्रासंगिक हो, आवृत्ति, शिखर प्रेरण, तरंगरूप और लुढ़काने की दिशा दें।
- परीक्षण और सतह की अवस्था नमूना विधि और लेप की अवस्था की पहचान करें।
इसलिए सुरक्षित तुलना-प्रारूप में सामग्री-वर्ग, मानक और पदनाम, आपूर्ति-अवस्था, नाममात्र मोटाई, आवृत्ति, शिखर इंडक्शन, जहाँ प्रासंगिक हो वहाँ रोलिंग दिशा, नमूना-विधि और कोटिंग की अवस्था शामिल होनी चाहिए। “0.30 mm अभिमुखित इस्पात” अधूरा विवरण है। “पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिमुखित इस्पात, IEC 60404-8-7:2017, 0.30 mm, निर्दिष्ट आवृत्ति और इंडक्शन पर रोलिंग दिशा के अनुदिश, निर्दिष्ट विधि से मापा गया” की जिम्मेदारीपूर्वक तुलना की जा सकती है।
इन परिस्थितियों के बिना दिया गया कोर-हानि आँकड़ा हस्तांतरणीय प्रदर्शन-रेटिंग नहीं है। यह केवल संदर्भ-विहीन माप है।
तीन सामग्री वर्ग: अ-अभिमुखित, दाना-अभिमुखित और अर्ध-प्रसंस्कृत
विद्युत इस्पात “कम सिलिकॉन” से “अधिक सिलिकॉन” तक एकल क्रम वाली एक ही सामग्री श्रेणी नहीं है। पहला भेद आपूर्ति-वर्ग और क्रिस्टलोग्राफिक संरचना का है: पूर्णतः प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात, पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिमुखित विद्युत इस्पात, या अर्ध-प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात। प्रत्येक वर्ग उपयोगकर्ता तक अलग धातुकर्मीय अवस्था में पहुँचता है, अलग-अलग चुंबकीय दिशाओं और परीक्षण परिस्थितियों में मापा जाता है, तथा पंचिंग, तनाव-मुक्ति, कोटिंग और संयोजन के प्रति अलग प्रतिक्रिया दे सकता है।
ASTM उपसमिति A06.02 मानकों का एक उपयोगी मानचित्र प्रदान करती है। ASTM A677 पूर्णतः प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात को कवर करता है; ASTM A683 अर्ध-प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात को; ASTM A876 पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिमुखित विद्युत इस्पात को; और ASTM A976 विद्युत-इस्पात की इंसुलेटिंग कोटिंगों का वर्गीकरण करता है। संबंधित IEC दस्तावेज़ एक महत्वपूर्ण भेद जोड़ते हैं: IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-रोलित अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात पट्टी और शीट को कवर करता है, जबकि IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-रोलित दाना-अभिमुखित विद्युत इस्पात पट्टी और शीट को कवर करता है।
चुंबकीय परिणाम को केवल ग्रेड के नाम से निर्धारित नहीं किया जा सकता। उद्धृत कोर-हानि या पारगम्यता के किसी भी मान के साथ आवृत्ति, शिखर प्रेरण, नमूना-विधि, रोलिंग दिशा, मोटाई, कोटिंग और आपूर्ति-अवस्था का उल्लेख आवश्यक है।
पूर्णतः प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात
पूर्णतः प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात इस प्रकार बनाया जाता है कि सामग्री के घटक-निर्माता तक पहुँचने से पहले ही उसके चुंबकीय गुण काफी हद तक स्थापित हो चुके हों। इसके दाने ट्रांसफॉर्मर-ग्रेड दाना-अभिमुखित इस्पात जैसी मजबूत पसंदीदा अभिविन्यास-संरचना साझा नहीं करते। इसके बजाय, समतल के भीतर इसकी चुंबकीय प्रतिक्रिया लगभग समदैशिक होती है: फ्लक्स शीट की विभिन्न दिशाओं में प्रवाहित हो सकता है, बिना उस अत्यधिक बड़े रोलिंग-दिशा लाभ के, जो Goss टेक्सचर से जुड़ा होता है। “लगभग” शब्द महत्वपूर्ण है। प्रसंस्करण से अभी भी टेक्सचर, अवशिष्ट तनाव, किनारी प्रभाव और दिशात्मक अंतर उत्पन्न होते हैं; इसलिए अ-अभिमुखित का अर्थ पूर्णतः दिशा-स्वतंत्र नहीं है।
ASTM International द्वारा 2007 में उद्धृत ASTM A677, मुख्यतः 50 और 60 Hz के चुंबकीय उपकरणों में प्रयुक्त पूर्णतः प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित विद्युत इस्पातों को कवर करता है। इसके ग्रेडों का वर्गीकरण 60 Hz और 1.5 T पर Epstein परीक्षण-विधि से मापी गई अधिकतम कोर-हानि के आधार पर किया जाता है। यह पदनाम परीक्षण-आधारित वर्गीकरण है, न कि प्रत्येक मोटर, जनरेटर या प्रेरक के लिए सार्वभौमिक हानि-मान। किसी अन्य प्रेरण, आवृत्ति या तरंगरूप पर परीक्षण किया गया नमूना अलग परिणाम दे सकता है। Epstein परिणाम पंच किए गए और संयोजित कोर के चुंबकीय व्यवहार का स्वतः पूर्वानुमान भी नहीं करता, क्योंकि कटिंग-तनाव, बर्र, जोड़, क्लैंपिंग और स्थानीय फ्लक्स-विकृति हानि को प्रभावित करते हैं।
इसलिए अ-अभिमुखित शीट उन चुंबकीय परिपथों से जुड़ी होती है जिनमें मशीन या घटक के चारों ओर फ्लक्स की दिशा बदलती रहती है। मोटर और जनरेटर के स्टेटर इसके परिचित उदाहरण हैं, हालांकि सामग्री-वर्ग स्वयं किसी विशिष्ट मशीन-डिज़ाइन को निर्धारित नहीं करता। एक दिशा में मजबूत संरेखण का अभाव औसत समतलीय प्रतिक्रिया को अधिक उपयोगी बनाता है, जब फ्लक्स-पथ घूमता हो या शीट की कई दिशाओं में फैला हो।
कोर-हानि के भौतिक स्रोत अलग-अलग होते हैं। Karlsruhe Institute of Technology के 2017 के अध्ययन में ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को हिस्टेरेसिस, शास्त्रीय भंवर-धारा और अतिरिक्त-हानि घटकों में विभाजित किया गया है। हिस्टेरेसिस हानि तब उत्पन्न होती है जब चुम्बकीकरण के उलटने के दौरान डोमेन-दीवारें गति करती हैं। शास्त्रीय भंवर-धारा हानि तब उत्पन्न होती है जब बदलता हुआ फ्लक्स चालक शीट में परिसंचारी धाराएँ प्रेरित करता है। अतिरिक्त हानि गतिशील प्रभावों को दर्शाती है, जो गतिशील डोमेन-संरचनाओं और उनके स्थानीय परस्पर प्रभावों से जुड़ी होती है। किसी ग्रेड की घोषित कोर-हानि निर्दिष्ट परिस्थितियों में किया गया संयुक्त मापन है; यह किसी एक तंत्र का प्रत्यक्ष मापन नहीं है।
मोटाई का संबंध विशेष रूप से शास्त्रीय भंवर-धारा घटक से है, क्योंकि पतली लैमिनेशन धारा-लूपों के आकार को सीमित करती हैं। लैमिनेशन के बीच विद्युत इंसुलेशन स्टैक-स्तर पर यही मूल विद्युत कार्य करता है। सिलिकॉन और एल्युमिनियम की मात्रा बढ़ने से विद्युत प्रतिरोधकता बढ़ सकती है और भंवर-धारा हानि कम हो सकती है, लेकिन संघटन संतृप्ति प्रेरण, तन्यता, प्रसंस्करण-प्रतिक्रिया और टेक्सचर को भी प्रभावित करता है। इसलिए सिलिकॉन प्रतिशत एक डिज़ाइन चर है, सामग्री-वर्गीकरण या मापी गई हानि का विकल्प नहीं।
निर्माण के दौरान पूर्णतः प्रसंस्कृत सामग्री के गुणों में फिर भी परिवर्तन हो सकते हैं। पंचिंग से कटे हुए किनारों के पास प्लास्टिक विरूपण और अवशिष्ट तनाव उत्पन्न होते हैं। वेल्डिंग, क्लैंपिंग और तीखे मोड़ स्थानीय पारगम्यता को बदल सकते हैं तथा हानि बढ़ा सकते हैं। “प्रसंस्कृत” शब्द इस्पात की आपूर्ति-अवस्था का वर्णन करता है; यह सुनिश्चित नहीं करता कि तैयार कोर आपूर्तिकर्ता के शीट-परीक्षण परिणाम को बनाए रखेगा।
पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिमुखित विद्युत इस्पात
गॉस बनावट दाना-अभिमुखी विद्युत इस्पात में ऐसी क्रिस्टलीय बनावट, जो अनुकूल सुगम-चुंबकीकरण दिशा को लगभग लुढ़काने की दिशा में रखती है।
पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिमुखित विद्युत इस्पात को एक मजबूत क्रिस्टलोग्राफिक प्राथमिकता के लिए जानबूझकर अभिकल्पित किया जाता है। सामान्य ट्रांसफॉर्मर-अभिमुखित टेक्सचर में आसान चुम्बकीकरण की दिशा रोलिंग दिशा के साथ निकटता से संरेखित होती है। परिणामस्वरूप चुंबकीय व्यवहार अत्यधिक दिशात्मक होता है: जब फ्लक्स रोलिंग दिशा में प्रवाहित होता है, तब पारगम्यता अधिक और हानि तुलनात्मक रूप से अनुकूल होती है, जबकि अनुप्रस्थ या क्रॉस-रोलिंग व्यवहार काफी अलग हो सकता है। दाना-अभिमुखित ग्रेड का वर्णन कभी भी एकल, दिशाहीन चुंबकीय संख्या से नहीं किया जाना चाहिए।[2] ASTM A876-17: Standard Specification for Flat-Rolled, Grain-Oriented, Silicon-Iron, Electrical Steel. ASTM International. ASTM International standard, 2017.[3] IEC 60404-8-7:2017. International Electrotechnical Commission. IEC standard, 2017.
ASTM International द्वारा 2017 में पहचाना गया ASTM A876, लगभग 3.2% सिलिकॉन युक्त निम्न-कार्बन सिलिकॉन-लौह दाना-अभिमुखित इस्पातों को कवर करता है और इसमें पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता तथा लेज़र-स्क्राइब्ड ग्रेड शामिल हैं। IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-रोलित दाना-अभिमुखित पट्टी और शीट को कवर करता है। इसमें सूचीबद्ध नाममात्र मोटाइयों में 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm शामिल हैं, जो IEC 60404-8-3:2023 में निर्दिष्ट अर्ध-प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित सामग्री की नाममात्र मोटाइयों से काफी कम हैं।
ये मोटाइयाँ सार्वभौमिक प्रदर्शन-क्रम नहीं बनातीं। दाना-अभिविन्यास, डोमेन-परिष्करण, कोटिंग, तनाव-अवस्था और चुंबकीय परीक्षण की परिस्थितियाँ—सभी योगदान देती हैं। उदाहरण के लिए, लेज़र-स्क्राइबिंग एक डोमेन-नियंत्रण उपचार है, जिसका उद्देश्य चुंबकीय व्यवहार को बदलना है; यह दाना-अभिमुखित शीट को अ-अभिमुखित शीट में परिवर्तित नहीं करता।
ASTM की प्रथा में 1.5 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट पारंपरिक दाना-अभिमुखित ग्रेडों और 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट अन्य दाना-अभिमुखित ग्रेडों के बीच भी भेद किया जाता है। प्रेरण का उल्लेख गुण-मान के साथ होना चाहिए। “दाना-अभिमुखित ग्रेड की कोर-हानि” कहना अधूरा है, जब तक कथन में आवृत्ति, प्रेरण, नमूना-विधि और दिशा न दी गई हो। ASTM A804/A804M:2021 मुख्यतः ट्रांसफॉर्मर-कोर लैमिनेशन सामग्री के रूप में प्रयुक्त तापीय रूप से समतल किए गए दाना-अभिमुखित विद्युत इस्पात पर एकदिशीय प्रत्यावर्ती-धारा चुंबकीय मापों के लिए अभिप्रेत है। इसके परिणाम 25-cm Epstein विधि से तुलनीय हैं, लेकिन यह तुलना भी परिभाषित नमूने और प्रक्रिया पर निर्भर करती है।
दाना-अभिविन्यास ऐसे ट्रांसफॉर्मर-कोर डिज़ाइन में सहायक होता है जिनमें मुख्य फ्लक्स-पथ को रोलिंग दिशा के साथ व्यवस्थित किया जा सकता है। जोड़ इस पथ को बाधित करते हैं, और कोनों या स्टेप-लैप क्षेत्रों के पास स्थानीय फ्लक्स शीट के आर-पार मुड़ सकता है। इसलिए रोलिंग-दिशा में मापा गया गुण एक महत्वपूर्ण सामग्री-दिशा का वर्णन करता है, न कि संयोजित कोर के प्रत्येक बिंदु का।
अर्ध-प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात
अर्ध-प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात निर्माता तक उस समय पहुँचता है जब अंतिम चुंबकीय अवस्था अभी स्थापित नहीं हुई होती। इसके बाद की प्रक्रियाएँ—आमतौर पर पंचिंग के बाद निर्दिष्ट ऊष्मा-उपचार—दाना-संरचना, अवशिष्ट तनाव, कार्बन-नियंत्रण, इंसुलेशन-अवस्था और चुंबकीय हानि के लिए अभी भी महत्वपूर्ण रहती हैं। आपूर्ति-अवस्था ग्रेड-विवरण का हिस्सा है, कोई गौण टिप्पणी नहीं।[4] IEC 60404-8-3:2023. International Electrotechnical Commission. IEC standard, 2023.
IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-रोलित अ-अभिमुखित विद्युत इस्पात पट्टी और शीट को कवर करता है, जिसकी नाममात्र मोटाइयाँ 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm हैं। यह मानक चुंबकीय गुणों, आयामी सहनशीलताओं और निरीक्षण-प्रक्रियाओं को संबोधित करता है। ASTM A06.02 के मानक-मानचित्र में ASTM A683 इसी अर्ध-प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित स्थिति के अनुरूप है।
अर्ध-प्रसंस्कृत ऐसी आपूर्ति अवस्था, जिसमें अभिप्रेत चुंबकीय अवस्था स्थापित होने से पहले उपयोगकर्ता द्वारा आगे प्रसंस्करण, सामान्यतः अंतिम एनीलिंग प्रक्रिया, किए जाने की अपेक्षा होती है।
निर्माता के ऊष्मा-उपचार से पहले अर्ध-प्रसंस्कृत शीट का परीक्षणित गुण उस उपचार के बाद के गुण के बराबर होना आवश्यक नहीं है। पंचिंग से विरूपण और किनारी क्षति उत्पन्न हो सकती है; इसके बाद का तापीय चक्र कुछ तनाव कम कर सकता है और अंतिम चुंबकीय प्रतिक्रिया बदल सकता है। तापमान, समय, वातावरण, भट्ठी-प्रक्रिया, घटक-ज्यामिति और कोटिंग का सुरक्षित बने रहना—सभी महत्वपूर्ण हो सकते हैं। इसलिए समान आपूर्ति-पदनाम से बनाए गए दो कोर अलग हो सकते हैं, यदि उनका विनिर्माण-इतिहास अलग हो।
इस वर्ग को अक्सर पूर्णतः प्रसंस्कृत अ-अभिमुखित इस्पात के साथ भ्रमित किया जाता है, क्योंकि दोनों अ-अभिमुखित होते हैं और दोनों का उपयोग घूर्णनशील मशीनों के चुंबकीय परिपथों में किया जा सकता है। भेद अपूर्ण चुंबकीय प्रसंस्करण-पथ का है। मोटाई, सिलिकॉन की मात्रा और “अ-अभिमुखित” शब्द यह नहीं बता सकते कि बाद का उपचार अपेक्षित है या नहीं। पहले लागू मानक और आपूर्ति-अवस्था की जाँच करनी चाहिए; इसके बाद ही निर्दिष्ट आवृत्ति, प्रेरण, दिशा, नमूना-विधि और हानि-घटक सार्थक तुलना प्रदान करते हैं।
ASTM और IEC मानक विद्युत-इस्पात के ग्रेडों को किस प्रकार व्यवस्थित करते हैं
विद्युत-इस्पात के मानक किसी एक सार्वभौमिक ग्रेड-तालिका का निर्माण नहीं करते। वे सामग्री को चुंबकीय वर्ग, प्रसंस्करण अवस्था, उत्पाद के रूप, परीक्षण-स्थिति और सतही विद्युतरोधन के आधार पर विभाजित करते हैं। इसलिए किसी एक दस्तावेज़ में दिया गया पदनाम दूसरे दस्तावेज़ के पदनाम का प्रत्यक्ष विकल्प नहीं माना जा सकता।
ASTM का प्रमुख मानचित्र A06.02 उपसमिति से प्राप्त होता है। ASTM A677 पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यासरहित विद्युत-इस्पात को कवर करता है; ASTM A683 अर्ध-प्रसंस्कृत अभिविन्यासरहित विद्युत-इस्पात को; ASTM A876 पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिविन्यस्त विद्युत-इस्पात को; और ASTM A976 विद्युत-इस्पात के विद्युतरोधी लेपों का वर्गीकरण करता है। इन दस्तावेज़ों के कार्य अलग-अलग हैं। A677 और A876 सामग्री-विनिर्देश हैं, A976 लेप-वर्गीकरण से संबंधित है, जबकि ASTM A804/A804M जैसे परीक्षण-मानक विशिष्ट चुंबकीय गुणों को मापने की विधि निर्धारित करते हैं।
IEC के दस्तावेज़ सामग्री को समान, लेकिन पूर्णतः समान नहीं, तरीके से व्यवस्थित करते हैं। IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-लुढ़कित अभिविन्यासरहित विद्युत-इस्पात पट्टी और शीट को कवर करता है। IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-लुढ़कित दाना-अभिविन्यस्त विद्युत-इस्पात पट्टी और शीट को कवर करता है। ये मानक अनुमत उत्पाद-श्रेणियों और अपेक्षित गुणों की पहचान करते हैं; वे मोटाई, सिलिकॉन-अंश या लेप-वर्ग को सार्वभौमिक प्रदर्शन-क्रम में परिवर्तित नहीं करते।
ASTM A677 और पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यासरहित ग्रेड
ASTM A677 मुख्यतः 50 और 60 Hz के चुंबकीय उपकरणों में प्रयुक्त पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यासरहित विद्युत-इस्पातों का विनिर्देश है। “अभिविन्यासरहित” का अर्थ है कि चुंबकीय गुण किसी एक जानबूझकर विकसित की गई लुढ़कन-दिशा में उस प्रकार केंद्रित नहीं होते, जिस प्रकार दाना-अभिविन्यस्त ट्रांसफॉर्मर-इस्पात में होते हैं। सामग्री की आपूर्ति तैयार चुंबकीय अवस्था में की जाती है; इसलिए क्रेता से सामान्यतः वह अंतिम तनाव-निवारण ऊष्मा-उपचार करने की अपेक्षा नहीं की जाती, जो अर्ध-प्रसंस्कृत पद्धति को परिभाषित करता है।
ASTM A677 के अंतर्गत ग्रेडों का वर्गीकरण 60 Hz और 1.5 T पर Epstein परीक्षण-विधि से मापी गई अधिकतम कोर-हानि के आधार पर किया जाता है, जैसा कि 2007 में दर्ज ASTM International के विवरण में बताया गया है। इस कथन में चार आवश्यक परिशुद्धताएँ हैं: अधिकतम हानि, 60 Hz, 1.5 T और Epstein नमूने। इनमें से किसी एक को हटा देने पर ग्रेड की तुलना अधूरी हो जाती है। 50 Hz पर, किसी भिन्न प्रेरण पर या किसी भिन्न नमूना-ज्यामिति के साथ मापी गई हानि वही रिपोर्ट की गई संपत्ति नहीं है।
पूर्णतः प्रसंस्कृत पदनाम अपने-आप में हिस्टेरेसिस, शास्त्रीय भंवर-धारा और अतिरिक्त हानि के बीच सटीक विभाजन के बारे में कुछ नहीं बताता। Karlsruhe Institute of Technology के 2017 के अध्ययन में इन्हें ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि के पृथक योगदानों के रूप में माना गया है। डोमेन-दीवार की गति हिस्टेरेसिस हानि में योगदान देती है। प्रत्यावर्ती फ्लक्स शीट के भीतर परिसंचारी धाराएँ उत्पन्न करता है, जिससे शास्त्रीय भंवर-धारा हानि होती है, जबकि अतिरिक्त हानि अतिरिक्त गतिशील डोमेन-प्रक्रियाओं को दर्शाती है। दाना-आकार, बनावट, अवशिष्ट तनाव, लैमिनेशन की मोटाई और विद्युतरोधन इन घटकों के संतुलन को प्रभावित करते हैं।
इसलिए A677 को एक परिभाषित विनिर्देश-और-परीक्षण ढाँचे के रूप में पढ़ा जाना चाहिए, न कि इस दावे के रूप में कि प्रत्येक अभिविन्यासरहित ग्रेड मोटर, रिएक्टर या उच्च-आवृत्ति घटक में समान व्यवहार करेगा। 1.5 T का परीक्षण-प्रेरण ग्रेड-वर्गीकरण का एक भाग है। यह सामान्य संचालन-सीमा नहीं है।
ASTM A683 निकटवर्ती श्रेणी—अर्ध-प्रसंस्कृत अभिविन्यासरहित विद्युत-इस्पात—से संबंधित है। A06.02 मानकों के मानचित्र में इसका सम्मिलित होना महत्वपूर्ण है, क्योंकि अर्ध-प्रसंस्कृत शीट ऐसी अवस्था में आपूर्ति की जाती है जिसमें इच्छित चुंबकीय अवस्था स्थापित होने से पहले बाद के प्रसंस्करण-उपचार, सामान्यतः अंतिम एनीलिंग प्रक्रिया, की आवश्यकता होती है। इस प्रकार A677 और A683 चुंबकीय वर्ग के साथ-साथ आपूर्ति-अवस्था को भी अलग करते हैं। दोनों उत्पादों को केवल “अभिविन्यासरहित विद्युत-इस्पात” कहना उस विनिर्माण-भेद को छिपा देता है, जो उपयोगकर्ता की प्रसंस्करण प्रक्रिया के बाद मापे गए परिणाम को बदल सकता है।
ASTM A876 और दाना-अभिविन्यस्त पदनाम
ASTM A876 पूर्णतः प्रसंस्कृत, कम-कार्बन वाले सिलिकॉन-लौह दाना-अभिविन्यस्त विद्युत-इस्पातों को कवर करता है, जिनमें ASTM International के 2017 के विवरण के अनुसार लगभग 3.2% सिलिकॉन होता है। उनकी क्रिस्टल-विज्ञान संबंधी बनावट इस प्रकार विकसित की जाती है कि चुंबकीय व्यवहार लुढ़कन-दिशा के अनुरूप अत्यधिक अनुकूल हो। यह पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यासरहित इस्पात से भिन्न सामग्री-वर्ग है, केवल अधिक सिलिकॉन वाला उसका रूप नहीं।
इस विनिर्देश में पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता वाले और लेज़र-रेखांकित दाना-अभिविन्यस्त ग्रेड सम्मिलित हैं। लेज़र-रेखांकित श्रेणी ऐसी प्रसंस्करण-विधि का संकेत देती है जिसका उद्देश्य डोमेन-संरचना और चुंबकीय हानि को संशोधित करना है; इसका अर्थ यह नहीं है कि समान परीक्षण-स्थितियों का उपयोग किए बिना इस सामग्री की तुलना बिना-रेखांकित ग्रेड से की जा सकती है। ASTM की ग्रेड-पहचान पद्धति 1.5 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट पारंपरिक दाना-अभिविन्यस्त ग्रेडों को 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट अन्य दाना-अभिविन्यस्त ग्रेडों से भी अलग करती है। प्रेरण को रिपोर्ट की गई संपत्ति के साथ ही देखा जाना चाहिए। निर्दिष्ट प्रेरण के बिना संख्यात्मक हानि-मूल्य अधूरा है।
दाना-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए लुढ़कन-दिशा विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। लुढ़कन-दिशा के समानांतर मापा गया परिणाम निर्मित कोर के अनुप्रस्थ या कटे हुए किनारे वाले क्षेत्र पर सीधे लागू नहीं किया जा सकता। कटाई, पंचिंग, मोड़, जोड़ की रचना और लगाया गया तनाव—ये सभी उन चुंबकीय व्यवहारों को प्रभावित कर सकते हैं जिन्हें विनिर्देश नियंत्रित नमूनों पर मापता है।
ASTM A804/A804M मुख्यतः ऊष्मीय रूप से समतल किए गए दाना-अभिविन्यस्त विद्युत-इस्पात के एकदिश प्रत्यावर्ती-धारा चुंबकीय गुणों के मापन का मानक है। ASTM के 2021 संस्करण के अभिलेख में बताए अनुसार, इसके परिणाम 25-cm Epstein विधि से प्राप्त परिणामों के तुलनीय हैं। यह A876 के सामग्री-विनिर्देश का विकल्प नहीं है और इसे अलग ग्रेड-परिवार नहीं माना जाना चाहिए। यह दाना-अभिविन्यस्त कोर-सामग्री के एक प्रासंगिक वर्ग के लिए परीक्षण-विधि उपलब्ध कराता है।
IEC 60404-8-3:2023 और IEC 60404-8-7:2017
IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-लुढ़कित अभिविन्यासरहित विद्युत-इस्पात पट्टी और शीट का विनिर्देश निर्धारित करता है। इसमें दी गई नाममात्र मोटाई-श्रृंखला 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm है। यह दस्तावेज़ उत्पाद-विनिर्देश के भाग के रूप में चुंबकीय गुणों, आयामी सहनशीलताओं और निरीक्षण-प्रक्रियाओं को संबोधित करता है।
ये मोटाइयाँ परस्पर विनिमेय ग्रेड-नाम नहीं हैं। मोटाई शास्त्रीय भंवर-धारा हानि को प्रभावित करती है, क्योंकि पतला विद्युत-पथ उस दूरी को सीमित करता है जिस पर परिसंचारी धाराएँ विकसित हो सकती हैं। फिर भी मापी गई कोर-हानि प्रतिरोधकता, विद्युतरोधन, आवृत्ति, प्रेरण, बनावट, तनाव और अंतिम प्रसंस्करण-अवस्था पर भी निर्भर करती है। प्रत्येक परीक्षण या अनुप्रयोग-स्थिति में 0.50 mm का उत्पाद अपने-आप 0.65 mm के उत्पाद से बेहतर नहीं होता।
IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-लुढ़कित दाना-अभिविन्यस्त विद्युत-इस्पात पट्टी और शीट को कवर करता है। इसमें 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm की नाममात्र मोटाइयों वाली Goss-बनावटयुक्त सामग्री के साथ-साथ पारंपरिक और उच्च-पारगम्यता वाली श्रेणियाँ सम्मिलित हैं। Goss बनावट अनुकूल क्रिस्टल-विज्ञान संबंधी दिशाओं को लुढ़कन-दिशा के साथ संरेखित करती है, जिससे सामग्री का प्रबल दिशात्मक चरित्र स्पष्ट होता है।
IEC और ASTM दस्तावेज़ों की तुलना दायरे और परीक्षण-स्थितियों के आधार पर की जानी चाहिए, न कि प्रत्येक पदनाम का शब्दशः अनुवाद करने का प्रयास करके। IEC 60404-8-3 अर्ध-प्रसंस्कृत अभिविन्यासरहित शीट से संबंधित है, जबकि ASTM A677 पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यासरहित इस्पात से संबंधित है। IEC 60404-8-7 पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिविन्यस्त शीट से संबंधित है, जबकि ASTM A876 पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिविन्यस्त सिलिकॉन-लौह इस्पात को संबोधित करता है। समान शब्द आपूर्ति-अवस्था के अंतर को समाप्त नहीं करते।
ASTM A976 विद्युतरोधी लेपों का वर्गीकरण करके एक और स्तर जोड़ता है। लेप लैमिनेशन के बीच विद्युत संपर्क को सीमित करता है और इसलिए अंतर-लैमिनेशन भंवर-धाराओं को प्रभावित करता है, लेकिन लेप-वर्ग चुंबकीय-इस्पात ग्रेड नहीं है। इसी प्रकार, बढ़ा हुआ सिलिकॉन या एल्युमिनियम अंश, पतली शीट, दाना-संरेखण और सतही विद्युतरोधन—ये हानि-नियंत्रण की विधियाँ हैं, किसी एक सामग्री के व्यवहार के सार्वभौमिक संकेतक नहीं। मानक पदनाम तभी सार्थक रहता है जब उसके वर्ग, आपूर्ति-अवस्था, आवृत्ति, प्रेरण, नमूना-विधि और—जहाँ प्रासंगिक हो—लुढ़कन-दिशा को साथ में देखा जाए।
गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात: ग्रेड, प्रसंस्करण और चुंबकीय उपयोग
पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त इस्पात का अर्थ
पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात एक शीत-वल्लित, सिलिकॉन-युक्त चुंबकीय इस्पात है, जिसे उत्पादक द्वारा उसकी अंतिम चुंबकीय अवस्था स्थापित करके आपूर्ति किया जाता है। इसके कण एक ही प्रबल क्रिस्टलोग्राफिक दिशा में व्यवस्थित नहीं होते। इसके बजाय, पदार्थ को इस प्रकार प्रसंस्कृत किया जाता है कि समतल के भीतर विभिन्न दिशाओं में फ्लक्स के प्रवाहित होने पर चुंबकीय गुणधर्म पर्याप्त रूप से समान बने रहें। इसलिए “गैर-अभिविन्यस्त” चुंबकीय बनावट का वर्णन करता है, जबकि “पूर्णतः प्रसंस्कृत” आपूर्ति की अवस्था का। इनमें से कोई भी पद अकेले सिलिकॉन की मात्रा, मोटाई या किसी विशिष्ट कोर-हानि मान को निर्धारित नहीं करता।
यह भेद महत्वपूर्ण है, क्योंकि विद्युत-इस्पात के पदनाम मानकों और परीक्षण-स्थितियों से जुड़े होते हैं। ASTM A677 मुख्यतः 50 और 60 Hz वाले चुंबकीय उपकरणों में प्रयुक्त पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पातों को शामिल करता है। इस विनिर्देशन के अंतर्गत, ASTM International (2007) के अनुसार, ग्रेडों का वर्गीकरण Epstein परीक्षण विधि से 60 Hz और 1.5 T पर मापी गई अधिकतम कोर-हानि के आधार पर किया जाता है। अतः किसी ग्रेड का पदनाम एक निर्दिष्ट मापन-विधि के अंतर्गत निर्धारित सीमा है, न कि प्रत्येक आवृत्ति, प्रेरण, तरंगरूप, तापमान या चुंबकीकरण-दिशा पर हानि का सार्वभौमिक पूर्वानुमान।
Epstein परिणाम की व्याख्या के लिए भी संदर्भ आवश्यक है। इस परीक्षण में निर्धारित नमूना-विन्यास और निर्दिष्ट प्रत्यावर्ती चुंबकीय दशा का उपयोग किया जाता है; यह मोटर स्टेटर में उपस्थित प्रत्येक तनाव, जोड़, पंच किए गए किनारे, कोटिंग या स्थानीय फ्लक्स-विकृति को पुनरुत्पादित नहीं करता। 60 Hz और 1.5 T पर मापी गई कोर-हानि के साथ इन स्थितियों का उल्लेख किया जाना चाहिए। आवृत्ति, प्रेरण और नमूना-विधि के बिना दिया गया मान भ्रामक तुलना को आमंत्रित करता है।
पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त शीट, अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त शीट से भिन्न होती है। ASTM उपसमिति A06.02 पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए ASTM A677 और अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए ASTM A683 को निर्दिष्ट करती है। IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-वल्लित गैर-अभिविन्यस्त विद्युत-इस्पात पट्टी और शीट को शामिल करता है, जिसमें 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm की नाममात्र मोटाइयाँ शामिल हैं। अर्ध-प्रसंस्कृत पदार्थ पर स्टैम्पिंग के बाद अंतिम एनीलिंग की जा सकती है, जो प्रायः निर्माता की प्रसंस्करण-प्रक्रिया का हिस्सा होती है। इसलिए उसकी आपूर्ति-समय की चुंबकीय अवस्था पूर्णतः प्रसंस्कृत शीट के समतुल्य नहीं होती।
यह भेद एक सामान्य त्रुटि को रोकता है: मोटाई या नाममात्र सिलिकॉन स्तर को इस प्रकार मान लेना जैसे वह स्वयं कोई ग्रेड हो। समान मोटाई वाली दो शीटों की बनावट, कण-आकार, अवशिष्ट तनाव, कोटिंग और मापी गई हानि अलग-अलग हो सकती है। इसके विपरीत, यदि प्रसंस्करण या चुंबकीय परीक्षण की स्थितियाँ अलग हों, तो पतली शीट में कुल हानि अपने-आप कम नहीं होती।
वल्लन और एनीलिंग इतिहास की भूमिका
चुंबकीय प्रतिक्रिया को प्रभावित करने वाले विनिर्माण चर
- शीत अपचयन विस्थापन, संचित विकृति और बनावट में परिवर्तन उत्पन्न करता है।
- पुनर्प्राप्ति और पुनःक्रिस्टलीकरण विरूपण को कम करते हैं और नई दाना संरचनाएँ स्थापित करते हैं।
- दाना-वृद्धि दाना-सीमा घनत्व और चुंबकीय डोमेन-दीवार के पथों को बदलती है।
- काटना और पंचिंग स्थानीय प्लास्टिक विरूपण और अवशिष्ट प्रतिबल जोड़ते हैं।
- क्लैम्पिंग और स्टैकिंग यांत्रिक प्रतिबल लगाते हैं और अंतर-पत्र विद्युतरोधन को क्षतिग्रस्त कर सकते हैं।
वल्लन से शीट की ज्यामिति बनती है, लेकिन इससे धातु की आंतरिक अवस्था भी बदलती है। प्लास्टिक विरूपण से विस्थापन उत्पन्न होते हैं, क्रिस्टलोग्राफिक बनावट बदलती है और विकृति-ऊर्जा संचित होती है। एनीलिंग से पहले ये प्रभाव सामान्यतः डोमेन-दीवारों की गति को कठिन बनाते हैं और चुंबकीय हानि बढ़ाते हैं। पंचिंग, कर्तन, मोड़ना और संयोजन से भी अतिरिक्त स्थानीय तनाव उत्पन्न हो सकता है, विशेषकर कटे हुए किनारों के पास। इसलिए अंतिम गुणधर्म केवल रासायनिक संघटन का परिणाम नहीं, बल्कि पूरी प्रसंस्करण-प्रक्रिया का परिणाम होता है।
एनीलिंग से पुनर्प्राप्ति और पुनःक्रिस्टलीकरण संभव होता है। पुनर्प्राप्ति के दौरान संचित विकृति-ऊर्जा का कुछ भाग मुक्त हो जाता है। पुनःक्रिस्टलीकरण के दौरान नए, अपेक्षाकृत तनाव-मुक्त कण बनते और बढ़ते हैं। इसके बाद कण-आकार और क्रिस्टलोग्राफिक बनावट तापमान, अवधि, तापन और शीतलन की स्थितियों, अपचयन-अनुसूची तथा उससे पहले के इस्पात-निर्माण चरणों पर निर्भर करते हैं। कणों की वृद्धि से गतिशील डोमेन-दीवारों द्वारा पार की जाने वाली कण-सीमाओं की संख्या कम हो सकती है, लेकिन अत्यधिक या खराब तरीके से नियंत्रित वृद्धि यांत्रिक व्यवहार को प्रभावित कर सकती है और अनुपयुक्त बनावट उत्पन्न कर सकती है। उपयोगी चुंबकीय अवस्था पूरी प्रसंस्करण-श्रृंखला द्वारा स्थापित संतुलन होती है।
सिलिकॉन और एल्युमिनियम की मात्रा विद्युत प्रतिरोधकता तथा चुंबकीय व्यवहार को प्रभावित करती है, फिर भी केवल रसायन से प्रदर्शन निर्धारित नहीं होता। बढ़ी हुई प्रतिरोधकता परिसंचारी भंवर धाराओं को कम कर सकती है, जबकि वल्लन और एनीलिंग यह निर्धारित करते हैं कि बनावट, कण-आकार और तनाव-अवस्था के माध्यम से वह रासायनिक संघटन किस प्रकार प्रकट होगा। इसी कारण नाममात्र रूप से समान ग्रेडों में भी हानि अलग-अलग हो सकती है, यदि उनमें से किसी एक पर निर्माण के दौरान तनाव पड़ा हो या उसका परीक्षण अलग एनीलिंग के बाद किया गया हो।
हानि के स्वयं अलग-अलग घटक होते हैं। Karlsruhe Institute of Technology के 2017 के एक अध्ययन में ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को हिस्टेरेसिस, शास्त्रीय भंवर-धारा और अतिरिक्त-हानि घटकों के माध्यम से वर्णित किया गया है। हिस्टेरेसिस हानि अपरिवर्तनीय डोमेन-दीवार गति और चुंबकीकरण में होने वाले परिवर्तनों से संबंधित होती है। शास्त्रीय भंवर-धारा हानि तब उत्पन्न होती है जब प्रत्यावर्ती फ्लक्स इस्पात के भीतर विद्युत धाराएँ प्रेरित करता है। अतिरिक्त हानि चुंबकीय डोमेनों की गति और परस्पर क्रिया से जुड़े अतिरिक्त गतिशील प्रभावों को दर्शाती है। ये घटक आवृत्ति, प्रेरण, प्रतिरोधकता, कण-संरचना और तनाव के प्रति अलग-अलग प्रतिक्रिया देते हैं।
शीट की मोटाई मुख्यतः भंवर धाराओं के लिए उपलब्ध पथ को प्रभावित करती है, इसी कारण पतली लैमिनेशन उस योगदान को कम कर सकती हैं। इससे हिस्टेरेसिस या अतिरिक्त हानि समाप्त नहीं होती। इसी प्रकार, यदि स्टैम्पिंग से गंभीर अवशिष्ट तनाव उत्पन्न हो जाए या क्षतिग्रस्त कोटिंग के कारण लैमिनेशन विद्युत रूप से जुड़ जाएँ, तो नाममात्र रूप से कम-हानि वाला ग्रेड अपने परीक्षण किए गए व्यवहार को बनाए नहीं रखता।
पृष्ठीय इन्सुलेशन चुंबकीय प्रणाली का एक हिस्सा है। एक इन्सुलेटिंग कोटिंग आसन्न लैमिनेशन के बीच विद्युत प्रतिरोध बढ़ाती है और परतों के बीच प्रवाहित होने वाली धारा को सीमित करती है। ASTM A976 विद्युत-इस्पात की इन्सुलेटिंग कोटिंगों के वर्गीकरण को संबोधित करता है। कोटिंग का प्रकार, आवरण, आसंजन, क्योरिंग तथा कटाई या स्टैकिंग के दौरान हुई क्षति, संयोजित कोर की हानि को प्रभावित कर सकती है। इसलिए इस्पात सब्सट्रेट और उसकी कोटिंग पर एक साथ विचार किया जाना चाहिए।
घूर्णनशील चुंबकीय परिपथों में गैर-अभिविन्यस्त व्यवहार का महत्व
ट्रांसफॉर्मर सामान्यतः फ्लक्स को एक पसंदीदा दिशा में प्रवाहित करता है, जिससे अनाज-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात को मजबूत क्रिस्टलोग्राफिक संरेखण का लाभ उठाने का अवसर मिलता है। मोटर या जनित्र भिन्न होता है। रोटर के घूमने पर स्टेटर के दाँत और योक ऐसे चुंबकीय फ्लक्स का अनुभव करते हैं जिसकी दिशा पूरी मशीन के चारों ओर बदलती रहती है। दाँतों की जड़ों, स्लॉटों, कोनों और जोड़ों के पास फ्लक्स स्थानीय रूप से मुड़ता भी है। केवल एक पसंदीदा दिशा में कम हानि वाली शीट घूर्णनशील परिपथ में हर स्थान पर वह गुण प्रदान नहीं कर सकती।
गैर-अभिविन्यस्त इस्पात शीट के समतल में विभिन्न दिशाओं की चुंबकीय प्रतिक्रियाओं के बीच अंतर को सीमित करके इस दिशात्मक समस्या का समाधान करता है। लक्ष्य प्रत्येक दिशा में बिल्कुल समान व्यवहार नहीं है; वास्तविक बनावट और प्रसंस्करण से दिशात्मक अंतर फिर भी उत्पन्न होते हैं। उद्देश्य घूर्णनशील मशीनों में पाए जाने वाले बदलते फ्लक्स-पथों के अनुरूप उपयुक्त चुंबकीय प्रतिक्रिया प्राप्त करना है।[5] ASTM A804/A804M-04(2021): Standard Test Method for Alternating-Current Magnetic Properties of Thermally Treated Grain-Oriented Electrical Steel. ASTM International. ASTM International standard, 2021.
मानकों के मानचित्र में अनाज-अभिविन्यस्त इस्पात से यह भेद स्पष्ट रूप से किया गया है। ASTM A876 कम-कार्बन सिलिकॉन-लौह अनाज-अभिविन्यस्त इस्पातों को शामिल करता है, जिनमें लगभग 3.2% सिलिकॉन होता है और जिनकी श्रेणियों में पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता तथा लेज़र-स्क्राइब्ड ग्रेड शामिल हैं। IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत अनाज-अभिविन्यस्त शीट को शामिल करता है, जिसकी नाममात्र मोटाइयाँ 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm हैं। पारंपरिक अनाज-अभिविन्यस्त ग्रेडों का पदनाम 1.5 T पर परीक्षण के लिए किया जाता है, जबकि अन्य अनाज-अभिविन्यस्त ग्रेडों का पदनाम 1.7 T पर परीक्षण के लिए किया जाता है। ASTM A804/A804M का मुख्य उद्देश्य तापीय रूप से समतल किए गए अनाज-अभिविन्यस्त इस्पात पर एकदिशीय मापन करना है, जिसके परिणाम 25-cm Epstein विधि से तुलनीय होते हैं। इन परिणामों को सीधे घूर्णनशील मशीनों में प्रयुक्त गैर-अभिविन्यस्त ग्रेड पर लागू नहीं किया जाना चाहिए।
गैर-अभिविन्यस्त पदार्थ के लिए इंजीनियर उस आवृत्ति, प्रेरण, तरंगरूप, वल्लन-दिशा, नमूना-विधि और आपूर्ति-अवस्था पर प्रासंगिक हानि तथा पारगम्यता की तुलना करते हैं, जो अनुप्रयोग से मेल खाती हों। सही प्रश्न यह नहीं है कि किसी शीट में अधिक सिलिकॉन है या वह पतली है। सही प्रश्न यह है कि क्या उसकी प्रसंस्कृत चुंबकीय संरचना, इन्सुलेशन और परीक्षण की गई हानि तब भी उपयुक्त रहती है, जब तैयार कोर में फ्लक्स बार-बार दिशा बदलता है।
दाना-अभिमुख विद्युत इस्पात और Goss बनावट
Goss बनावट और रोलिंग-दिशा में चुम्बकीकरण
दाना-अभिमुख विद्युत इस्पात की परिभाषा केवल सिलिकॉन की मात्रा या शीट की मोटाई से नहीं होती। इसकी प्रमुख विशेषता रोलिंग, एनीलिंग और द्वितीयक पुनःक्रिस्टलीकरण द्वारा उत्पन्न नियंत्रित क्रिस्टलोग्राफिक बनावट है। वांछित Goss अभिविन्यास में, शरीर-केंद्रित-घनीय लौह क्रिस्टल का लगभग \(\{110\}\) तल शीट की सतह के समानांतर और \(\langle001\rangle\) दिशा रोलिंग दिशा के समानांतर होती है। इस संकेत-प्रणाली को प्रायः \(\{110\}\langle001\rangle\) के रूप में लिखा जाता है।
यह अभिविन्यास महत्वपूर्ण है क्योंकि घनीय \(\langle001\rangle\) दिशाओं में चुम्बकीकरण, कठिन क्रिस्टलोग्राफिक दिशाओं की तुलना में, अधिक सरलता से होता है। जब अनेक दाने अपनी सुगम दिशा को रोलिंग दिशा के निकट रखते हैं, तो चुम्बकीय डोमेन कम लगाए गए क्षेत्र में बढ़ सकते हैं और डोमेन दीवारें गति कर सकती हैं। इसका परिणाम उच्च पारगम्यता और कम हिस्टेरेसिस हानि के रूप में मिलता है, जब प्रत्यावर्ती फ्लक्स रोलिंग दिशा का अनुसरण करता है। शीट के आर-पार वही सामग्री काफी अलग चुम्बकीय व्यवहार दिखा सकती है। इसलिए रोलिंग दिशा के अनुप्रस्थ मापा गया मान, रोलिंग-दिशा के मान का विकल्प नहीं हो सकता।
बनावट कभी भी पूर्णतः एकसमान नहीं होती। दाने आदर्श Goss अभिविन्यास से विचलित होते हैं और विचलन का वितरण पारगम्यता, निग्रहण क्षेत्र तथा हानि को प्रभावित करता है। स्थानीय बनावट, दाने का आकार, अवशिष्ट तनाव, सतह की स्थिति और आसन्न दानों के बीच चुम्बकीय पारस्परिक प्रभाव—ये सभी योगदान देते हैं। कोई ग्रेड-नाम अपने आप इन चर को व्यक्त नहीं कर सकता।
दाना-अभिमुख शीट का सामान्यतः उपयोग इस प्रकार किया जाता है कि चुम्बकीय पथ रोलिंग दिशा के साथ संरेखित रहे, जैसा कि ट्रांसफॉर्मर के लिम्ब और योक में होता है। कटाई, जोड़ की संरचना, पंचिंग से उत्पन्न विकृति, मोड़ना और क्लैम्पिंग, इच्छित व्यवहार को प्रभावित कर सकते हैं। इसलिए बिना क्षति वाले और पूर्णतः संसाधित नमूने के रूप में मापी गई पट्टी, कटे हुए किनारों, जोड़ों और लगाए गए तनाव वाले तैयार कोर की तुलना में कम हानि दिखा सकती है।
कोर हानि को भौतिक योगदानों के आधार पर भी अलग-अलग समझना आवश्यक है। 2017 में प्रकाशित Karlsruhe Institute of Technology के अध्ययन में ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को हिस्टेरेसिस हानि, शास्त्रीय भंवर-धारा हानि और अतिरिक्त हानि के योग के रूप में माना गया है। हिस्टेरेसिस हानि प्रत्येक चुम्बकीकरण चक्र के दौरान डोमेन-दीवार की अपरिवर्तनीय गति और घूर्णन से जुड़ी होती है। शास्त्रीय भंवर-धारा हानि बदलते हुए चुम्बकीय फ्लक्स से प्रेरित धाराओं के कारण होती है, जबकि अतिरिक्त हानि असमान डोमेन-दीवार गति और स्थानीयकृत चुम्बकीय प्रक्रियाओं से जुड़ी अतिरिक्त गतिशील हानियों को दर्शाती है।
पतली शीट भंवर धाराओं के लिए उपलब्ध पथों को कम करती है। विद्युतरोधी कोटिंग लैमिनेशन के बीच विद्युत प्रतिरोध को और बढ़ाती है, जिससे कोर-स्टैक में धारा का परिसंचरण सीमित होता है। सिलिकॉन और एल्युमिनियम विद्युत प्रतिरोधकता बढ़ा सकते हैं, लेकिन इनके प्रभाव बनावट, प्रसंस्करण, तन्यता, दाने की संरचना और एनीलिंग के साथ भी परस्पर क्रिया करते हैं। इनमें से कोई भी उपाय स्वतंत्र रूप से किसी ग्रेड की कुल हानि की पहचान नहीं करता।
हर गुण-विवरण के साथ परीक्षण की स्थिति भी दी जानी चाहिए। आवृत्ति, शीर्ष प्रेरण, नमूना-विधि और दिशा के बिना “कोर हानि” का उल्लेख अपूर्ण है। एकदिशीय मापों के लिए ASTM A804/A804M-04(2021) मुख्यतः तापीय रूप से समतल किए गए दाना-अभिमुख विद्युत इस्पात के लिए अभिप्रेत है और इससे 25-cm Epstein विधि के तुलनीय परिणाम प्राप्त होते हैं। इसका मापन ट्रांसफॉर्मर-कोर लैमिनेशन सामग्री के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है, जहाँ फ्लक्स का प्रवाह एक दिशा में अपेक्षित होता है, जबकि अनेक मोटर कोर में वह घूमता है।
पारंपरिक और उच्च-पारगम्यता वर्ग
IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः संसाधित अवस्था में आपूर्ति की गई कोल्ड-रोल्ड दाना-अभिमुख विद्युत इस्पात पट्टी और शीट को शामिल करता है। इसके दायरे में 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm की नाममात्र मोटाई वाली Goss-बनावट सामग्री शामिल है तथा यह पारंपरिक और उच्च-पारगम्यता वर्गों में भेद करता है। “पूर्णतः संसाधित” का अर्थ है कि उत्पाद के लिए निर्दिष्ट चुम्बकीय प्रसंस्करण, जिसमें अंतिम एनीलिंग और इंसुलेशन उपचार शामिल हैं, आपूर्ति से पहले पूरा हो चुका है; उपयोगकर्ता से यह अपेक्षा नहीं की जाती कि वह आगे के अंतिम एनीलिंग द्वारा चुम्बकीय गुण विकसित करे।
पारंपरिक और उच्च-पारगम्यता लेबल दाना-अभिमुख इस्पात के भीतर चुम्बकीय प्रदर्शन के वर्गों को दर्शाते हैं। इनका यह अर्थ नहीं है कि प्रत्येक उच्च-पारगम्यता शीट हर संभव प्रेरण, आवृत्ति, दिशा या कोर-निर्माण में कम हानि दिखाएगी। पारगम्यता क्षेत्र और प्रेरण पर निर्भर करती है, जबकि कोर हानि आवृत्ति, शीर्ष प्रेरण, तरंगरूप, तनाव, नमूने की ज्यामिति और लैमिनेशन के बीच इंसुलेशन से बदलती है।
ASTM A876 में लगभग 3.2% सिलिकॉन वाले निम्न-कार्बन सिलिकॉन-लौह दाना-अभिमुख इस्पात को संबोधित किया गया है। इस मानक में पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता और लेज़र-रेखांकित श्रेणियाँ शामिल हैं। ASTM की ग्रेड-पहचान पद्धति 1.5 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट पारंपरिक दाना-अभिमुख ग्रेडों को 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट अन्य दाना-अभिमुख ग्रेडों से भी अलग करती है। ये प्रेरण-निर्देश आवश्यक हैं: 1.5 T पर प्राप्त हानि-मान की 1.7 T पर प्राप्त मान से सीधे तुलना करके इसे केवल इस्पात की गुणवत्ता की रैंकिंग नहीं माना जा सकता।
यही एक कारण है कि ग्रेड-संख्या और मोटाई, मापे गए चुम्बकीय आँकड़ों के कमजोर विकल्प हैं। जब अन्य स्थितियाँ तुलनीय हों, तो पतला लैमिनेशन सामान्यतः शास्त्रीय भंवर-धारा हानि को कम करता है, लेकिन मापा गया परिणाम बनावट की गुणवत्ता, प्रतिरोधकता, कोटिंग-प्रतिरोध, डोमेन-संरचना और आरोपित प्रेरण-तरंगरूप को भी दर्शाता है। उच्च-पारगम्यता पदनाम उस वर्ग को दर्शाता है जो लागू मानक की आवश्यकताओं से परिभाषित होता है; यह मोटाई को सार्वभौमिक प्रदर्शन-सूचकांक में परिवर्तित नहीं करता।
मानकों का यह मानचित्र इस्पात-वर्गों के बीच अंतर को और स्पष्ट करता है। ASTM Subcommittee A06.02 पूर्णतः संसाधित गैर-दाना-अभिमुख विद्युत इस्पात के लिए ASTM A677, अर्ध-संसाधित गैर-दाना-अभिमुख विद्युत इस्पात के लिए ASTM A683, पूर्णतः संसाधित दाना-अभिमुख विद्युत इस्पात के लिए ASTM A876 और विद्युत-इस्पात इंसुलेटिंग कोटिंग के वर्गीकरण के लिए ASTM A976 को निर्दिष्ट करती है। ये दस्तावेज़ किसी एक परस्पर-विनिमेय सामग्री-परिवार का वर्णन नहीं करते। दाना-अभिमुख इस्पात को विशिष्ट फ्लक्स-दिशा के पक्ष में प्रसंस्कृत किया जाता है, जबकि गैर-दाना-अभिमुख इस्पात को शीट के तल में लगभग समान चुम्बकीय व्यवहार प्रदान करने के लिए बनाया जाता है।
तुलना के लिए, ASTM A677 पूर्णतः संसाधित गैर-दाना-अभिमुख विद्युत इस्पात को शामिल करता है, जिसका उपयोग मुख्यतः 50 और 60-Hz चुम्बकीय उपकरणों में होता है। इसके ग्रेडों का वर्गीकरण Epstein परीक्षण-विधि द्वारा 60 Hz और 1.5 T पर मापी गई अधिकतम कोर हानि के आधार पर किया जाता है। इस वर्गीकरण को ASTM A876 के दाना-अभिमुख ग्रेड पर बिना सीधे लागू नहीं किया जा सकता; इस्पात-वर्ग, नमूना-विधि, दिशा, प्रेरण और आपूर्ति-अवस्था सभी को यथावत रखना आवश्यक है।
लेज़र-रेखांकित दाना-अभिमुख ग्रेड
लेज़र-रेखांकन डोमेन-सूक्ष्मीकरण उपचार है, उच्च पारगम्यता का पर्याय नहीं। लेज़र द्वारा निकट-अंतर वाली रेखाएँ बनाई जाती हैं, जो सामान्यतः प्रमुख रोलिंग-दिशा फ्लक्स के अनुप्रस्थ होती हैं। यह सतह पर स्थानीयकृत तापीय या तनाव-परिवर्तन उत्पन्न करके किया जाता है। ये रेखाएँ चुम्बकीय डोमेन को विभाजित करती हैं या उनकी चौड़ाई सीमित करती हैं। छोटे डोमेन गतिशील डोमेन-दीवार गति को कम कर सकते हैं और निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों में कुल कोर हानि घटा सकते हैं।
यह उपचार Goss बनावट का स्थान नहीं लेता। लेज़र-रेखांकित उत्पाद दाना-अभिमुख इस्पात ही रहता है, जिसका रोलिंग-दिशा व्यवहार उसके क्रिस्टलोग्राफिक संरेखण, प्रसंस्करण-इतिहास और चुम्बकीय तनाव-अवस्था पर निर्भर करता है। इसी प्रकार, लेज़र-रेखांकन स्वतः सामग्री को उच्च-पारगम्यता वर्ग में नहीं रखता। ASTM A876 लेज़र-रेखांकित ग्रेडों को पारंपरिक और उच्च-पारगम्यता ग्रेडों के साथ एक अलग श्रेणी के रूप में सूचीबद्ध करता है, क्योंकि वर्गीकरण प्रसंस्करण-पद्धति या परिणामी श्रेणी को दर्शाता है, न कि एक सार्वभौमिक पारगम्यता-स्तर को।
इसका प्रभाव परिस्थितियों पर निर्भर करता है। किसी निर्दिष्ट आवृत्ति और प्रेरण पर रेखांकन हानि को कम कर सकता है, जबकि किसी अन्य प्रेरण पर पारगम्यता, मैग्नेटोस्ट्रिक्शन या हानि में अलग परिवर्तन उत्पन्न कर सकता है। रेखाओं के बीच की दूरी, गहराई, ऊर्जा-प्रवेश, कोटिंग की स्थिति और बाद का तनाव महत्वपूर्ण हो सकते हैं। कोर का संयोजन भी परिणाम बदल सकता है: कटाई और स्टैकिंग इच्छित डोमेन-पैटर्न को बाधित कर सकते हैं तथा क्लैम्पिंग-तनाव हानि बढ़ा सकता है।
इसलिए उचित विनिर्देशन में वर्ग, नाममात्र मोटाई, आपूर्ति-अवस्था, रोलिंग दिशा, परीक्षण-प्रेरण, आवृत्ति और विधि का उल्लेख होना चाहिए। उदाहरण के लिए, लागू Epstein या एकदिशीय प्रक्रिया के अंतर्गत रोलिंग दिशा में 1.5 T पर परीक्षित पूर्णतः संसाधित Goss-बनावट शीट एक परिभाषित मापन है। इसके विपरीत, “3.2% सिलिकॉन, पतला, उच्च-पारगम्यता इस्पात” कोई पूर्ण विनिर्देशन नहीं है। पहला विवरण उन चर को सुरक्षित रखता है जो चुम्बकीय व्यवहार को नियंत्रित करते हैं; दूसरा बनावट, प्रसंस्करण, डोमेन-सूक्ष्मीकरण और परीक्षण-स्थितियों को एक भ्रामक लेबल में समेट देता है।
सिलिकॉन, एल्युमिनियम, कार्बन और चुंबकीय हानि का धातुकर्म
सिलिकॉन और विद्युत प्रतिरोधकता
सिलिकॉन को मुख्यतः इसलिए लोहे में मिलाया जाता है क्योंकि यह विद्युत प्रतिरोधकता बढ़ाता है और मिश्रधातु के चुंबकीय व्यवहार को बदलता है। अधिक प्रतिरोधकता उस धारा को कम करती है जो चुंबकीय फ्लक्स में परिवर्तन होने पर इस्पात की शीट के भीतर परिसंचरित हो सकती है। ये परिसंचारी धाराएँ कोर हानि के शास्त्रीय भंवर-धारा घटक का निर्माण करती हैं। किसी दिए गए प्रेरण तरंगरूप और आवृत्ति के लिए, पतली लैमिनेशन तथा अधिक प्रतिरोधकता—दोनों इन धारा-पथों के आकार को सीमित करते हैं, हालांकि इनमें से कोई भी भंवर-धारा हानि को पूरी तरह समाप्त नहीं करता।
सिलिकॉन लोहे की क्रिस्टलीय और चुंबकीय विशेषताओं को भी बदलता है। यह सामान्यतः संतृप्ति प्रेरण को कम करता है और इसकी सांद्रता अधिक होने पर प्रसंस्करण को कठिन बना सकता है। इसलिए संघटन गुणवत्ता के किसी एकदिशीय पैमाने के बजाय एक संतुलन का विषय है। विद्युत प्रतिरोधकता का प्रभाव फिर भी महत्वपूर्ण रहता है: सिलिकॉन मिलाने से विद्युत-इस्पात का व्यवहार निम्न-कार्बन संरचनात्मक लोहे से अलग हो जाता है, जिसमें कम प्रतिरोधकता अधिक प्रेरित धारा की अनुमति देती है।
ग्रेड-निर्धारण को उसकी परीक्षण-स्थिति के साथ ही पढ़ा जाना चाहिए। ASTM International द्वारा 2007 में उद्धृत ASTM A677, मुख्यतः 50 और 60 Hz वाले चुंबकीय उपकरणों में प्रयुक्त पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यासित विद्युत-इस्पातों पर लागू होता है। इसके ग्रेडों का वर्गीकरण Epstein परीक्षण विधि द्वारा 60 Hz और 1.5 T पर मापी गई अधिकतम कोर हानि के आधार पर किया जाता है। उस स्थिति में बताई गई हानि कोई सार्वभौमिक पदार्थ-नियतांक नहीं है। यह एक विशिष्ट इस्पात, उसकी आपूर्ति-अवस्था, नमूना-विन्यास, आवृत्ति और प्रेरण का वर्णन करती है।
अभिविन्यासित इस्पात से संबंधित सिलिकॉन स्तर को भी अक्सर गलत ढंग से सरल बना दिया जाता है। ASTM A876 लगभग 3.2% सिलिकॉन वाले निम्न-कार्बन सिलिकॉन-लोहा अभिविन्यासित इस्पातों का वर्णन करता है। यह आंकड़ा इस वर्ग के व्यापक रासायनिक संघटन की पहचान करता है; अपने-आप में यह पारगम्यता या कोर हानि निर्धारित नहीं करता। अभिविन्यासित इस्पात अपने चुंबकीय लाभ का बड़ा हिस्सा क्रिस्टलोग्राफिक टेक्सचर से प्राप्त करता है, विशेष रूप से अनुकूल क्रिस्टलीय दिशाओं के रोलिंग दिशा के साथ संरेखण से। सिलिकॉन विद्युत और चुंबकीय डिजाइन को सहारा देता है, लेकिन केवल रासायनिक संघटन द्वारा Goss टेक्सचर उत्पन्न नहीं करता।
आवृत्ति प्रतिरोधकता के लाभ को अधिक महत्वपूर्ण बना देती है। शास्त्रीय भंवर-धारा हानि आवृत्ति के साथ तेज़ी से बढ़ती है और लैमिनेशन की मोटाई, प्रतिरोधकता तथा स्थानीय फ्लक्स तरंगरूप पर निर्भर करती है। अधिक प्रतिरोधकता वाले इस्पात से बनी मोटी शीट, कम प्रतिरोधकता वाली पतली शीट से बनी शीट की तुलना में अलग हानि दिखा सकती है, जबकि हिस्टेरेसिस और अतिरिक्त हानि स्वतंत्र रूप से बदल सकती हैं। इसलिए “अधिक सिलिकॉन” मोटाई, आवृत्ति, प्रेरण और मापे गए हानि-घटक या कुल हानि को निर्दिष्ट करने का विकल्प नहीं है।
एल्युमिनियम, कार्बन नियंत्रण और द्वितीयक प्रभाव
एल्युमिनियम प्रतिरोधकता बढ़ा सकता है और विद्युत-इस्पातों के प्रसंस्करण धातुकर्म में योगदान देता है। अभिविन्यासित ग्रेडों में एल्युमिनियम-युक्त अवक्षेप, विशेष रूप से एल्युमिनियम नाइट्राइड, उन एनीलिंग उपचारों के क्रम के दौरान अवरोधक के रूप में कार्य कर सकते हैं जो असामान्य कण-वृद्धि को नियंत्रित करता है। वांछित अंतिम टेक्सचर संघटन, हॉट रोलिंग, कोल्ड रिडक्शन, एनीलिंग और अवक्षेप स्थिरता की परस्पर क्रिया पर निर्भर करता है। इसलिए अभिविन्यासित उत्पादन में एल्युमिनियम केवल एक साधारण प्रतिरोधकता-वर्धक नहीं है।
इसका प्रभाव परिस्थितिनिर्भर होता है। एल्युमिनियम-युक्त कणों की मात्रा, रूप और तापीय इतिहास महत्वपूर्ण होते हैं; नाइट्रोजन, मैंगनीज, सल्फर और एनीलिंग अनुसूची भी उतने ही महत्वपूर्ण हैं। अवक्षेप-अवस्था के बिना एल्युमिनियम की मात्रा बताने वाला रासायनिक विश्लेषण इस बात के बारे में बहुत कम जानकारी देता है कि अंतिम कण-संरचना इच्छित चुंबकीय प्रतिक्रिया उत्पन्न करेगी या नहीं। यदि अवरोधक बहुत कमजोर, बहुत मोटे या गलत चरण में घुल चुके हों, तो द्वितीयक पुनर्क्रिस्टलीकरण और टेक्सचर का विकास बदल सकता है।
कार्बन नियंत्रण भी समान रूप से महत्वपूर्ण है। कम कार्बन अंतिम प्रसंस्करण के दौरान डीकार्बराइजेशन को संभव बनाता है और चुंबकीय एजिंग के जोखिम को घटाता है। अवशिष्ट कार्बन लोहे और मिश्रधातु-तत्वों के साथ मिलकर कार्बाइड बना सकता है, तथा अंतरास्थिक परमाणु डोमेन-दीवार की गति को बाधित कर सकते हैं या समय और तापमान के साथ बदल सकते हैं। ये प्रभाव हिस्टेरेसिस हानि बढ़ा सकते हैं या चुंबकीय गुणों को कम स्थिर बना सकते हैं। पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यासित इस्पात में अंतिम इन्सुलेटिंग और चुंबकीय अवस्था स्थापित होने से पहले कार्बन को निम्न स्तर तक हटा दिया जाता है; महत्वपूर्ण बात प्रसंस्करण का परिणाम है, न कि ऐसा सार्वभौमिक कार्बन-मान जो हर मानक पर लागू हो।
कार्बन अप्रत्यक्ष रूप से कण-वृद्धि और टेक्सचर को भी प्रभावित करता है। यह पुनर्क्रिस्टलीकरण, कार्बाइड अवक्षेपण और उन परिस्थितियों को प्रभावित करता है जिनमें कण अपने पड़ोसी कणों को समाहित करते हैं। निम्न-कार्बन संघटन बड़े और अनुकूल अभिविन्यास वाले कणों की गारंटी नहीं देता। यह ऐसी रसायनिकी तैयार करता है जो आवश्यक प्रसंस्करण मार्ग को सहारा दे सकती है। अंतिम परिणाम इस बात पर निर्भर करता है कि रोलिंग विकृति, एनीलिंग, अवरोधक और डीकार्बराइजेशन इच्छित कण-संरचना उत्पन्न करते हैं या नहीं।
हानि की क्रियाविधि बताती है कि ये विवरण क्यों महत्वपूर्ण हैं। Karlsruhe Institute of Technology के 2017 के अध्ययन में ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को हिस्टेरेसिस, शास्त्रीय भंवर-धारा और अतिरिक्त हानि के योगदानों में विभाजित किया गया है। हिस्टेरेसिस हानि, चुम्बकीकरण के उलटने पर डोमेन-दीवार की अपरिवर्तनीय गति को दर्शाती है। शास्त्रीय भंवर-धारा हानि बदलते फ्लक्स द्वारा प्रेरित धाराओं से उत्पन्न होती है। अतिरिक्त हानि उन अतिरिक्त गतिशील डोमेन प्रक्रियाओं को दर्शाती है जिन्हें शास्त्रीय घटक में शामिल नहीं किया जाता। सिलिकॉन और एल्युमिनियम मुख्यतः प्रतिरोधकता बढ़ाकर तथा सूक्ष्मसंरचना को प्रभावित करके सहायता करते हैं, जबकि कार्बन नियंत्रण डोमेन-दीवार के व्यवहार, कण-संरचना और चुंबकीय एजिंग को प्रभावित करता है। इनके प्रभाव परस्पर जुड़े हुए हैं, लेकिन वे एक-दूसरे के विकल्प नहीं हैं।
इन्सुलेशन एक अन्य रासायनिक और प्रसंस्करण चर प्रदान करता है। लैमिनेशन के बीच की कोटिंग शीट-से-शीट संपर्कों के आर-पार विद्युत प्रतिरोध बढ़ाती है और इंटरलैमिनर धारा को सीमित करती है। ASTM A976 विद्युत-इस्पात की इन्सुलेटिंग कोटिंगों का वर्गीकरण करता है; यह कोटिंग-निर्धारण को कुल कोर हानि की प्रत्यक्ष रैंकिंग में परिवर्तित नहीं करता। कोटिंग की मोटाई, आवरण, आसंजन, पंचिंग के दौरान होने वाली क्षति और उससे उत्पन्न क्लैम्पिंग तनाव—सभी तैयार कोर को प्रभावित कर सकते हैं।
अनेक चरों में से एक के रूप में संघटन
विद्युत-इस्पात कोई एकल पदार्थ-श्रेणी नहीं है। पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यासित इस्पात, अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यासित इस्पात और पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यासित इस्पात अलग-अलग विनिर्माण मार्गों का पालन करते हैं और उनकी तुलना केवल सिलिकॉन प्रतिशत के आधार पर नहीं की जानी चाहिए। ASTM Subcommittee A06.02 पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यासित इस्पात के लिए ASTM A677, अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यासित इस्पात के लिए ASTM A683, पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यासित इस्पात के लिए ASTM A876 और इन्सुलेटिंग-कोटिंग वर्गीकरण के लिए ASTM A976 की पहचान करती है। IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की गई कोल्ड-रोल्ड गैर-अभिविन्यासित पट्टी और शीट पर लागू होता है, जिसमें 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm की नाममात्र मोटाइयाँ शामिल हैं। IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यासित शीट पर लागू होता है, जिसकी नाममात्र मोटाइयाँ 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm हैं।
ये मोटाइयाँ महत्वपूर्ण हैं क्योंकि भंवर-धारा हानि लैमिनेशन की मोटाई के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती है, फिर भी शेष परीक्षण-विवरण के बिना मोटाई कुल हानि का पूर्वानुमान नहीं लगा सकती। कण आकार, टेक्सचर की तीक्ष्णता, अवशिष्ट तनाव, सतह की स्थिति, पंचिंग से हुई क्षति, कोटिंग और आरोपित तनाव—सभी डोमेन-दीवार की गति को बदल सकते हैं और इस प्रकार हिस्टेरेसिस या अतिरिक्त हानि को प्रभावित कर सकते हैं। लेज़र-स्क्राइब की गई अभिविन्यासित शीट, समान नाममात्र रासायनिक संघटन वाले पारंपरिक या उच्च-पारगम्यता ग्रेड से अलग ढंग से डोमेन को नियंत्रित कर सकती है।
परीक्षण दिशा और प्रेरण अनिवार्य हैं। ASTM A804/A804M मुख्यतः ट्रांसफॉर्मर-कोर लैमिनेशन स्टॉक के रूप में प्रयुक्त तापीय रूप से समतल की गई अभिविन्यासित विद्युत-इस्पात पर एकदिशीय प्रत्यावर्ती-धारा मापों के लिए अभिप्रेत है, जिसके परिणाम 25-cm Epstein विधि से तुलनीय होते हैं। ASTM A876 में 1.5 या 1.7 T पर परीक्षण किए गए पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता और लेज़र-स्क्राइब किए गए ग्रेड शामिल हैं। ASTM की ग्रेड-पहचान पद्धति 1.5 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट पारंपरिक अभिविन्यासित ग्रेडों और 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट ग्रेडों में अंतर करती है। 1.5 T पर बताई गई हानि को 1.7 T पर मापी गई हानि के समतुल्य नहीं माना जा सकता।
यही अनुशासन गैर-अभिविन्यासित इस्पात पर भी लागू होता है। ASTM A677 के अंतर्गत वर्गीकृत मान का अर्थ Epstein विधि द्वारा 60 Hz और 1.5 T पर मापी गई अधिकतम कोर हानि है, न कि प्रत्येक मोटर आवृत्ति, प्रेरण या तरंगरूप पर प्रदर्शन। IEC 60404-8-3:2023 के अंतर्गत अर्ध-प्रसंस्कृत सामग्री को उसके चुंबकीय गुण इच्छित सेवा-अवस्था का प्रतिनिधित्व करने से पहले अंतिम एनीलिंग या निर्माता द्वारा निर्धारित अन्य प्रसंस्करण की आवश्यकता हो सकती है।
संघटन चुंबकीय प्रदर्शन को सहारा देता है; वह उसे निर्धारित नहीं करता। सिलिकॉन और एल्युमिनियम अधिक प्रतिरोधकता के माध्यम से भंवर-धारा हानि कम कर सकते हैं, और एल्युमिनियम-युक्त अवक्षेप कण-विकास को नियंत्रित करने में सहायता कर सकते हैं। कम कार्बन डीकार्बराइजेशन, प्रसंस्करण स्थिरता और चुंबकीय एजिंग के प्रतिरोध में सहायक होता है। फिर भी तैयार गुण रसायनिकी, टेक्सचर, कण आकार, तनाव, मोटाई, कोटिंग, आपूर्ति-अवस्था और मापन-स्थितियों के संयोजन से उत्पन्न होता है। इन चरों को छोड़ देने वाली कोई भी तुलना चुंबकीय व्यवहार की नहीं, बल्कि केवल लेबलों की तुलना होती है।
कोर हानि का विश्लेषण: हिस्टेरेसिस, भंवर धाराएँ और अतिरिक्त हानि
कोर हानि वह विद्युत शक्ति है जो ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है जब कोई फेरोमैग्नेटिक कोर प्रत्यावर्ती चुंबकीय फ्लक्स वहन करता है। मापी गई संख्या कोई एकल पदार्थ-नियतांक नहीं है। यह आवृत्ति, शिखर प्रेरण, तरंगरूप, नमूना-ज्यामिति, रोलिंग दिशा, लैमिनेशन की मोटाई, इन्सुलेशन, तनाव और इस्पात की आपूर्ति-अवस्था पर निर्भर करती है। 60 Hz और 1.5 T पर बताई गई हानि की सीधे 50 Hz और 1.7 T पर बताई गई हानि से तुलना नहीं की जा सकती, भले ही दोनों नमूनों पर एक ही ग्रेड-निर्धारण हो।[6] Transformer-core loss separation study. Karlsruhe Institute of Technology. Karlsruhe Institute of Technology publication, 2017.
Karlsruhe Institute of Technology (KIT) के 2017 के अध्ययन में ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को तीन योगदानों में विभाजित किया गया है: हिस्टेरेसिस हानि, शास्त्रीय भंवर-धारा हानि और अतिरिक्त, या असामान्य, हानि। यह विभाजन एक भौतिक ढाँचा है, न कि किसी मानक प्रमाणपत्र पर स्वतंत्र रूप से मुद्रित तीन गुण। मापी गई कुल हानि इन सभी का संयुक्त परिणाम है:
ये पद प्रसंस्करण और सूक्ष्मसंरचना के माध्यम से एक-दूसरे के साथ अंतःक्रिया कर सकते हैं। कण आकार, क्रिस्टलोग्राफिक टेक्सचर, अवशिष्ट तनाव, कोटिंग प्रतिरोध और डोमेन परिशोधन एक ही समय में एक से अधिक योगदानों को बदल सकते हैं।
हिस्टेरेसिस हानि और डोमेन-दीवार की गति
हिस्टेरेसिस हानि अपरिवर्तनीय चुंबकीकरण चक्रण के दौरान नष्ट होने वाली ऊर्जा है। जब कोई प्रत्यावर्ती क्षेत्र अपनी दिशा बदलता है, तो चुंबकीय डोमेन उसी चुंबकीकरण पथ पर वापस नहीं लौटते। चुंबकीय हिस्टेरेसिस लूप से घिरा क्षेत्रफल प्रति चक्र और प्रति इकाई आयतन नष्ट हुई ऊर्जा को दर्शाता है। उस ऊर्जा को आवृत्ति से गुणा करने पर शक्ति-हानि का एक योगदान प्राप्त होता है।
डोमेन दीवार भिन्न चुंबकीकरण दिशाओं वाले चुंबकीय डोमेनों को अलग करने वाला संक्रमण क्षेत्र।
कम प्रेरण पर चुंबकीकरण प्रायः डोमेन-दीवारों की गति से आरंभ होता है। डोमेन-दीवार उन क्षेत्रों को अलग करती है, जिनके चुंबकीय आघूर्ण अलग-अलग क्रिस्टलोग्राफिक दिशाओं में उन्मुख होते हैं। एक आदर्श क्रिस्टल में, कोई छोटा लगाया गया क्षेत्र बहुत कम प्रतिरोध के साथ दीवार को गतिमान कर सकता है। वास्तविक विद्युत इस्पात में विस्थापन, कण-सीमाएँ, समावेशन, अवशिष्ट तनाव, सतह की अनियमितताएँ और टेक्सचर में स्थानीय भिन्नताएँ होती हैं। ये विशेषताएँ दीवारों को स्थिर कर सकती हैं या उन्हें विकृत कर सकती हैं। इसके बाद किसी दीवार के मुक्त होने से पहले क्षेत्र का बढ़ना आवश्यक होता है, जिससे अपरिवर्तनीय छलाँगें और ऊर्जा-विसर्जन उत्पन्न होते हैं।
अधिक प्रेरण पर डोमेन-दीवार की गति के साथ चुंबकीकरण का लगाए गए क्षेत्र की दिशा में घूर्णन भी होने लगता है। दीवार की गति और घूर्णन के बीच संतुलन क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास पर निर्भर करता है। इसी कारण टेक्सचर महत्त्वपूर्ण होता है। पूर्णतः प्रसंस्कृत, ग्रेन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात में प्रबल Goss टेक्सचर विकसित होता है, जिससे अनेक कण ऐसे अभिविन्यास में आ जाते हैं जो रोलिंग दिशा में कम-हानि वाले चुंबकीकरण का समर्थन करते हैं। इसकी कम हानि निर्दिष्ट दिशा और परीक्षण-स्थितियों के अंतर्गत लागू होती है; इसका अर्थ यह नहीं है कि शीट की चुंबकीय प्रतिक्रिया हर दिशा में समान होगी।
नॉन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात को किसी एक प्रमुख सुगम दिशा का निर्माण करने के बजाय दिशात्मक अंतरों को कम करने के लिए प्रसंस्कृत किया जाता है। पूर्णतः प्रसंस्कृत नॉन-ओरिएंटेड सामग्री को मुख्यतः 50 और 60 Hz के चुंबकीय उपकरणों में उपयोग के लिए ASTM A677 में शामिल किया गया है। इस मानक के अंतर्गत ग्रेडों का वर्गीकरण Epstein परीक्षण विधि द्वारा 60 Hz और 1.5 T पर मापी गई अधिकतम कोर-हानि के आधार पर किया जाता है। इसलिए ग्रेड-लेबल किसी परिभाषित परीक्षण के अंतर्गत प्राप्त परिणाम को बताता है, न कि प्रत्येक प्रेरण और आवृत्ति पर हिस्टेरेसिस-हानि का सार्वभौमिक मान।
आपूर्ति की अवस्था भी दीवार की गति को बदलती है। पूर्णतः प्रसंस्कृत शीट को उसकी चुंबकीय अवस्था स्थापित करने के उद्देश्य से अंतिम एनीलिंग और सतह-उपचार प्राप्त हो चुका होता है। ASTM A683 और IEC 60404-8-3:2023 में शामिल अर्ध-प्रसंस्कृत नॉन-ओरिएंटेड शीट उपयोगकर्ता द्वारा बाद में किए जाने वाले उपचार के लिए आपूर्ति की जाती है। कटिंग, पंचिंग, तनाव-मुक्ति और अंतिम एनीलिंग डोमेन-दीवार के स्थिरीकरण को बदल सकते हैं। अर्ध-प्रसंस्कृत पदनाम को पूर्णतः प्रसंस्कृत ग्रेड के कम-रिज़ॉल्यूशन वाले संस्करण के रूप में नहीं माना जा सकता।
सिलिकॉन और एल्युमिनियम विद्युत प्रतिरोधकता बढ़ा सकते हैं और चुंबकीय व्यवहार को संशोधित कर सकते हैं, लेकिन केवल रासायनिक संघटन हिस्टेरेसिस हानि निर्धारित नहीं करता। एनीलिंग, कण-वृद्धि, टेक्सचर और तनाव-नियंत्रण का लूप के आकार पर नाममात्र सिलिकॉन प्रतिशतों की साधारण तुलना से अपेक्षित प्रभाव की तुलना में अधिक बड़ा प्रभाव हो सकता है। यही सावधानी मोटाई पर भी लागू होती है: पतली शीट भंवर-धारा हानि को कम कर सकती है, जबकि हिस्टेरेसिस हानि मुख्यतः टेक्सचर, दोषों और डोमेन-दीवार के स्थिरीकरण से नियंत्रित होती रहती है।
लैमिनेशन में शास्त्रीय भंवर-धारा हानि
बदलता हुआ चुंबकीय फ्लक्स किसी चालक इस्पात शीट के भीतर विद्युत क्षेत्रों को प्रेरित करता है। ये क्षेत्र बदलते फ्लक्स से संबद्ध समतलों में परिसंचारी धाराएँ प्रवाहित करते हैं, जिन्हें भंवर धाराएँ कहा जाता है। इन धाराओं को इस्पात के विद्युत प्रतिरोध का सामना करना पड़ता है और वे ऊष्मा के रूप में शक्ति का अपव्यय करती हैं। यही शास्त्रीय भंवर-धारा योगदान है।
साइनसॉइडल उत्तेजना के अंतर्गत सरल लैमिनेटेड-शीट मॉडल के लिए, शास्त्रीय भंवर-धारा हानि लगभग आवृत्ति के वर्ग, अधिकतम प्रेरण के वर्ग और लैमिनेशन मोटाई के वर्ग के साथ बढ़ती है, जबकि विद्युत प्रतिरोधकता बढ़ने पर घटती है। यह संबंध मोटाई की अकेले तुलना करने की अनुमति नहीं देता। गुणांक ज्यामिति, फ्लक्स-वितरण, तरंगरूप और उस सीमा पर निर्भर करता है, जहाँ तक इन्सुलेशन धारा-पथों को बाधित करता है।
लैमिनेशन परिसंचारी धाराओं के लिए उपलब्ध क्षेत्रफल को कम करते हैं। प्रत्येक शीट पर लगी विद्युतरोधी कोटिंग आसन्न परतों के बीच प्रतिरोध बढ़ाती है और बड़े धारा-लूप को स्टैक के आर-पार जाने से रोकती है। ASTM A976 विद्युत-इस्पात की इन्सुलेटिंग कोटिंगों का वर्गीकरण करता है; इसलिए कोटिंग का पदनाम चुंबकीय निर्माण का एक भाग है, केवल सतह-फिनिश का विवरण नहीं। क्षतिग्रस्त, पतली, असतत या विद्युत-चालक कोटिंग स्टैक-हानि बढ़ा सकती है, भले ही आधार इस्पात अपने निर्दिष्ट चुंबकीय ग्रेड को पूरा करता हो।
सिलिकॉन प्रतिरोधकता बढ़ाता है, और लागू संघटन तथा प्रसंस्करण प्रणाली के अंतर्गत उपस्थित होने पर एल्युमिनियम भी इसी हानि-नियंत्रण रणनीति में योगदान दे सकता है। अधिक प्रतिरोधकता शास्त्रीय भंवर धाराओं को दबाती है, लेकिन यह तन्यता, टेक्सचर-विकास, कण-वृद्धि और संतृप्ति व्यवहार को भी प्रभावित कर सकती है। इसलिए सिलिकॉन की मात्रा एक डिज़ाइन चर है, ग्रेड-समानता का नियम नहीं। “अधिक सिलिकॉन” किसी विशिष्ट मानक ग्रेड की पहचान नहीं करता और न ही कम मापी गई कुल हानि की गारंटी देता है।
मोटाई को भी परीक्षण-स्थिति के साथ पढ़ना चाहिए। IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की गई कोल्ड-रोल्ड नॉन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात पट्टी और शीट को शामिल करता है, जिसमें 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm की नाममात्र मोटाइयाँ शामिल हैं। IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत ग्रेन-ओरिएंटेड सामग्री को शामिल करता है, जिसकी नाममात्र मोटाइयाँ 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm हैं। ये सीमाएँ निर्माण में अंतर दर्शाती हैं, लेकिन यह स्थापित नहीं करतीं कि प्रत्येक 0.23 mm शीट की कुल हानि प्रत्येक 0.35 mm शीट से कम होगी। हिस्टेरेसिस और अतिरिक्त योगदान बने रहते हैं, तथा परीक्षण-प्रेरण अलग हो सकता है।
कटिंग और स्टैकिंग भी व्यावहारिक परिणाम को प्रभावित करते हैं। बर्र लैमिनेशन के बीच विद्युत सेतु बना सकते हैं। पंचिंग किनारों के पास प्लास्टिक विकृति और अवशिष्ट तनाव उत्पन्न करती है, जिससे स्थानीय हिस्टेरेसिस हानि बढ़ती है और डोमेन पैटर्न बदलते हैं। तनाव-मुक्ति एनीलिंग चुंबकीय प्रदर्शन के एक भाग को पुनर्स्थापित कर सकती है, लेकिन इसका प्रभाव इस्पात-वर्ग, कोटिंग, वातावरण और तापीय चक्र पर निर्भर करता है।
अतिरिक्त या असामान्य हानि और वास्तविक सूक्ष्मसंरचना
अतिरिक्त हानि डोमेन-संरचना और असमान चुंबकीकरण से संबद्ध अतिरिक्त गतिशील योगदान है। यह केवल मोटाई और प्रतिरोधकता से गणना की गई शास्त्रीय भंवर-धारा पद नहीं है। प्रत्यावर्ती उत्तेजना के दौरान डोमेन-दीवारें एक समान, सुचारु रूप से आगे बढ़ने वाले अग्रभाग की तरह नहीं, बल्कि असतत चरणों में गति करती हैं। प्रत्येक गतिमान दीवार चुंबकीय फ्लक्स में स्थानीय परिवर्तन उत्पन्न करती है और इसलिए स्थानीय भंवर धाराएँ पैदा करती है। ये धाराएँ दीवार की गति के साथ अंतःक्रिया करती हैं और आदर्शीकृत शास्त्रीय गणना से अधिक गतिशील हानि उत्पन्न करती हैं।
वास्तविक डोमेन पैटर्न इस योगदान को नियंत्रित करता है। कण-सीमाएँ, समावेशन, तनाव-क्षेत्र, सतह-क्षति तथा डोमेन की दूरी और आकृति ऐसे क्षेत्र बनाते हैं, जो अलग-अलग क्षेत्रों और समयों पर स्विच होते हैं। जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, लगाए गए क्षेत्र के फिर बदलने से पहले दीवारों के पास प्रतिक्रिया देने के लिए कम समय रहता है। परिणामी असमान चुंबकीकरण अतिरिक्त घटक को बढ़ाता है। डोमेन परिशोधन स्थानीय फ्लक्स-परिवर्तनों का आकार घटा सकता है और गतिमान दीवारों के आसपास धारा-पथों को छोटा कर सकता है; इसी कारण कुछ ग्रेन-ओरिएंटेड उत्पादों में डोमेन-नियंत्रण उपचारों का उपयोग किया जाता है।
ग्रेन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात इन तंत्रों को अलग-अलग समझने के महत्त्व को दर्शाता है। ASTM A876 लगभग 3.2% सिलिकॉन वाले कम-कार्बन सिलिकॉन-लौह ग्रेन-ओरिएंटेड इस्पातों को शामिल करता है और इसमें पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता तथा लेज़र-स्क्राइब्ड ग्रेड शामिल हैं। ASTM की ग्रेड-पहचान पद्धति उन पारंपरिक ग्रेन-ओरिएंटेड ग्रेडों में अंतर करती है जिन्हें 1.5 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट किया गया है और उन ग्रेडों में जिन्हें 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट किया गया है। रिपोर्ट की गई हानि के साथ उस प्रेरण-स्थिति को बनाए रखना आवश्यक है। ASTM A804/A804M मुख्यतः थर्मली-फ्लैटेंड ग्रेन-ओरिएंटेड इस्पात पर एकदिश प्रत्यावर्ती-धारा मापों के लिए अभिप्रेत है, जिसके परिणाम 25-cm Epstein विधि से तुलनीय होते हैं; इसका एकदिश विन्यास समदैशिक परीक्षण के साथ विनिमेय नहीं है।
लेज़र स्क्राइबिंग स्थानीय रूप से डोमेन-संरचना को बदल सकती है और निर्दिष्ट स्थितियों में हानि कम कर सकती है, लेकिन यह तनाव, कटिंग, स्टैकिंग या अनुप्रस्थ फ्लक्स के प्रभावों को समाप्त नहीं करती। इसी प्रकार, कणों का संरेखण रोलिंग दिशा में मापी गई हानि को कम कर सकता है, जबकि उस दिशा से हटकर अलग प्रतिक्रिया उत्पन्न हो सकती है। इसलिए IEC 60404-8-7:2017 के अंतर्गत पूर्णतः प्रसंस्कृत ग्रेन-ओरिएंटेड इस्पात और ASTM A677 के अंतर्गत पूर्णतः प्रसंस्कृत नॉन-ओरिएंटेड इस्पात अलग-अलग चुंबकीय वर्गों से संबंधित हैं, भले ही किसी एक परीक्षण-परिणाम में उनकी कुल हानियाँ समान दिखाई दें।
व्यावहारिक निष्कर्ष स्पष्ट है: कोर-हानि नियंत्रण के लिए इस्पात-वर्ग, आपूर्ति-अवस्था, मोटाई, कोटिंग, अभिविन्यास, आवृत्ति, प्रेरण, तरंगरूप और नमूना-विधि का अनुप्रयोग के अनुरूप मिलान आवश्यक है। हिस्टेरेसिस हानि अपरिवर्तनीय चक्रण का वर्णन करती है, शास्त्रीय भंवर-धारा हानि बदलते फ्लक्स से प्रेरित धाराओं का वर्णन करती है, और अतिरिक्त हानि डोमेन-संरचना तथा असमान चुंबकीकरण से उत्पन्न गतिशील प्रभावों को दर्शाती है। मापी गई कुल हानि में तीनों सम्मिलित होते हैं। इसे इनमें से किसी एक के रूप में मानने से गलत व्याख्या उत्पन्न होती है और गलत सामग्री या प्रसंस्करण-निर्णय लिया जा सकता है।
हानियों के नियंत्रण के रूप में मोटाई, लैमिनेशन और इंसुलेटिंग कोटिंग
विद्युत-इस्पात की मोटाई, कोटिंग की मोटाई और संयोजित कोर के आयाम अलग-अलग भौतिक विशेषताओं का वर्णन करते हैं। इन्हें परस्पर समान मानने से कोर-हानि के गलत अनुमान लगते हैं। शीट की मोटाई एक इस्पात लैमिनेशन की गेज होती है। कोटिंग की मोटाई उसकी सतह पर स्थित विद्युत-रोधी फिल्म की मोटाई होती है। स्टैक की ज्यामिति में लैमिनेशन की संख्या, उनका ओवरलैप और जोड़, स्टैकिंग फैक्टर, फ्लक्स की दिशा और संयोजित चुंबकीय पथ शामिल होते हैं। पतली शीट से बना कोर अपने-आप कम कुल हानि वाला नहीं होता, यदि कटाई से हुई क्षति, खराब इंसुलेशन, अत्यधिक क्लैम्पिंग या अनुपयुक्त चुंबकीय ग्रेड भंवर-धारा हानि में हुई कमी को समाप्त कर दें।
2017 में प्रकाशित KIT अध्ययन ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को हिस्टेरेसिस हानि, शास्त्रीय भंवर-धारा हानि और अतिरिक्त हानि में विभाजित करता है। डोमेन-दीवार की गति हिस्टेरेसिस हानि से संबद्ध होती है; प्रत्यावर्ती चुंबकीय फ्लक्स परिसंचारी धाराएँ उत्पन्न करता है; और शेष गतिशील योगदान को अतिरिक्त हानि के रूप में माना जाता है। लैमिनेशन और कोटिंग का डिजाइन मुख्यतः धारा-संबंधी घटकों को प्रभावित करता है; यह उपयुक्त क्रिस्टलोग्राफिक टेक्सचर, रासायनिक संघटन, तनाव-नियंत्रण या परीक्षण-स्थितियों का विकल्प नहीं है।
पतली शीट सामान्यतः लैमिनेशन के बीच भंवर-धारा के पथ को क्यों कम करती है
बदलता हुआ चुंबकीय फ्लक्स एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। ठोस इस्पात कोर में यह क्षेत्र पूरे पदार्थ में फैले लूपों के माध्यम से परिसंचारी धाराएँ चला सकता है। ये धाराएँ इस्पात के विद्युत प्रतिरोध के कारण शक्ति का अपव्यय करती हैं, जिससे शास्त्रीय भंवर-धारा हानि उत्पन्न होती है और स्थानीय चुंबकीय क्षेत्र बदल जाता है। बदलते हुए फ्लक्स से प्रभावित दिशा में उपलब्ध लूप का आयाम जितना बड़ा होगा, उस लूप के चारों ओर प्रेरित वोल्टेज उतना ही अधिक होगा।
लैमिनेटेड कोर एक बड़े चालक आयतन को अनेक पतली शीटों में विभाजित कर देता है। प्रत्येक शीट में फ्लक्स मुख्यतः उसके तल में प्रवाहित होता है, जबकि शीटों के बीच के इंटरफेस धारा के एक लैमिनेशन से अगले लैमिनेशन तक प्रवाह को बाधित करते हैं। शास्त्रीय भंवर-धारा घटक के लिए प्रचलित सरलीकृत संबंध में लैमिनेशन की मोटाई का वर्ग शामिल होता है: आवृत्ति, इंडक्शन, प्रतिरोधकता और वेवफॉर्म को स्थिर रखने पर मोटाई घटाने से सामान्यतः इस घटक में अनुपातहीन रूप से बड़ी कमी आती है। यह कथन एक प्रवृत्ति है, न कि ग्रेड से स्वतंत्र गारंटी। वास्तविक हानि में हिस्टेरेसिस और अतिरिक्त घटक भी शामिल होते हैं, तथा विनिर्माण-तनाव उन्हें बढ़ा सकते हैं।
इस भौतिक लाभ के पीछे दो संबंधित प्रभाव होते हैं। पहला, पतली शीट प्रेरित धारा-लूपों के लिए कम लंबाई का आयाम उपलब्ध कराती है। दूसरा, व्यक्तिगत रूप से इंसुलेट की गई शीटों का स्टैक इन लूपों को आसन्न लैमिनेशन के चौड़े पृष्ठों के माध्यम से आपस में जुड़ने से रोकता है। यदि इंटरफेस विद्युत रूप से जुड़ जाएँ, तो प्रभावी लूप का आयाम कोर के किसी बड़े हिस्से की ऊँचाई या चौड़ाई के करीब पहुँच सकता है, जिससे लैमिनेशन डिजाइन का बहुत-सा लाभ समाप्त हो जाता है।
इसलिए किसी उत्पाद मानक में निर्दिष्ट मोटाई के मान तभी सार्थक होते हैं, जब उनके साथ पदार्थ-वर्ग और आपूर्ति-अवस्था भी दी गई हो। IEC 60404-8-3:2023 में सेमी-प्रोसेस्ड अवस्था में आपूर्ति की गई कोल्ड-रोल्ड नॉन-ओरिएंटेड विद्युत-इस्पात स्ट्रिप और शीट शामिल हैं, जिनकी नाममात्र मोटाई 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm होती है। ये मानक-परिभाषित उत्पाद-मोटाइयाँ हैं, सार्वभौमिक प्रदर्शन-रैंकिंग नहीं। इनमें से किसी एक गेज वाली सेमी-प्रोसेस्ड नॉन-ओरिएंटेड शीट का मूल्यांकन अभी भी उसके निर्दिष्ट चुंबकीय परीक्षण और प्रसंस्करण-स्थिति के अंतर्गत किया जाना चाहिए।
IEC 60404-8-7:2017 में पूर्णतः प्रोसेस्ड अवस्था में आपूर्ति किया गया कोल्ड-रोल्ड ग्रेन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात शामिल है, जिसमें 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm की नाममात्र मोटाइयाँ भी शामिल हैं। ग्रेन-ओरिएंटेड पदार्थ का सामान्यतः उपयोग इस प्रकार किया जाता है कि फ्लक्स मुख्यतः रोलिंग दिशा में प्रवाहित हो; इसलिए मोटाई और टेक्सचर साथ-साथ प्रभाव डालते हैं। 0.27 mm की ग्रेन-ओरिएंटेड शीट और 0.50 mm की सेमी-प्रोसेस्ड नॉन-ओरिएंटेड शीट की तुलना केवल मोटाई के आधार पर नहीं की जा सकती, क्योंकि उनके टेक्सचर, ऊष्मा-उपचार, चुंबकीय दिशा और आपूर्ति-अवस्था अलग-अलग हैं।
पतले लैमिनेशन किसी निश्चित स्टैक-ऊँचाई में इंटरफेसों की संख्या भी बढ़ाते हैं। इससे प्रति इकाई बाहरी आयाम इस्पात का आयतन कम हो सकता है, क्योंकि कोटिंग और छोटे अंतर स्टैक के कुछ हिस्से पर占ा कर लेते हैं। परिणामी स्टैकिंग फैक्टर महत्वपूर्ण होता है: नाममात्र 100 mm ऊँचे पैकेज में 100 mm चुंबकीय इस्पात नहीं होता। कटाई और पंचिंग से संबंधित एक अन्य सावधानी भी आवश्यक है। बर्र पड़ोसी लैमिनेशन को विद्युत रूप से जोड़ सकते हैं, जबकि कटे हुए किनारों के पास अवशिष्ट तनाव हिस्टेरेसिस और अतिरिक्त हानि बढ़ा सकता है। इसलिए पतली सामग्री शास्त्रीय भंवर-धारा हानि कम कर सकती है, जबकि खराब निर्माण अन्य योगदानों को बढ़ा सकता है।
सतही इंसुलेशन की विद्युत भूमिका
कोटिंग केवल जंग-रोधी अवरोध या हैंडलिंग-फिनिश नहीं है। इसका विद्युत कार्य पड़ोसी लैमिनेशन के चौड़े पृष्ठों के बीच उच्च प्रतिरोध बनाए रखना है, ताकि प्रेरित धारा काफी हद तक अपनी ही शीट तक सीमित रहे। कोटिंग को लैमिनेशन की लंबाई के साथ धारा को रोकना आवश्यक नहीं है; इस्पात को बदले बिना ऐसा करना संभव भी नहीं होगा। इसे लैमिनेशन-से-लैमिनेशन इंटरफेस के पार धारा को सीमित करना होता है।
यह अंतर बताता है कि कोटिंग की निरंतरता क्यों महत्वपूर्ण है। कोई छोटा क्षतिग्रस्त क्षेत्र, खुला हुआ किनारा, चालक संदूषक या पंच-बर्र कई शीटों के बीच एक ब्रिज बना सकता है। एक ब्रिज आवश्यक रूप से पूरे कोर को शॉर्ट नहीं करता, लेकिन अनेक ब्रिज विस्तारित इंटरलैमिनर पथ बना सकते हैं। क्लैम्पिंग दबाव भी कोटिंग को संपीड़ित या क्षतिग्रस्त कर सकता है, और वेल्डिंग या बॉन्डिंग प्रक्रियाएँ स्थानीय चालक संपर्क बना सकती हैं। इसलिए कोर का असेंबली-प्रक्रिया हानि को प्रभावित करती है, भले ही इस्पात शीट और उसकी नाममात्र कोटिंग अपरिवर्तित रहें।
कोटिंग की मोटाई और शीट की मोटाई के परिणाम अलग-अलग होते हैं। शीट की मोटाई बढ़ाने से उस इस्पात क्षेत्र का आकार बदलता है जिसमें फ्लक्स और भंवर धाराएँ विकसित होती हैं। कोटिंग की मोटाई बढ़ाने से मुख्यतः विद्युत पृथक्करण बढ़ता है और निश्चित स्टैक में इस्पात से घिरे हिस्से का अनुपात कम होता है। इससे मोटा लैमिनेशन पतले लैमिनेशन में परिवर्तित नहीं हो जाता। इसके विपरीत, पतली शीट पर बहुत पतली कोटिंग उसी कुल पैकेज-मोटाई वाली मोटी शीट के समतुल्य नहीं होती।
इंसुलेशन को निर्दिष्ट विनिर्माण और तापीय प्रक्रियाओं का भी सामना करना चाहिए। पूर्णतः प्रोसेस्ड ग्रेन-ओरिएंटेड इस्पात को उसकी विशिष्टता से संबद्ध तनाव-निवारण या अन्य नियंत्रित उपचार मिल सकते हैं; सेमी-प्रोसेस्ड नॉन-ओरिएंटेड इस्पात आगे के प्रसंस्करण के लिए आपूर्ति किया जाता है, जो उसके चुंबकीय गुणों को बदल सकता है। विद्युत प्रतिरोध, आसंजन, तापमान-सहनशीलता और कटाई या एनीलिंग के प्रति प्रतिक्रिया का संयुक्त रूप से विचार किया जाना चाहिए, लेकिन कोटिंग के किसी पदनाम को संख्यात्मक कोर-हानि मान नहीं माना जाना चाहिए।
विद्युत-इस्पात इंसुलेटिंग कोटिंग के वर्गीकरण के लिए प्रासंगिक ASTM विशिष्टता ASTM A976 है। ASTM, A976 को चुंबकीय-इस्पात उत्पाद मानकों के विकल्प के रूप में उपयोग नहीं करता। ASTM उपसमिति A06.02 पूर्णतः प्रोसेस्ड नॉन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात के लिए ASTM A677, सेमी-प्रोसेस्ड नॉन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात के लिए ASTM A683, पूर्णतः प्रोसेस्ड ग्रेन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात के लिए ASTM A876 और इंसुलेटिंग कोटिंग के वर्गीकरण के लिए ASTM A976 को निर्दिष्ट करती है। कोटिंग का वर्गीकरण लागू मानक-ढाँचे के अंतर्गत कोटिंग के प्रकार या वर्ग की पहचान करता है; अपने-आप में यह किसी अनिर्दिष्ट आवृत्ति और इंडक्शन पर किसी विशेष इस्पात की कोर-हानि स्थापित नहीं करता। इसलिए कोटिंग-वर्ग और मापे गए प्रदर्शन को शीट की उपस्थिति से अनुमानित या निर्धारित करने के बजाय ASTM A976 के लागू संस्करण से लिया जाना चाहिए।
कोर-हानि की तुलना अभी भी मापन-स्थितियों से जुड़ी रहती है। उदाहरण के लिए, ASTM A677 मुख्यतः 50 और 60 Hz के चुंबकीय उपकरणों में प्रयुक्त पूर्णतः प्रोसेस्ड नॉन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात को शामिल करता है; इसमें ग्रेडों का वर्गीकरण 60 Hz और 1.5 T पर Epstein परीक्षण-विधि से मापी गई अधिकतम कोर-हानि के आधार पर किया जाता है। ASTM A804/A804M मुख्यतः ऊष्मीय रूप से फ्लैटन किए गए ग्रेन-ओरिएंटेड विद्युत इस्पात पर एकदिशीय प्रत्यावर्ती-धारा मापनों के लिए है, जिसके परिणाम 25-cm Epstein विधि से तुलनीय होते हैं। ग्रेन-ओरिएंटेड ग्रेड पदनाम 1.5 T पर परीक्षण किए जाने वाले पारंपरिक ग्रेडों और 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट अन्य ग्रेडों के बीच भी अंतर करते हैं। आवृत्ति, इंडक्शन, नमूना-विधि, जहाँ लागू हो वहाँ रोलिंग-दिशा और आपूर्ति-अवस्था के बिना दिया गया हानि-मान अधूरा है। मोटाई और कोटिंग विद्युत पथों को नियंत्रित करते हैं; वे इन मापन-स्थितियों को समाप्त नहीं करते।
चुंबकीय परीक्षण: एप्स्टीन, एकल-शीट और एकदिशीय विधियाँ
चुंबकीय गुण कोई स्वतंत्र संख्या नहीं होता। वह एक परीक्षण-स्थिति से संबद्ध होता है: सामग्री का वर्ग, आपूर्ति-अवस्था, नमूने की ज्यामिति, चुंबकीय पथ, आवृत्ति, चरम प्रेरण, रोलिंग-दिशा के सापेक्ष दिशा और लैमिनेशन के बीच विद्युतरोधन। इन विवरणों के बिना “कोर लॉस” की रिपोर्टिंग दो वैध मापों को परस्पर विरोधी दिखा सकती है।
यह अंतर महत्वपूर्ण है, क्योंकि विद्युत् इस्पात एक ही सामग्री-वर्ग नहीं है। पूर्णतः संसाधित गैर-अभिविन्यासित विद्युत् इस्पात, अर्ध-संसाधित गैर-अभिविन्यासित विद्युत् इस्पात और पूर्णतः संसाधित अभिविन्यासित विद्युत् इस्पात की बनावट, ऊष्मा-उपचार, इच्छित अनुप्रयोग और परीक्षण-परंपराएँ अलग-अलग होती हैं। ASTM उपसमिति A06.02 इन अंतरों को अलग-अलग मानकों में व्यवस्थित करती है: ASTM A677 पूर्णतः संसाधित गैर-अभिविन्यासित इस्पात को, ASTM A683 अर्ध-संसाधित गैर-अभिविन्यासित इस्पात को, ASTM A876 पूर्णतः संसाधित अभिविन्यासित इस्पात को और ASTM A976 विद्युतरोधी कोटिंग्स को वर्गीकृत करता है।
मापे गए लॉस के कई भौतिक स्रोत भी होते हैं। 2017 के कार्ल्सरूहे प्रौद्योगिकी संस्थान के अध्ययन में ट्रांसफॉर्मर-कोर लॉस को हिस्टेरेसिस लॉस, शास्त्रीय भंवर-धारा लॉस और अतिरिक्त लॉस में विभाजित किया गया है। हिस्टेरेसिस लॉस तब उत्पन्न होता है जब चुम्बकीकरण के उलटने के दौरान डोमेन-दीवारें दोषों और पिनिंग-स्थलों के बीच गति करती हैं। शास्त्रीय भंवर-धारा लॉस तब उत्पन्न होता है जब परिवर्ती फ्लक्स में परिवर्तन के कारण इस्पात में धाराएँ प्रेरित होती हैं। अतिरिक्त लॉस, असमान डोमेन-दीवार गति और स्थानीयकृत चुंबकीय प्रक्रियाओं से संबंधित अतिरिक्त गतिशील लॉस को दर्शाता है। कोई परीक्षण-विधि किसी निर्दिष्ट तरंगरूप और आवृत्ति के अंतर्गत इन सभी के संयुक्त प्रभाव को दर्ज करती है; वह केवल रासायनिक संघटन के आधार पर किसी ग्रेड की पहचान नहीं करती।
25 सेमी एप्स्टीन विधि और पट्टी-नमूने
| परीक्षण दृष्टिकोण | चुंबकीय पथ | सबसे प्रासंगिक उपयोग |
|---|---|---|
| 25-cm एपस्टीन | औसत दिशात्मक प्रतिक्रिया वाली परिभाषित पट्टी-संयोजना | मानकीकृत चादर तुलना |
| एकल-चादर या एकदिशीय | परिभाषित चयनित दिशा | दिशात्मक दाना-अभिमुखी मापन |
| पूर्ण-कोर मापन | वास्तविक जोड़, स्टैकिंग, प्रतिबल और संयोजन | घटक-स्तरीय प्रमाणीकरण |
25 सेमी एप्स्टीन विधि में संकरी, आयताकार पट्टियों को जोड़कर एक वर्गाकार चुंबकीय परिपथ बनाया जाता है। नमूने की लंबाई परंपरागत रूप से 25 सेमी होती है और पट्टियों को इस प्रकार व्यवस्थित किया जाता है कि चुंबकीय पथ में मुख्य परीक्षण-दिशाओं में काटी गई सामग्री शामिल हो। यह परीक्षण किसी अलग-थलग शीट-खंड पर किया गया माप नहीं है। यह एक नियंत्रित संयोजन है, जिसमें लगाए गए चुम्बकीकरण बल, प्रेरित वोल्टेज, फ्लक्स तथा नमूने के द्रव्यमान या आयतन का संबंध रिपोर्ट किए गए चुंबकीय परिमाणों से स्थापित होता है।
गैर-अभिविन्यासित शीट के लिए यह व्यवस्था अलग-अलग दिशाओं से लिए गए पदार्थ की मानकीकृत औसत प्रतिक्रिया प्रदान करती है। यह औसत उपयोगी है, क्योंकि गैर-अभिविन्यासित विद्युत् इस्पात को किसी एक क्रिस्टलोग्राफिक दिशा में अपने चुंबकीय प्रदर्शन को केंद्रित करने के बजाय दिशात्मक अंतरों को सीमित करने के लिए बनाया जाता है। फिर भी परिणाम कटाई, बर्र, नमूने की स्थिति, स्टैकिंग, विद्युतरोधन और उत्तेजना को नियंत्रित करने की विधि पर निर्भर करता है।
ASTM A677 इसका प्रमुख उदाहरण है। यह मुख्यतः 50 और 60 हर्ट्ज़ वाले चुंबकीय उपकरणों में प्रयुक्त पूर्णतः संसाधित गैर-अभिविन्यासित विद्युत् इस्पातों पर लागू होता है और 60 हर्ट्ज़ तथा 1.5 टेस्ला पर एप्स्टीन परीक्षण-विधि का उपयोग करके मापे गए अधिकतम कोर लॉस के आधार पर ग्रेडों का वर्गीकरण करता है। आवृत्ति और प्रेरण, दोनों ग्रेड-मानदंड का हिस्सा हैं। 50 हर्ट्ज़ पर या 1.0 टेस्ला पर मापा गया मान ASTM A677 का वही वर्गीकरण-परिणाम नहीं है, भले ही पट्टियाँ और उपकरण अपरिवर्तित हों।
पट्टियों को निर्दिष्ट आपूर्ति-अवस्था का भी प्रतिनिधित्व करना चाहिए। पूर्णतः संसाधित शीट को अंतिम एनीलिंग और विद्युतरोधी उपचार प्राप्त हो चुका होता है, जो उसकी आपूर्ति की गई चुंबकीय स्थिति स्थापित करने के लिए आवश्यक हैं। अर्ध-संसाधित गैर-अभिविन्यासित इस्पात अलग होता है: उसका अंतिम चुंबकीय विकास उपयोगकर्ता की प्रसंस्करण-विधि पर निर्भर कर सकता है, जिसमें सामान्यतः तनाव-मुक्ति एनीलिंग शामिल होती है। IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-संसाधित अवस्था में आपूर्ति की गई कोल्ड-रोल्ड गैर-अभिविन्यासित विद्युत् इस्पात पट्टी और शीट पर लागू होता है; इसमें 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 मिमी की नाममात्र मोटाइयाँ शामिल हैं। ये मोटाई-निर्देश अपने-आप ASTM A677 के पूर्णतः संसाधित ग्रेडों में परिवर्तित नहीं होते।
मोटाई लॉस को प्रभावित करती है, लेकिन यह ग्रेड-निर्देशन का विकल्प नहीं है। लैमिनेशन की मोटाई कम करने से सामान्यतः परिसंचारी भंवर धाराओं के लिए उपलब्ध पथ छोटा हो जाता है। सतह पर विद्युतरोधी परत इन धाराओं को और बाधित करती है, जबकि सिलिकॉन और एल्युमिनियम के मिश्रण विद्युत प्रतिरोधकता बढ़ाते हैं। फिर भी अंतिम लॉस बनावट, दाने के आकार, तनाव, कोटिंग, तरंगरूप और आवृत्ति पर भी निर्भर करता है। एक अवस्था में परीक्षण की गई पतली शीट की तुलना केवल मोटाई के आधार पर किसी अन्य मानक के अंतर्गत परीक्षण की गई मोटी शीट से नहीं की जा सकती।
अभिविन्यासित शीट के लिए ASTM A804/A804M
अभिविन्यासित विद्युत् इस्पात के लिए अलग प्रकार का जोर आवश्यक है, क्योंकि उसका चुंबकीय व्यवहार जानबूझकर दिशात्मक बनाया जाता है। तापीय रूप से समतल किए गए अभिविन्यासित पदार्थ में रोलिंग-दिशा एक मजबूत गोस बनावट से संबद्ध होती है, इसलिए उस दिशा में चुम्बकीकरण, अनुप्रस्थ दिशा के चुम्बकीकरण से बहुत भिन्न हो सकता है। दिशाओं का औसत लेने वाला परीक्षण उस गुण को छिपा सकता है जो ट्रांसफॉर्मर-कोर में वास्तव में महत्वपूर्ण है।
ASTM A804/A804M मुख्यतः ट्रांसफॉर्मर-कोर लैमिनेशन सामग्री के रूप में प्रयुक्त तापीय रूप से समतल किए गए अभिविन्यासित विद्युत् इस्पात पर एकदिशीय प्रत्यावर्ती-धारा चुंबकीय मापों के लिए अभिप्रेत है। पारंपरिक एप्स्टीन संयोजन के विपरीत, यह विधि सामग्री को एक परिभाषित चुंबकीय दिशा में मापने के लिए बनाई गई है। ASTM International के अनुसार ASTM A804/A804M के परिणाम 25 सेमी एप्स्टीन विधि के परिणामों से तुलनीय हैं, लेकिन “तुलनीय” का अर्थ यह नहीं है कि नमूना-विन्यास और दिशात्मक जानकारी परस्पर विनिमेय हैं। परिणाम के साथ विधि का नाम देना फिर भी आवश्यक है।
एकल-शीट या एकदिशीय परीक्षण, बहुदिशीय पट्टी-संयोजन की तुलना में अभिविन्यासित पदार्थ के रोलिंग-दिशा संबंधी व्यवहार को अधिक प्रत्यक्ष रूप से प्रदर्शित कर सकता है। नमूने को चुनी हुई दिशा में चुम्बकित किया जाता है और प्रेरित वोल्टेज से प्रत्यावर्ती प्रेरण स्थापित किया जाता है। इसलिए रिपोर्ट किया गया लॉस दिशात्मक अर्थ रखता है: रोलिंग-दिशा का मान समदैशिक शीट के औसत के रूप में नहीं पढ़ा जाना चाहिए और अनुप्रस्थ-दिशा के परिणाम को उसके स्थान पर नहीं रखा जाना चाहिए।
ASTM A876 लगभग 3.2% सिलिकॉन वाले निम्न-कार्बन सिलिकॉन-लौह अभिविन्यासित इस्पातों पर लागू होता है। इसमें पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता वाले और लेज़र-स्क्राइब किए गए ग्रेड शामिल हैं। IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः संसाधित अवस्था में आपूर्ति की गई कोल्ड-रोल्ड अभिविन्यासित विद्युत् इस्पात पट्टी और शीट पर लागू होता है; इसमें 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 मिमी की नाममात्र मोटाई वाला गोस-बनावटयुक्त पदार्थ शामिल है। ये दस्तावेज़ वर्गों और आपूर्ति-अवस्थाओं का वर्णन करते हैं; परीक्षण-विधि वह मापन-संदर्भ प्रदान करती है जो सूचीबद्ध चुंबकीय गुण को अर्थपूर्ण बनाता है।
प्रेरण और आवृत्ति की स्थितियों की व्याख्या
प्रेरण, जिसे सामान्यतः टेस्ला में व्यक्त किया जाता है, चुंबकीय क्षेत्र-तीव्रता का पर्याय नहीं है। प्रत्यावर्ती-धारा परीक्षण में प्रेरण का तरंगरूप और उसका चरम मान यह निर्धारित करते हैं कि पदार्थ को उसके चुम्बकीकरण वक्र पर कितनी दूर तक चलाया जाता है। अधिक प्रेरण पर डोमेन-प्रक्रियाएँ और संतृप्ति-प्रभाव लॉस को काफी बढ़ा सकते हैं। आवृत्ति प्रति सेकंड होने वाले चुम्बकीकरण-उलटावों की संख्या बदलती है और गतिशील योगदानों, विशेषकर भंवर-धारा तथा अतिरिक्त लॉस, को बढ़ाती है।
इसी कारण ASTM की प्रथाएँ 1.5 टेस्ला पर परीक्षण किए गए अभिविन्यासित ग्रेडों और 1.7 टेस्ला पर परीक्षण किए गए ग्रेडों के बीच अंतर करती हैं। पारंपरिक अभिविन्यासित ग्रेडों का निर्धारण 1.5 टेस्ला पर परीक्षण के लिए किया जाता है, जबकि अन्य अभिविन्यासित ग्रेडों का निर्धारण 1.7 टेस्ला पर परीक्षण के लिए किया जाता है। यह निर्धारण वर्गीकरण या रिपोर्ट किए गए गुण के लिए निर्धारित प्रेरण की पहचान करता है; यह केवल पसंदीदा प्रचालन-बिंदु नहीं है। 1.5 टेस्ला के परिणाम की तुलना 1.7 टेस्ला के परिणाम से इस प्रकार करना कि मानो दोनों एक ही ग्रेड-परीक्षण हों, वास्तविक क्रम-निर्धारण की उलटी छवि प्रस्तुत कर सकता है।
यही सावधानी आवृत्ति पर भी लागू होती है। ASTM A677 की वर्गीकरण-स्थिति 60 हर्ट्ज़ और 1.5 टेस्ला है, जो 50 और 60 हर्ट्ज़ वाले उपकरणों में इसके प्राथमिक उपयोग को दर्शाती है। 400 हर्ट्ज़ पर किया गया परीक्षण हिस्टेरेसिस, शास्त्रीय भंवर-धारा और अतिरिक्त लॉस के अलग संतुलन को मापता है। सामग्री, मोटाई और नमूना-विधि समान रहने पर भी इस संख्या को उचित आवृत्ति-मॉडल और समान तरंगरूप संबंधी मान्यताओं के बिना स्थानांतरित नहीं किया जा सकता।
इसलिए एक विश्वसनीय रिपोर्ट में सामग्री-मानक और ग्रेड-निर्देशन, आपूर्ति-अवस्था, नाममात्र मोटाई, नमूना-विधि, आवृत्ति, चरम प्रेरण, जहाँ प्रासंगिक हो वहाँ तरंगरूप, विद्युतरोधन की स्थिति और परीक्षण-दिशा का उल्लेख होना चाहिए। अभिविन्यासित इस्पात के लिए रोलिंग-दिशा स्पष्ट रूप से बताई जानी चाहिए। “कोर लॉस: 1.5 वाट/किग्रा” अधूरा है; “पूर्णतः संसाधित गैर-अभिविन्यासित इस्पात पर 60 हर्ट्ज़ और 1.5 टेस्ला में 25 सेमी एप्स्टीन विधि द्वारा मापा गया कोर लॉस” एक उपयोगी परिणाम की पहचान करता है। एकदिशीय अभिविन्यासित मापन के लिए दिशा और ASTM A804/A804M विधि भी उतनी ही आवश्यक हैं।
परीक्षण-विधि गुण का हिस्सा है—उसके बाद जोड़ी जाने वाली फुटनोट नहीं।
किसी ग्रेड या डेटा शीट को गलत समझे बिना कैसे पढ़ें
तकनीकी-पत्र पढ़ने का क्रम
- 1. मानक की पहचान करें लागू ASTM या IEC दस्तावेज़ खोजें।
- 2. आपूर्ति अवस्था की पहचान करें निर्धारित करें कि चादर पूर्णतः प्रसंस्कृत है या अर्ध-प्रसंस्कृत।
- 3. पदार्थ परिवार की पहचान करें गैर-अभिमुखी और दाना-अभिमुखी इस्पात को अलग करें।
- 4. परीक्षण अवस्थाएँ दर्ज करें जहाँ प्रासंगिक हो, आवृत्ति, प्रेरण, दिशा, नमूना विधि और तरंगरूप दर्ज करें।
- 5. निर्माण अवस्थाओं की जाँच करें मोटाई, लेप, कटाई, प्रतिबल-निवारण, स्टैकिंग और क्लैम्पिंग की समीक्षा करें।
ग्रेड का पदनाम पूर्ण चुंबकीय विनिर्देशन नहीं होता। यह किसी मानक के अंतर्गत किसी पदार्थ की पहचान करता है, लेकिन दर्ज किया गया व्यवहार आपूर्ति-अवस्था, मोटाई, परीक्षण आवृत्ति, प्रेरण, नमूने की दिशा और मापन-विधि पर भी निर्भर करता है। एक सुव्यवस्थित पठन-क्रम उस सामान्य गलती से बचाता है जिसमें सिलिकॉन प्रतिशत या कम नाममात्र मोटाई को चुंबकीय प्रदर्शन का सीधा विकल्प मान लिया जाता है।
मानक, आपूर्ति-अवस्था और ग्रेड-परिवार को समझें
ग्रेड संख्या से नहीं, बल्कि लागू मानक से शुरुआत करें। उदाहरण के लिए, ASTM A677 मुख्यतः 50 और 60 Hz के चुंबकीय उपकरणों के लिए अभिप्रेत पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात को कवर करता है। इसके ग्रेडों का वर्गीकरण ASTM A677-07 (ASTM International, 2007) में निर्दिष्ट ASTM A677 के अनुसार, Epstein परीक्षण-विधि से 60 Hz और 1.5 T पर मापी गई अधिकतम कोर-हानि के आधार पर किया जाता है। यह वर्गीकरण हर संभावित परिचालन दशा का वर्णन नहीं करता।
इसके बाद आपूर्ति-अवस्था की पहचान करें। पूर्णतः प्रसंस्कृत पदार्थ को उसके विनिर्देशन के लिए आवश्यक चुंबकीय ऊष्मा-उपचार मिल चुका होता है और उसे उसके चुंबकीय गुण स्थापित होने के बाद आपूर्ति किया जाता है। अर्ध-प्रसंस्कृत पदार्थ उपयोगकर्ता द्वारा आगे प्रसंस्करण के लिए आपूर्ति किया जाता है, जिसमें सामान्यतः अंतिम एनीलिंग भी शामिल होती है। आपूर्ति के समय उसके चुंबकीय व्यवहार को पूर्णतः प्रसंस्कृत शीट के व्यवहार के समतुल्य नहीं माना जाना चाहिए।
ASTM मानकों का मानचित्र इस अंतर को स्पष्ट करता है। ASTM उपसमिति A06.02 पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए ASTM A677, अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए ASTM A683 और पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए ASTM A876 सूचीबद्ध करती है। ASTM A976 विद्युतरोधी कोटिंगों के वर्गीकरण से संबंधित है। केवल “विद्युत इस्पात” बताने वाली डेटा शीट ने पदार्थ को इस मानचित्र में रखने के लिए आवश्यक जानकारी छोड़ दी है।
इसके बाद इस्पात-परिवार का निर्धारण करें। गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात को समतल के विभिन्न दिशाओं में अपेक्षाकृत समान चुंबकीय व्यवहार देने के लिए तैयार किया जाता है, हालांकि यह पूर्णतः दिशानिरपेक्ष नहीं होता। दाना-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात में प्रबल क्रिस्टलोग्राफिक बनावट होती है, जो सामान्यतः Goss अभिविन्यास से संबद्ध होती है, और इसका मूल्यांकन आम तौर पर रोलिंग दिशा या किसी अन्य निर्दिष्ट दिशा में किया जाता है। दोनों परिवार अलग-अलग चुंबकीय-परिपथ डिज़ाइनों के लिए उपयोग किए जाते हैं और उनकी तुलना केवल एकल ग्रेड-संख्या श्रेणी के आधार पर नहीं की जानी चाहिए।
ASTM A876 लगभग 3.2% सिलिकॉन युक्त निम्न-कार्बन सिलिकॉन-लौह दाना-अभिविन्यस्त इस्पात को कवर करता है। इसमें पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता और लेज़र-स्क्राइब्ड ग्रेड शामिल हैं। IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली कोल्ड-रोल्ड दाना-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात पट्टी और शीट को कवर करता है, जिसमें 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm की नाममात्र मोटाइयाँ शामिल हैं। ये मोटाइयाँ उस उत्पाद-मानक में सामान्य प्रविष्टियाँ हैं; अपने-आप में ये प्रदर्शन की श्रेणियाँ नहीं हैं।
अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त पदार्थ के लिए IEC 60404-8-3:2023, चुंबकीय गुणों, आयामी सहनशीलताओं और निरीक्षण-प्रक्रियाओं के साथ 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm की नाममात्र मोटाइयाँ निर्दिष्ट करता है। इस सूची में किसी मोटाई की उपस्थिति से वह शीट उसी मोटाई वाले पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त ग्रेड के समतुल्य नहीं हो जाती।
नाममात्र मोटाई को ग्रेड से अलग दर्ज करें। कोटिंग या विद्युतरोधन संबंधी जानकारी भी दर्ज करें। विद्युतरोधी कोटिंग परतों के बीच प्रतिरोध बढ़ाती है और आसन्न लैमिनेशन के बीच प्रवाहित होने वाली परिसंचारी धारा को कम करती है; ASTM A976 संबंधित कोटिंग-वर्गीकरण ढाँचा प्रदान करता है। सिलिकॉन और एल्युमिनियम विद्युत प्रतिरोधकता बढ़ा सकते हैं, जबकि बनावट-नियंत्रण और प्रसंस्करण हिस्टैरिसिस तथा पारगम्यता को प्रभावित करते हैं। इनमें से कोई भी विशेषता अकेले अंतिम कोर-हानि मान निर्धारित नहीं करती।
अधिकतम कोर-हानि वर्गीकरण को सही ढंग से पढ़ें
अधिकतम कोर-हानि वर्ग, निर्दिष्ट परिस्थितियों के अंतर्गत उत्तीर्ण होने की सीमा है, न कि सार्वभौमिक हानि-स्थिरांक। यदि ASTM A677 किसी ग्रेड को 60 Hz, 1.5 T और Epstein परीक्षण पर अधिकतम हानि के आधार पर निर्दिष्ट करता है, तो वह मान उसी परिभाषित मापन पर लागू होता है। यह स्वचालित रूप से 400 Hz, 1.0 T, घूर्णनशील फ्लक्स या किसी अलग पंचिंग और तनाव-निवारण प्रक्रिया के बाद की हानि का पूर्वानुमान नहीं लगाता।
एक उपयोगी प्रतिलेखन में संख्या के साथ शर्त भी रखी जाती है: “अधिकतम विशिष्ट कुल हानि, [आवृत्ति], [प्रेरण], Epstein परीक्षण।” कोष्ठक में दी गई शर्तों को हटाने से योग्य परिणाम भ्रामक परिणाम में बदल जाता है। यही अनुशासन दाना-अभिविन्यस्त ग्रेडों पर भी लागू होता है। ASTM की प्रथा 1.5 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट पारंपरिक ग्रेडों और 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट अन्य दाना-अभिविन्यस्त ग्रेडों में अंतर करती है (ASTM International, 2024)। परीक्षण-प्रेरण को बनाए रखे बिना उनकी संख्यात्मक सीमाओं की तुलना करना अमान्य है।
नमूना-विधि भी परिणाम बदल सकती है। ASTM A804/A804M मुख्यतः ट्रांसफॉर्मर-कोर लैमिनेशन सामग्री के रूप में प्रयुक्त ऊष्मीय रूप से समतल किए गए दाना-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात पर एकदिश प्रत्यावर्ती-धारा मापनों के लिए अभिप्रेत है। इसके परिणाम 25 cm Epstein विधि के तुलनीय हैं, लेकिन “तुलनीय” का अर्थ यह नहीं है कि हर परीक्षण-ज्यामिति समान पाठ देती है। इसलिए जब भी इसके मापन डेटा शीट में दिखाई दें, ASTM A804/A804M-04, जिसकी 2021 में पुनःपुष्टि की गई थी, की पहचान की जानी चाहिए।
कोर-हानि में स्वयं कई भौतिक योगदान शामिल होते हैं। 2017 में प्रकाशित Karlsruhe Institute of Technology के अध्ययन में ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को हिस्टैरिसिस हानि, शास्त्रीय भंवर-धारा हानि और अतिरिक्त हानि में विभाजित किया गया है। चुंबकीय संरचना के भीतर डोमेन-दीवार की गति हिस्टैरिसिस हानि में योगदान देती है। बदलता हुआ फ्लक्स इस्पात में भंवर धाराएँ प्रेरित करता है, जिससे शास्त्रीय भंवर-धारा हानि उत्पन्न होती है; डोमेन संरचना और स्थानीयकृत धारा-पथ अतिरिक्त हानि में योगदान देते हैं।
जब बनावट, प्रसंस्करण, लेप, प्रतिबल या परीक्षण अवस्थाएँ भिन्न हों, तब पतली विद्युत-इस्पात चादर स्वतः कम-हानि वाली नहीं होती। Limited evidence
मोटाई मुख्यतः भंवर-धारा योगदान को प्रभावित करती है, क्योंकि छोटे विद्युत पथ परिसंचारी-धारा हानि को कम करते हैं। अधिक प्रतिरोधकता, उपयुक्त विद्युतरोधन, कम तनाव या बेहतर दाना-संरेखण से भी हानि कम हो सकती है। यदि किसी पतली शीट की बनावट, प्रसंस्करण-अवस्था, कोटिंग या परीक्षण-शर्त अलग हो, तो उसकी मापी गई कुल हानि फिर भी अधिक हो सकती है। “0.27 mm” एक मोटाई है, पूर्ण चुंबकीय ग्रेड नहीं।
पारगम्यता, प्रेरण और हानि को अलग-अलग समझें
पारगम्यता यह बताती है कि दिए गए चुंबककारी क्षेत्र के लिए कितना चुंबकीय प्रेरण उत्पन्न होता है। सरल रूप में, सापेक्ष पारगम्यता पदार्थ की प्रतिक्रिया की तुलना मुक्त अंतरिक्ष की प्रतिक्रिया से करती है। डेटा शीट में प्रारंभिक पारगम्यता, अधिकतम पारगम्यता या निर्दिष्ट प्रेरण पर पारगम्यता दर्ज हो सकती है। ये अलग-अलग राशियाँ हैं और इन्हें एक ही संख्या में समेटना नहीं चाहिए।
प्रेरण चुंबकीय फ्लक्स घनत्व है, जिसे सामान्यतः टेस्ला में दर्ज किया जाता है। यह वह परिचालन या परीक्षण-बिंदु है जिस पर किसी गुण का मापन किया जाता है। उच्च-पारगम्यता वाला दाना-अभिविन्यस्त इस्पात किसी अन्य इस्पात की तुलना में कम चुंबककारी क्षेत्र पर निर्दिष्ट प्रेरण तक पहुँच सकता है, फिर भी उसकी कुल हानि आवृत्ति, तरंगरूप, मोटाई, बनावट, तनाव और विद्युतरोधन पर निर्भर करती है। चुंबकित करने में सरलता, प्रति चक्र कम ऊर्जा-अपव्यय के समान नहीं होती।
कोर-हानि, परिभाषित प्रत्यावर्ती चुंबकीय उत्तेजना के अंतर्गत प्रति इकाई द्रव्यमान या आयतन अपव्ययित शक्ति है। इसका मान आवृत्ति और प्रेरण दोनों पर अत्यधिक निर्भर करता है। दो शीटों में किसी एक प्रेरण पर समान पारगम्यता हो सकती है, फिर भी उनकी हानियाँ अलग हो सकती हैं; अथवा किसी एक परीक्षण-बिंदु पर उनकी हानि समान हो सकती है, जबकि चुंबकीकरण वक्र के अन्य भागों में उनकी पारगम्यता अलग हो।
प्रत्येक गुण को एक पूर्ण समुच्चय के रूप में पढ़ें: आपूर्ति-अवस्था, ग्रेड-परिवार, नाममात्र मोटाई, आवृत्ति, प्रेरण, दिशा, नमूना-विधि और दर्ज किया गया गुण। दाना-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए रोलिंग दिशा तथा यह भी जोड़ें कि परीक्षण अनुदैर्ध्य, अनुप्रस्थ या अन्यथा निर्दिष्ट है। तुलना करते समय एक बार में केवल एक चर बदलें। जिन डेटा शीटों में ये शर्तें नहीं दी गई हों, वे किसी उत्पाद-परिवार की पहचान तो कर सकती हैं, लेकिन विश्वसनीय चुंबकीय तुलना का आधार प्रदान नहीं करतीं।
चुंबकीय प्रदर्शन को बदलने वाले विनिर्माण चर
विद्युत इस्पात अपने चुंबकीय व्यवहार को केवल सिलिकॉन की मात्रा या नाममात्र मोटाई से प्राप्त नहीं करता। रोलिंग का इतिहास, एनीलिंग, दाने का अभिविन्यास, अवशिष्ट तनाव, सतही विद्युतरोधन और जिस अवस्था में शीट कोर-निर्माण संयंत्र तक पहुँचती है—ये सभी मापे गए परिणाम को प्रभावित करते हैं। इसलिए पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त, अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त और पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिविन्यस्त इस्पात के बीच का अंतर विनिर्माण-संबंधी अंतर होने के साथ-साथ मानक-संबंधी अंतर भी है।
ASTM उपसमिति A06.02 पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए ASTM A677, अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए ASTM A683, पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए ASTM A876 और विद्युत-इस्पात के विद्युतरोधी लेपों के लिए ASTM A976 निर्धारित करती है। IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में वितरित कोल्ड-रोल्ड गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात को शामिल करता है, जबकि IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत अवस्था में वितरित कोल्ड-रोल्ड दाना-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात को शामिल करता है। किसी ग्रेड का पदनाम तभी अर्थपूर्ण होता है जब उसके साथ उसकी आपूर्ति-अवस्था और उसके चुंबकीय गुणों से संबंधित परीक्षण-स्थितियाँ भी निर्दिष्ट हों।
कोल्ड रिडक्शन, पुनःक्रिस्टलीकरण और दाने का आकार
कोल्ड रिडक्शन केवल शीट की मोटाई को नहीं बदलता। इससे दाने लंबाई की दिशा में खिंचते हैं, विस्थापन-घनत्व बढ़ता है, विरूपण-ऊर्जा संचित होती है और क्रिस्टलोग्राफिक तथा यांत्रिक विषमदिशिकता उत्पन्न होती है। ये परिवर्तन डोमेन-दीवारों की गति और लगाए गए क्षेत्र के अनुरूप चुंबकीकरण की सुगमता को प्रभावित करते हैं। इसलिए अत्यधिक विरूपित स्ट्रिप समान संघटन और नाममात्र मोटाई वाली एनील्ड स्ट्रिप से काफी भिन्न चुंबकीय व्यवहार दिखा सकती है।
ऊष्मा उपचार के दौरान नए, अपेक्षाकृत तनाव-मुक्त दाने बनने से पुनःक्रिस्टलीकरण कोल्ड-वर्क से बनी संरचना के बड़े हिस्से को हटा देता है। परिणामी टेक्सचर प्रारंभिक संरचना, रिडक्शन इतिहास, एनीलिंग की स्थितियों, अवरोधकों और मिश्रधातु के रासायनिक संघटन पर निर्भर करता है। इसके बाद दाना-वृद्धि से दाना-सीमाओं की संख्या और प्रकृति बदलती है। सीमाएँ डोमेन-दीवारों की गति में बाधा डाल सकती हैं, जबकि अत्यधिक बड़े या अनियमित दाने स्थानीय चुंबकीय असमानता बढ़ा सकते हैं और जोड़ो तथा कटे हुए किनारों के आसपास की प्रतिक्रिया को जटिल बना सकते हैं। ऐसा कोई सार्वभौमिक दाना-आकार नियम नहीं है जो गैर-अभिविन्यस्त और दाना-अभिविन्यस्त दोनों उत्पादों पर समान रूप से लागू हो।
गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात में प्रसंस्करण का उद्देश्य क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यासों का ऐसा वितरण प्राप्त करना है जो तल के भीतर एक से अधिक दिशाओं में उपयोगी चुंबकीय प्रतिक्रिया दे। पूर्णतः प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त सामग्री को उत्पादक द्वारा अंतिम चुंबकीय एनीलिंग प्राप्त हो चुकी होती है। अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त सामग्री को पूर्ण अंतिम उपचार प्राप्त नहीं हुआ होता; उपयोगकर्ता द्वारा बाद में की जाने वाली एनीलिंग और निर्माण-क्रम इसकी पुनःक्रिस्टलीकृत संरचना, दाने के आकार और चुंबकीय गुणों को बदल सकता है। IEC 60404-8-3:2023 में 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm की नाममात्र मोटाई वाली अर्ध-प्रसंस्कृत सामग्री शामिल है, लेकिन ये मोटाइयाँ किसी अनिर्दिष्ट बाद के ऊष्मा उपचार के पश्चात होने वाली अंतिम हानि को निर्दिष्ट नहीं करतीं।
दाना-अभिविन्यस्त इस्पात का उद्देश्य अलग होता है। इसके प्रसंस्करण से एक सशक्त Goss टेक्सचर विकसित होता है, जिसे सामान्यतः {110}<001> अभिविन्यास द्वारा वर्णित किया जाता है, ताकि अनेक दानों की आसान चुंबकीकरण दिशा रोलिंग दिशा के समानांतर हो। ASTM A876 लगभग 3.2% सिलिकॉन वाले निम्न-कार्बन सिलिकॉन-लौह दाना-अभिविन्यस्त इस्पातों को शामिल करता है और इसमें पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता तथा लेज़र-स्क्राइब्ड ग्रेड शामिल हैं। IEC 60404-8-7:2017 में 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm की नाममात्र मोटाई वाली पूर्णतः प्रसंस्कृत दाना-अभिविन्यस्त स्ट्रिप शामिल है।
दाना-अभिविन्यस्त प्रदर्शन की रिपोर्टिंग करते समय रोलिंग दिशा अत्यंत महत्वपूर्ण होती है। इच्छित फ्लक्स दिशा में मापा गया मान सीधे अनुप्रस्थ दिशा या जोड़-प्रधान क्षेत्र पर लागू नहीं किया जा सकता। ASTM A804/A804M मुख्यतः तापीय रूप से समतल किए गए दाना-अभिविन्यस्त इस्पात पर एकदिशीय प्रत्यावर्ती-धारा मापों के लिए अभिप्रेत है, जिनके परिणाम 25-cm Epstein विधि के तुलनीय होते हैं। नमूने की ज्यामिति और दिशा परिणाम का हिस्सा हैं।
दाने का आकार कोर-हानि के अलग-अलग घटकों के साथ भी परस्पर क्रिया करता है। 2017 Karlsruhe Institute of Technology के अध्ययन में ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को हिस्टेरेसिस, शास्त्रीय भंवर-धारा और अतिरिक्त-हानि घटकों में विभाजित किया गया है। हिस्टेरेसिस हानि अपरिवर्तनीय डोमेन-दीवार गति और चुंबकीकरण प्रक्रियाओं को दर्शाती है। शास्त्रीय भंवर-धारा हानि तब उत्पन्न होती है जब प्रत्यावर्ती फ्लक्स शीट में परिसंचारी धाराएँ प्रेरित करता है। अतिरिक्त हानि उन अतिरिक्त गतिशील डोमेन प्रक्रियाओं को दर्शाती है जिन्हें सरल शास्त्रीय पद में शामिल नहीं किया जाता। एनीलिंग तनाव हटाकर हिस्टेरेसिस-संबंधी प्रभावों को कम कर सकती है, जबकि मोटाई, प्रतिरोधकता, डोमेन संरचना और आवृत्ति अन्य घटकों को प्रभावित करती हैं।
तनाव-राहत और समतलता
कटिंग, पंचिंग, शीयरिंग, मोड़ना और स्टैकिंग ऐसे तनाव उत्पन्न करते हैं जो समतल परीक्षण-स्ट्रिप में मौजूद नहीं थे। पंच किए गए किनारे में प्लास्टिक विरूपण और अवशिष्ट तनाव होता है; संकीर्ण दाँत या कोना अपनी चौड़ाई की तुलना में बड़ा तनाव-प्रवणता वहन कर सकता है। ये क्षेत्र डोमेन-दीवारों की गति में बाधा डालते हैं और स्थानीय हिस्टेरेसिस हानि बढ़ा सकते हैं। बड़े Epstein नमूने में यह प्रभाव छोटा हो सकता है, किंतु कॉम्पैक्ट मोटर स्टेटर, ट्रांसफॉर्मर के कोने या तीव्रता से बनाए गए भाग में महत्वपूर्ण हो सकता है।
आपूर्ति-अवस्था महत्वपूर्ण है, क्योंकि पूर्णतः प्रसंस्कृत सामग्री भी निर्माण के प्रभाव से मुक्त नहीं होती। पूर्णतः प्रसंस्कृत शीट को उत्पादक-पक्ष का निर्दिष्ट चुंबकीय उपचार पूरा हो चुका होता है, लेकिन कटिंग और फॉर्मिंग से तैयार लैमिनेशन की चुंबकीय प्रतिक्रिया फिर भी खराब हो सकती है। अर्ध-प्रसंस्कृत गैर-अभिविन्यस्त इस्पात क्रेता द्वारा बाद में अपनाए जाने वाले एनीलिंग और फॉर्मिंग क्रम पर अधिक निर्भर होता है। इसलिए निर्माण से पहले परीक्षण की गई शीटों से बने कोर में प्रमाणपत्र में दर्शाई गई हानि से अधिक हानि हो सकती है।
तापीय समतलीकरण ज्यामिति और तनाव—दोनों को संबोधित करता है। ऊष्मा उपचार रोलिंग, कटिंग या हैंडलिंग से उत्पन्न अवशिष्ट तनाव को कम कर सकता है और समतलता सुधार सकता है, लेकिन तापमान के संपर्क से दाने की संरचना, लेप का व्यवहार और चुंबकीय गुण भी प्रभावित होते हैं। ASTM A804/A804M विशेष रूप से ट्रांसफॉर्मर-कोर लैमिनेशन सामग्री के रूप में प्रयुक्त तापीय रूप से समतल दाना-अभिविन्यस्त सामग्री से संबंधित है। यह योग्यता महत्वपूर्ण है: तापीय रूप से समतल और एकदिशीय रूप से परीक्षित स्ट्रिप का मान अपने-आप शीयर की गई, स्टैक की गई और क्लैंप की गई कोर का वर्णन नहीं करता।
यांत्रिक क्लैंपिंग तनाव का एक अन्य स्रोत है। अत्यधिक दबाव, असमान स्टैकिंग, कसी हुई वाइंडिंग या स्थानीय बर्र-संपर्क मैग्नेटोस्ट्रिक्शन और डोमेन गति को रोक सकते हैं। समतलता की समस्याएँ लैमिनेशन के बीच गैप या बिंदु-संपर्क उत्पन्न कर सकती हैं, जिससे फ्लक्स वितरण बदलता है और स्थानीय हानि बढ़ती है। तापीय समतलीकरण कोई ऐसा सामान्य सुधार-चरण नहीं है जो प्रसंस्करण के प्रत्येक प्रभाव को मिटा दे। इसका परिणाम पूर्ववर्ती विरूपण, ऊष्मा उपचार, इस्पात की श्रेणी और लेप-प्रणाली पर निर्भर करता है।
डोमेन परिष्करण और सतही अवस्था
डोमेन परिष्करण उस दूरी को कम करता है जिस पर चुंबकीय डोमेन उलटते हैं। इससे डोमेन-दीवारों को स्थानांतरित करने से जुड़ी ऊर्जा सीमित होती है और उपयुक्त स्थितियों में हानि कम हो सकती है। लेज़र स्क्राइबिंग दाना-अभिविन्यस्त इस्पात के साथ प्रयुक्त एक विधि है। इससे शीट की सतह पर संकीर्ण, नियंत्रित विक्षोभ उत्पन्न होते हैं, जो शीट के आर-पार डोमेन को उपविभाजित करते हैं। यह उपचार थोक सिलिकॉन प्रतिशत बदलने के समान नहीं है, और इसके प्रभाव पर ग्रेड के निर्दिष्ट परीक्षण प्रेरण के संदर्भ में विचार किया जाना चाहिए।
ASTM A876 दाना-अभिविन्यस्त ग्रेडों और परीक्षण-स्थितियों के बीच अंतर करता है, जिनमें 1.5 T पर निर्दिष्ट पारंपरिक ग्रेड और 1.7 T पर निर्दिष्ट अन्य ग्रेड शामिल हैं। इन अलग-अलग प्रेरणों पर हानि-मानों की तुलना करने से गलत क्रम-निर्धारण हो सकता है। प्रत्येक उद्धृत चुंबकीय मान के साथ आवृत्ति, प्रेरण, रोलिंग दिशा, नमूना-विधि और आपूर्ति-अवस्था भी दी जानी चाहिए।
सतही लेप के दो कार्य होते हैं। यह आसन्न लैमिनेशन को विद्युत रूप से अलग करता है, अंतर-लैमिनेशन प्रतिरोध बढ़ाता है और परिसंचारी भंवर धाराओं को कम करता है; साथ ही यह तनाव, पंचनीयता, ऊष्मा-उपचार संगतता और स्टैकिंग व्यवहार को भी प्रभावित करता है। ASTM A976 विद्युत-इस्पात के विद्युतरोधी लेपों के लिए वर्गीकरण-ढाँचा प्रदान करता है। क्षतिग्रस्त लेप, चालक बर्र, अत्यधिक लेप-मोटाई या खराब संपर्क-पैटर्न से संयोजित कोर की हानि बदल सकती है, भले ही इस्पात सब्सट्रेट अपनी शीट-विनिर्देश को पूरा करता हो।
सतही अवस्था तनाव को भी प्रभावित करती है। खुरदरापन, खरोंच, ऑक्साइड अवशेष और लेप की असमानता स्थानीय संपर्क-बिंदु उत्पन्न कर सकती है या स्टैकिंग के दौरान शीट को रोक सकती है। लेज़र स्क्राइबिंग, लेप-तनाव और कटिंग के बाद किनारे की क्षति स्वतंत्र रूप से नहीं, बल्कि एक-दूसरे के साथ मिलकर कार्य कर सकते हैं। पतली लैमिनेशन शास्त्रीय भंवर-धारा हानि को कम करने में सहायक होती हैं, लेकिन कम मोटाई खराब टेक्सचर, अवशिष्ट तनाव या प्रतिकूल उद्दीपन के कारण होने वाली हिस्टेरेसिस या अतिरिक्त हानि को समाप्त नहीं करती।
इसलिए प्रासंगिक प्रश्न केवल यह नहीं है कि कौन-सा ग्रेड आपूर्ति किया गया था। प्रश्न यह है कि क्या निर्दिष्ट ग्रेड, प्रसंस्करण-अवस्था, टेक्सचर, सतही विद्युतरोधन, कटिंग-पद्धति, तनाव-राहत उपचार और कोर-असेंबली वास्तविक आवृत्ति और प्रेरण पर आवश्यक हानि उत्पन्न करते हैं। उपयोग में आने वाला चुंबकीय घटक तैयार कोर है; मूल समतल-स्ट्रिप परीक्षण उसके विनिर्माण इतिहास में किया गया केवल एक नियंत्रित माप है।
पदार्थ के व्यवहार के आधार पर ट्रांसफॉर्मर और घूर्णन मशीनों के कोर का डिज़ाइन
किसी कोर पर वही चुंबकीय स्थिति लागू नहीं होती, जिसका उपयोग शीट ग्रेड का वर्गीकरण करने के लिए किया जाता है। पदार्थ को एक विशिष्ट ज्यामिति में काटा जाता है, उसका विद्युतरोधन किया जाता है, परतों में सजाया जाता है, क्लैंप किया जाता है और एक विशेष तरंगरूप द्वारा चलाया जाता है। इनमें से प्रत्येक चरण तैयार घटक में दिखाई देने वाली चुंबकीय प्रतिक्रिया को बदल सकता है। इसलिए किसी ग्रेड का नाम किसी पदार्थ-वर्ग और निर्दिष्ट परीक्षण-स्थिति की पहचान करता है, न कि प्रत्येक संयोजित कोर के लिए हानि के निश्चित मान की गारंटी देता है।
डिज़ाइन चरण में आपूर्ति-अवस्थाओं के बीच का अंतर महत्वपूर्ण होता है। ASTM A677 मुख्यतः 50 और 60 Hz वाले चुंबकीय उपकरणों में प्रयुक्त पूर्णतः प्रसंस्कृत, गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पातों पर लागू होता है; इसके ग्रेडों का वर्गीकरण Epstein परीक्षण विधि द्वारा 60 Hz और 1.5 T पर मापी गई अधिकतम कोर-हानि के आधार पर किया जाता है। ASTM A683 अर्ध-प्रसंस्कृत, गैर-अभिविन्यस्त इस्पात को कवर करता है, जबकि ASTM A876 पूर्णतः प्रसंस्कृत, अभिविन्यस्त इस्पात को कवर करता है। IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली शीत-रोल्ड, गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात पट्टी और शीट को निर्दिष्ट करता है, जबकि IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः प्रसंस्कृत, अभिविन्यस्त पदार्थ पर लागू होता है।
ये मानक परस्पर विनिमेय उत्पादों का वर्णन नहीं करते। वे संघटन, बनावट, प्रसंस्करण, चुंबकीय परीक्षण और आपूर्ति-अवस्था के विभिन्न संयोजनों का वर्णन करते हैं।
ट्रांसफॉर्मर कोर और पसंदीदा फ्लक्स-दिशा
ट्रांसफॉर्मर कोर को इस प्रकार डिज़ाइन किया जाता है कि उसका अधिकांश प्रत्यावर्ती फ्लक्स अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात की रोलिंग-दिशा में एक नियंत्रित मार्ग का अनुसरण करे। पूर्णतः प्रसंस्कृत अभिविन्यस्त इस्पात में प्रबल गॉस बनावट अनेक क्रिस्टलीय दिशाओं को रोलिंग-दिशा के सापेक्ष अनुकूल स्थिति में रखती है। इसके बाद उस दिशा में चुंबकीकरण के लिए उतने अधिक क्षेत्र की आवश्यकता नहीं होती, जितनी यादृच्छिक रूप से अभिविन्यस्त समुच्चय में होती—विशेषकर डिज़ाइन में प्रयुक्त प्रेरण और आवृत्ति पर।
इसी कारण ट्रांसफॉर्मर लैमिनेशन को केवल समान आयतों के एक ढेर के रूप में व्यवस्थित नहीं किया जाता। पट्टी को इस प्रकार काटा और अभिविन्यस्त किया जाता है कि फ्लक्स लैमिनेशन और योक से होकर यथासंभव कम अचानक दिशा-परिवर्तनों के साथ प्रवाहित हो। स्टेप-लैप और उससे संबंधित जोड़-विन्यास संक्रमण को कई लैमिनेशन में फैला देते हैं, बजाय इसके कि पूरा फ्लक्स एक तीखे बट-जोड़ से होकर गुज़रे। उद्देश्य केवल छोटा चुंबकीय मार्ग प्राप्त करना नहीं है। स्थानीय चुंबकीकरण क्षेत्र की अधिक सघनता को कम करना और पसंदीदा बनावट में होने वाले व्यवधान को घटाना भी उतना ही महत्वपूर्ण है।
ASTM A876 कम-कार्बन, लगभग 3.2% सिलिकॉन वाले लौह-सिलिकॉन अभिविन्यस्त इस्पातों पर लागू होता है और इसमें पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता तथा लेज़र-स्क्राइब किए गए ग्रेड शामिल हैं। किसी भी रिपोर्ट की गई संपत्ति के साथ परीक्षण-प्रेरण का निर्दिष्ट मान जुड़ा रहना चाहिए: ASTM International द्वारा 2024 में पहचानी गई ASTM वर्गीकरण-पद्धति के अंतर्गत पारंपरिक अभिविन्यस्त ग्रेडों को 1.5 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट किया जाता है, जबकि अन्य अभिविन्यस्त ग्रेडों को 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट किया जाता है। 1.5 T पर प्राप्त हानि-मान की तुलना 1.7 T पर प्राप्त मान से बिना विचार किए नहीं की जा सकती।
ASTM A804/A804M मुख्यतः तापीय रूप से समतल किए गए अभिविन्यस्त इस्पात पर एकदिश प्रत्यावर्ती-धारा चुंबकीय मापों के लिए है। इसके परिणाम 25-cm Epstein विधि से तुलनीय होते हैं, लेकिन परीक्षण-विन्यास फिर भी जोड़, कोने, क्लैंपिंग हार्डवेयर और वाइंडिंग-प्रेरित क्षेत्रों वाले तैयार ट्रांसफॉर्मर से भिन्न रहता है। रोलिंग-दिशा और नमूने का अभिविन्यास मापन की परिभाषा का हिस्सा हैं।
अभिविन्यास चुंबकीय भार के एक घटक को कम करता है; यह कोर-हानि के तीन भौतिक स्रोतों को समाप्त नहीं करता। Karlsruhe Institute of Technology के 2017 के अध्ययन में हिस्टेरेसिस हानि, शास्त्रीय भंवर-धारा हानि और अतिरिक्त हानि को अलग-अलग किया गया है। डोमेन-दीवार की गति हिस्टेरेसिस हानि में योगदान देती है। प्रत्यावर्ती फ्लक्स भंवर धाराएँ उत्पन्न करता है, जिनका परिमाण लैमिनेशन की मोटाई, विद्युत प्रतिरोधकता और शीटों के बीच के विद्युतरोधन से प्रभावित होता है। अतिरिक्त हानि उन अतिरिक्त गतिशील प्रभावों को दर्शाती है, जो डोमेन-प्रक्रियाओं और स्थानीय चुंबकीय असमानता से संबंधित होते हैं। सिलिकॉन, एल्युमिनियम, पतली पट्टी, सतही विद्युतरोधन और बनावट इन घटकों को अलग-अलग तरीकों से प्रभावित कर सकते हैं।
इसलिए ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइनर को इस्पात की पसंदीदा दिशा का फ्लक्स-पथ से मिलान करना चाहिए और फिर निर्माण के दौरान उस लाभ को बनाए रखना चाहिए। कम मानकीकृत हानि वाली शीट भी खराब प्रदर्शन कर सकती है, यदि उसके कटे हुए किनारे, जोड़ या तनावग्रस्त क्षेत्र संयोजित कोर में प्रमुख प्रभाव डालने लगें।
घूर्णन मशीनें और बदलता समतलीय फ्लक्स
घूर्णन मशीन में चुंबकीय पथ का व्यवहार कम नियंत्रित होता है। स्टेटर दाँतों, बैक आयरन और रोटर घटकों में रोटर की गति तथा वाइंडिंग क्षेत्र के घूमने के साथ स्थानीय फ्लक्स-दिशा बदलती रहती है। इस फ्लक्स का अधिकांश भाग लैमिनेशन के समतल में रहता है, लेकिन रोलिंग-दिशा के साथ इसका कोण निरंतर बदलता रहता है। अभिविन्यस्त शीट केवल चुनी हुई दिशाओं में ही अपनी सबसे प्रबल प्रतिक्रिया देगी; इसलिए वह ऐसे कोर के लिए कम उपयुक्त है, जिसे समतल में बार-बार बदलती दिशाओं को स्वीकार करना पड़ता है।
फलतः ऐसे पथों के लिए सामान्यतः पूर्णतः प्रसंस्कृत, गैर-अभिविन्यस्त विद्युत इस्पात पदार्थ-वर्ग का उपयोग किया जाता है। इसकी क्रिस्टलीय बनावट को इस प्रकार नियंत्रित किया जाता है कि दिशात्मक अंतर सीमित रहें, न कि एक प्रमुख सुगम दिशा उत्पन्न हो। फिर भी उचित चयन केवल “उच्च सिलिकॉन बनाम निम्न सिलिकॉन” का प्रश्न नहीं है। इसमें निर्दिष्ट ग्रेड, नाममात्र मोटाई, आपूर्ति-अवस्था, प्रतिरोधकता, सतही विद्युतरोधन, चुंबकीय प्रेरण, आवृत्ति और प्रसंस्करण इतिहास भी शामिल हैं।
अर्ध-प्रसंस्कृत, गैर-अभिविन्यस्त इस्पात एक अन्य डिज़ाइन-स्थिति प्रस्तुत करता है। IEC 60404-8-3:2023 में अर्ध-प्रसंस्कृत अवस्था में आपूर्ति की जाने वाली पट्टी और शीट के लिए 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm की नाममात्र मोटाइयाँ, साथ ही चुंबकीय गुण, आयामी सहनशीलताएँ और निरीक्षण प्रक्रियाएँ शामिल हैं। अंतिम एनीलिंग उपयोगकर्ता की निर्माण-प्रक्रिया का हिस्सा हो सकती है; इसलिए पंचिंग और ताप-उपचार के बाद की चुंबकीय अवस्था का अनुमान पूर्णतः प्रसंस्कृत पदार्थ के पदनाम से नहीं लगाया जा सकता। ASTM Subcommittee A06.02 अर्ध-प्रसंस्कृत, गैर-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए A683 और पूर्णतः प्रसंस्कृत, गैर-अभिविन्यस्त इस्पात के लिए A677 सूचीबद्ध करती है; इन पदनामों को एक-दूसरे के स्थान पर उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।
घूर्णन मशीनों के कोर में स्लॉटिंग, दाँत-शीर्ष संतृप्ति, हार्मोनिक्स और यांत्रिक असममिति से उत्पन्न स्थानीय फ्लक्स-घटक भी होते हैं। ये क्षेत्र किसी कैटलॉग या मानक परीक्षण में प्रयुक्त साइनसॉइडल, समान उत्तेजना से भिन्न हो सकते हैं। परिणामस्वरूप नाममात्र परिचालन आवृत्ति अपरिवर्तित रहने पर भी हानि बढ़ सकती है। पतले लैमिनेशन शास्त्रीय भंवर-धारा हानि को कम करने में सहायक होते हैं, क्योंकि प्रत्येक विद्युतरोधी शीट परिसंचारी धारा के पथ को सीमित करती है; लेकिन क्षतिग्रस्त किनारों, तनाव या विकृत फ्लक्स से उत्पन्न हिस्टेरेसिस अथवा अतिरिक्त हानि का समाधान केवल पतला पदार्थ अपने-आप नहीं करता।
स्टैकिंग, जोड़ और स्थानीय तनाव
तैयार कोर में उस मात्रा से अधिक इस्पात होता है, जिसे चुंबकीय परिपथ प्रभावी रूप से ग्रहण करता है। स्टैकिंग गुणांक ठोस इस्पात के आयतन और कुल स्टैक किए गए आयतन का अनुपात होता है; शेष भाग परत, सतही खुरदरापन, लहरदारपन और छोटे अंतरालों से घिरा रहता है। कम स्टैकिंग गुणांक में कोर के अनुप्रस्थ काट से समान औसत फ्लक्स प्राप्त करने के लिए इस्पात में अधिक फ्लक्स-घनत्व आवश्यक होता है। इससे हानि और चुंबकीकरण धारा बढ़ सकती है, भले ही अलग-अलग शीट अपने मूल Epstein परिणाम को पूरा करती हो।
लैमिनेशन के बीच विद्युतरोधन, अंतर-लैमिनेशन भंवर धाराओं को सीमित करने के लिए आवश्यक है। ASTM A976 विद्युत इस्पात के विद्युतरोधी कोटिंगों के लिए ASTM वर्गीकरण-ढाँचा प्रदान करता है। क्षतिग्रस्त, संदूषित, खराब तरीके से ठीक की गई या निर्धारित स्थिति से अधिक संपीड़ित कोटिंग कई शीटों के आर-पार चालक सेतु बना सकती है। ऐसे सेतु भंवर-धारा लूप को बड़ा कर देते हैं। नाममात्र इस्पात ग्रेड नहीं बदला है, लेकिन स्टैक के भीतर का विद्युत परिपथ बदल गया है।
काटने और पंचिंग से शीट परीक्षण तथा कोर के व्यवहार के बीच एक और असंगति उत्पन्न होती है। कर्तन से किनारे के निकट पदार्थ में प्लास्टिक विकृति आती है, स्थानीय चुंबकीय डोमेन बदलते हैं और हिस्टेरेसिस तथा अतिरिक्त हानि बढ़ सकती है। पंचिंग से छिद्रों और संकीर्ण दाँत-खंडों के आसपास अधिक गंभीर विकृति उत्पन्न हो सकती है। क्षतिग्रस्त क्षेत्र संकीर्ण होने पर भी उसका प्रभाव अनुपातहीन रूप से बड़ा हो सकता है, यदि वह किसी दाँत के बड़े हिस्से पर स्थित हो या फ्लक्स किनारे के पास सघन हो जाए। डिबरिंग, उपयुक्त औज़ार, जहाँ आपूर्ति-अवस्था और कोटिंग इसकी अनुमति दें वहाँ तनाव-निवारण एनीलिंग, तथा क्लीयरेंस का सावधानीपूर्वक नियंत्रण इस दंड को सीमित करने के उपाय हैं; इनमें से कोई भी मानकीकृत ग्रेड-परिणाम को बाद में नहीं बदलता।
बुर्र यांत्रिक और विद्युत—दोनों प्रकार का दोष होता है। बुर्र आसन्न लैमिनेशन के बीच प्रभावी अंतर को कम कर सकता है, विद्युतरोधन को छेद या विस्थापित कर सकता है और स्टैक के आर-पार चालक संपर्क बना सकता है। यह क्लैंपिंग के दौरान तनाव को सघन करने वाला स्थानीय ज्यामितीय उभार भी उत्पन्न कर सकता है। परिणामस्वरूप ऐसा क्षेत्र बनता है, जिसमें फ्लक्स-घनत्व बदला हुआ होता है और परिसंचारी धारा के अतिरिक्त पथ मौजूद होते हैं।
जोड़ों पर अलग से ध्यान देना आवश्यक है। ट्रांसफॉर्मर के कोने पर फ्लक्स को एक लिम्ब या योक-खंड से दूसरे में स्थानांतरित होना पड़ता है। अच्छी तरह डिज़ाइन किया गया स्टेप-लैप जोड़ भी अनिच्छा बढ़ाता है और स्थानीय फ्रिंजिंग उत्पन्न करता है। खराब फिट, अत्यधिक अंतर, असंरेखित लैमिनेशन या बुर्र कुछ ही शीटों पर क्षेत्र को सघन कर सकता है। इसके बाद पूर्ण कोर से मापी गई हानि, शीट-हानि के किसी मान को द्रव्यमान से गुणा करके लगाए गए अनुमान से अधिक हो सकती है।
ज्यामिति बनाए रखने के लिए क्लैंपिंग-दाब आवश्यक है, लेकिन अत्यधिक या असमान दाब प्रत्यास्थ और प्लास्टिक तनाव उत्पन्न करता है। तनाव डोमेन-दीवार की गति को बदलता है और पारगम्यता को कम कर सकता है, विशेषकर छिद्रों, कोनों, जोड़ों और संकीर्ण दाँतों के निकट। यही प्रभाव तब भी दिखाई देता है, जब स्टैकिंग के दौरान लैमिनेशन विकृत हो जाएँ या कोई फ्रेम तापीय प्रसार को रोक दे। कोर डिज़ाइन में इस्पात के पदनाम के साथ-साथ दाब-वितरण, समतलता, जोड़ का फिट, कोटिंग की स्थिति और किनारों की गुणवत्ता भी निर्दिष्ट की जानी चाहिए।
व्यावहारिक नियम सरल है: पदार्थ का चयन चुंबकीय दिशा और परीक्षण-स्थिति के आधार पर करें, फिर निर्माण-प्रक्रिया को इस प्रकार डिज़ाइन करें कि संयोजन के बाद भी वे गुण बने रहें। मानकीकृत परिणाम एक परिभाषित नमूने से संबंधित होता है। मशीन का कोर तनावग्रस्त, विद्युतरोधित और जोड़े गए चुंबकीय ढाँचे के रूप में कार्य करता है।
विद्युत-इस्पात ग्रेडों की व्यावहारिक तुलना का ढाँचा
समान की तुलना समान से करें
“विद्युत-इस्पात” कई सामग्री-वर्गों का वर्णन करता है, न कि एक ऐसे परस्पर विनिमेय उत्पाद का। पूर्णतः संसाधित गैर-अभिमुखित इस्पात, अर्ध-संसाधित गैर-अभिमुखित इस्पात और पूर्णतः संसाधित ग्रेन-ओरिएंटेड इस्पात—इन सभी को विद्युत-इस्पात कहा जा सकता है, जबकि ये अलग-अलग चुंबकीय परिपथों में प्रयुक्त होते हैं और इनके लिए अलग-अलग तुलनाएँ आवश्यक होती हैं।
पूर्णतः संसाधित गैर-अभिमुखित विद्युत-इस्पात का मूल्यांकन निर्माता द्वारा चुंबकीय-प्रसंस्करण प्रक्रिया पूरी करने के बाद किया जाता है। इसके गुणों का उद्देश्य तल के विभिन्न दिशाओं में अपेक्षाकृत समान होना है, हालांकि वे कभी भी पूर्णतः समदैशिक नहीं होते। ASTM A677 इस वर्ग को मुख्यतः 50 और 60 Hz के चुंबकीय उपकरणों के लिए कवर करता है। इसके ग्रेडों का वर्गीकरण Epstein परीक्षण विधि से 60 Hz और 1.5 T पर मापे गए अधिकतम कोर-हानि के आधार पर किया जाता है। यह वर्गीकरण तभी उपयोगी है, जब डिजाइन लगभग उसी आवृत्ति, प्रेरण, नमूना-विधि और आपूर्ति-अवस्था में संचालित हो।
अर्ध-संसाधित गैर-अभिमुखित इस्पात की तुलना अलग प्रकार की होती है। क्रेता या निर्माता पंचिंग, स्टैम्पिंग या फॉर्मिंग के बाद अंतिम एनीलिंग कर सकता है, जिससे सामग्री अपनी निर्दिष्ट चुंबकीय अवस्था विकसित कर सके। ASTM A683 अर्ध-संसाधित गैर-अभिमुखित इस्पात को संबोधित करता है, जबकि IEC 60404-8-3:2023 अर्ध-संसाधित अवस्था में आपूर्ति की गई कोल्ड-रोल्ड गैर-अभिमुखित पट्टी और शीट को कवर करता है। IEC मानक में 0.47, 0.50, 0.64, 0.65 और 0.79 mm की नाममात्र मोटाइयाँ शामिल हैं। समान नाममात्र मोटाई वाली अर्ध-संसाधित शीट और पूर्णतः संसाधित शीट केवल इसलिए समतुल्य नहीं हो जातीं कि दोनों पर हानि-संबंधी पदनाम अंकित है।
ग्रेन-ओरिएंटेड विद्युत-इस्पात फिर एक अलग श्रेणी में आता है। इसकी Goss बनावट अनुकूल क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास को रोलिंग दिशा में केंद्रित करती है, जिससे यह उन चुंबकीय परिपथों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हो जाता है जिनमें फ्लक्स उसी दिशा में प्रवाहित होता है। ASTM A876 लगभग 3.2% सिलिकॉन वाले निम्न-कार्बन सिलिकॉन-लौह ग्रेन-ओरिएंटेड इस्पात को कवर करता है और इसमें पारंपरिक, उच्च-पारगम्यता तथा लेज़र-स्क्राइब्ड ग्रेड शामिल हैं। IEC 60404-8-7:2017 पूर्णतः संसाधित ग्रेन-ओरिएंटेड शीट को 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 mm की नाममात्र मोटाइयों में कवर करता है। इन पतली सामग्रियों में मोटी गैर-अभिमुखित शीट की तुलना में भंवर-धारा हानि कम हो सकती है, लेकिन इससे वे पर्याप्त अनुप्रस्थ या घूर्णनशील फ्लक्स वाली घूर्णन मशीन में प्रत्यक्ष विकल्प नहीं बन जातीं।
| तुलना क्षेत्र | महत्त्व |
|---|---|
| पदार्थ वर्ग | दिशात्मकता और अभिप्रेत चुंबकीय परिपथ निर्धारित करता है। |
| आपूर्ति अवस्था | यह निर्धारित करती है कि उपयोगकर्ता द्वारा आगे ऊष्मा-उपचार अपेक्षित है या नहीं। |
| नाममात्र मोटाई | शास्त्रीय भंवर-धारा पथों को प्रभावित करती है। |
| बनावट और दिशा | दिशात्मक पारगम्यता और हानि को नियंत्रित करती है। |
| आवृत्ति और प्रेरण | चुंबकीय संचालन या परीक्षण अवस्था को परिभाषित करते हैं। |
| नमूना विधि | ज्यामिति और चुंबकीय पथ को परिभाषित करती है। |
| लेप और संयोजन | पूर्ण कोर में अंतर-पत्र धारा-पथों को नियंत्रित करते हैं। |
इसलिए तुलना का पहला प्रश्न “किस ग्रेड का अंक कम है?” नहीं होना चाहिए। प्रश्न यह होना चाहिए: “क्या ये सामग्रियाँ एक ही वर्ग, आपूर्ति-अवस्था और चुंबकीय अनुप्रयोग से संबंधित हैं?”
मानकों पर आधारित गुण-जाँच सूची
एक उपयोगी तुलना में प्रत्येक गुण को उसकी मापन-स्थितियों के साथ दर्ज किया जाता है। पहले मानक और ग्रेड-पदनाम को लिखें, फिर यह बताएं कि सामग्री पूर्णतः संसाधित है या अर्ध-संसाधित। प्रसंस्करण-अवस्था पारगम्यता, हिस्टैरिसिस, पंचिंग-प्रतिक्रिया, अवशिष्ट तनाव और किसी आवश्यक अंतिम एनीलिंग के बाद प्राप्त परिणाम को प्रभावित करती है।
नाममात्र मोटाई को मापी गई मोटाई से अलग दर्ज करें। मोटाई शास्त्रीय भंवर-धारा हानि को प्रभावित करती है, क्योंकि प्रत्यावर्ती फ्लक्स शीट के भीतर परिसंचारी धाराएँ उत्पन्न करता है; लैमिनेशन की मोटाई घटाने से इन धाराओं का मार्ग छोटा होता है और संबंधित धारा-लूपों के आर-पार विद्युत प्रतिरोध बढ़ता है। फिर भी केवल मोटाई कुल कोर-हानि निर्धारित नहीं करती। 2017 में प्रकाशित KIT अध्ययन ट्रांसफॉर्मर-कोर हानि को हिस्टैरिसिस, शास्त्रीय भंवर-धारा और अतिरिक्त-हानि घटकों में विभाजित करता है। डोमेन-दीवार की गति हिस्टैरिसिस हानि उत्पन्न करती है, जबकि परिवर्तित होता फ्लक्स भंवर-धाराएँ प्रेरित करता है; अतिरिक्त हानि अतिरिक्त गतिशील डोमेन प्रक्रियाओं को दर्शाती है। अन्य दो घटकों की उपेक्षा करने वाली मोटाई-तुलना नियंत्रक तंत्र की गलत पहचान कर सकती है।
प्रत्येक हानि-मूल्य के साथ परीक्षण आवृत्ति और प्रेरण अवश्य लिखे जाने चाहिए। ASTM A677 अपने वर्गीकरण के आधार के लिए 60 Hz और 1.5 T का उपयोग करता है। ग्रेन-ओरिएंटेड ग्रेडों के लिए विशेष सावधानी आवश्यक है: ASTM की प्रथा 1.5 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट पारंपरिक ग्रेडों को उन अन्य ग्रेडों से अलग करती है, जिन्हें 1.7 T पर परीक्षण के लिए निर्दिष्ट किया गया है। 1.5 T पर मापे गए मान की सीधे 1.7 T पर मापे गए मान से तुलना नहीं की जा सकती, जब तक चुम्बकीकरण वक्र पर अलग-अलग बिंदुओं को ध्यान में न रखा जाए। आवृत्ति हिस्टैरिसिस, भंवर-धारा और अतिरिक्त हानि के बीच संतुलन को भी बदलती है।
नमूना-विधि का उल्लेख करें। Epstein परीक्षण एक परिभाषित पट्टी-संयोजन के माध्यम से चुंबकीय व्यवहार का औसत निकालता है, जबकि ASTM A804/A804M मुख्यतः ट्रांसफॉर्मर-कोर लैमिनेशन स्टॉक के रूप में प्रयुक्त ऊष्मीय रूप से समतल किए गए ग्रेन-ओरिएंटेड विद्युत-इस्पात पर एकदिश प्रत्यावर्ती-धारा मापों के लिए अभिप्रेत है। ASTM A804/A804M के परिणाम 25-cm Epstein विधि के तुलनीय हैं, लेकिन दोनों विधियाँ परस्पर विनिमेय लेबल नहीं हैं। मापन-दिशा भी उतनी ही महत्वपूर्ण है। गैर-अभिमुखित इस्पात के लिए दिशा या औसत-निर्धारण प्रक्रिया दर्ज करें। ग्रेन-ओरिएंटेड इस्पात के लिए रोलिंग दिशा, अनुप्रस्थ दिशा या फ्लक्स और रोलिंग दिशा के बीच का कोण निर्दिष्ट करें। रोलिंग दिशा के समानांतर मापा गया ग्रेन-ओरिएंटेड परिणाम उस परिपथ के बारे में बहुत कम बताता है, जिसमें अनुप्रस्थ फ्लक्स का प्रभुत्व हो।
जाँच सूची में केवल हानि ही नहीं, बल्कि पारगम्यता भी शामिल होनी चाहिए। उच्च पारगम्यता, उद्धृत कोर-हानि समान होने पर भी, चुम्बकीकरण धारा और स्थानीय फ्लक्स-तनाव को कम कर सकती है। ग्रेन-संरेखण एक दिशा में पारगम्यता बढ़ा सकता है, जबकि अनैसोट्रॉपी को बढ़ाकर कोने वाले जोड़, तिरछे फ्लक्स और अनुप्रस्थ घटकों को नियंत्रित करना अधिक कठिन बना सकता है। लेज़र स्क्राइबिंग डोमेन-संरचना को बदल सकती है और निर्दिष्ट परीक्षण-स्थिति में हानि कम कर सकती है, लेकिन यह दिशात्मक व्यवहार को समाप्त नहीं करती।
अंततः, इन्सुलेटिंग कोटिंग का वर्गीकरण और निर्माण के बाद सतह की अवस्था दर्ज करें। ASTM A976 विद्युत-इस्पात की इन्सुलेटिंग कोटिंगों के लिए वर्गीकरण-ढाँचा प्रदान करता है। कोटिंग की मोटाई, अंतर-लैमिनेशन प्रतिरोध, पंचनीयता, वेल्डनीयता और कटाई के बाद तनाव-निवारण—ये सभी संयोजित कोर को प्रभावित करते हैं। अंतर-लैमिनेशन प्रतिरोध बढ़ाने वाली कोटिंग लैमिनेशन के बीच परिसंचारी धाराओं को कम कर सकती है, जबकि अत्यधिक कोटिंग या क्षतिग्रस्त इंटरफेस भरण-गुणक और जोड़ के व्यवहार को बदल सकते हैं।
जब कम नाममात्र हानि ही पूरे डिजाइन का उत्तर नहीं होती
किसी अलग प्रेरण, आवृत्ति, दिशा या नमूना-विधि के अंतर्गत प्राप्त कम कैटलॉग-हानि गलत चयन सिद्ध हो सकती है। ग्रेन-ओरिएंटेड और गैर-अभिमुखित सामग्रियों की तुलना करते समय यह त्रुटि विशेष रूप से गंभीर होती है। ग्रेन-ओरिएंटेड इस्पात रोलिंग दिशा में बहुत कम हानि और उच्च पारगम्यता दे सकता है, लेकिन मोटर स्टेटर घूर्णनशील फ्लक्स का अनुभव करता है और ट्रांसफॉर्मर जोड़ में स्थानीय फ्लक्स विचलन होते हैं। गैर-अभिमुखित इस्पात अधिक समान तल-भीतरी व्यवहार के लिए चरम दिशात्मक प्रदर्शन का कुछ त्याग करता है, जिससे चुंबकीय परिपथ और निर्माण प्रक्रिया अक्सर सरल हो जाती है।
निर्माण-योग्यता भी परिणाम बदलती है। पंचिंग से किनारों को क्षति और अवशिष्ट तनाव उत्पन्न होते हैं, जो हिस्टैरिसिस हानि बढ़ा सकते हैं और पारगम्यता घटा सकते हैं। अर्ध-संसाधित सामग्री नियंत्रित अंतिम एनीलिंग के दौरान अपने चुंबकीय गुण पुनः प्राप्त कर सकती है, लेकिन इस चरण में वातावरण, तापमान, स्वच्छता, फिक्स्चर और आयामी सीमाएँ लागू होती हैं। पूर्णतः संसाधित सामग्री इस विशेष प्रक्रिया से बच जाती है, फिर भी वह कटाई-तनाव, क्लैम्पिंग, मोड़ और जोड़-दाब के प्रति संवेदनशील रहती है।
सिलिकॉन और एल्युमिनियम की मात्रा अधिक विद्युत प्रतिरोधकता में योगदान देती है और भंवर-धारा हानि को कम कर सकती है, लेकिन संघटन सार्वभौमिक ग्रेड-रैंकिंग नहीं है। बनावट, दाने का आकार, अवक्षेप नियंत्रण, एनीलिंग इतिहास, कोटिंग और तनाव-अवस्था साधारण सिलिकॉन-तुलना से अधिक प्रभावशाली हो सकते हैं। पतले लैमिनेशन, इन्सुलेटिंग कोटिंग, सिलिकॉन और एल्युमिनियम की बढ़ी हुई मात्रा तथा ग्रेन-संरेखण—ये हानि-नियंत्रण तंत्र हैं, समग्र चुंबकीय उपयुक्तता के परस्पर विनिमेय संकेतक नहीं।
पुनः उपयोग किए जा सकने वाले तुलना-ढाँचे में ये बिंदु शामिल हैं:
सामग्री-वर्ग; आपूर्ति और प्रसंस्करण-अवस्था; नाममात्र मोटाई; बनावट और अनैसोट्रॉपी; उद्धृत पारगम्यता और हानि; परीक्षण प्रेरण; आवृत्ति; नमूना-विधि; चुंबकीय दिशा; कोटिंग वर्गीकरण और अंतर-लैमिनेशन प्रतिरोध; निर्माण तथा तनाव-अवस्था; और इच्छित चुंबकीय परिपथ।
इन क्षेत्रों के मेल खाने या उनके अंतरों का मॉडल तैयार किए जाने के बाद ही एक ग्रेड का दूसरे के विरुद्ध मूल्यांकन किया जाना चाहिए। सही तुलना शर्तों से मेल खाती है, केवल लेबल से नहीं।
संदर्भ
- [1] ASTM A677-07: Standard Specification for Nonoriented Electrical Steel. ASTM International standard, 2007. https://store.astm.org/a0677-07.html
- [2] ASTM A876-17: Standard Specification for Flat-Rolled, Grain-Oriented, Silicon-Iron, Electrical Steel. ASTM International standard, 2017. https://store.astm.org/a0876-17r26.html
- [3] IEC 60404-8-7:2017. IEC standard, 2017. https://webstore.iec.ch/en/publication/32891
- [4] IEC 60404-8-3:2023. IEC standard, 2023. https://webstore.iec.ch/en/publication/68450
- [5] ASTM A804/A804M-04(2021): Standard Test Method for Alternating-Current Magnetic Properties of Thermally Treated Grain-Oriented Electrical Steel. ASTM International standard, 2021. https://store.astm.org/a0804_a0804m-04r21.html
- [6] Transformer-core loss separation study. Karlsruhe Institute of Technology publication, 2017. https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000066142/4047647