Додавање силицијума(Си) гвожђу(Фе) у одговарајућим размерама уз помоћ одређеног производног процеса значајно побољшава магнетна и електрична својства гвожђа. Крајем 19. века откривено је да је додавање силицијума гвожђу значајно побољшало отпорност гвожђа, па је тако развијен силицијумски челик или оно што данас знамо као електрични челик. Не само да су смањени губици вртложних струја у челику, већ је примећено значајно побољшање магнетне пермеабилности и смањење магнетострикције. Следећа табела показује како се одређена електрична и магнетна понашања гвожђа мењају када се дода силицијум.
НП Госс, први проналазач хладно ваљаног процеса производње силицијумског челика или ЦРГО-а 1933. дао је идеју својим речима: „Имам експерименталне доказе који ме наводе да верујем да постоји очигледна веза између величине зрна и дуктилности узорак и његова магнетна својства. Ови тестови показују да мала, уједначена зрна и висока дуктилност прате високу пермеабилност." Ова идеја је изазвала револуцију у индустрији челика која је довела до производње челика високог квалитета. У зависности од оријентације зрна, постоје две врсте силицијумских челика:
Силицијумски челик оријентисан на зрно (ГО).
Силицијумски челик који није оријентисан на зрно (ГНО).
У наредним одељцима ћемо говорити о ГО челику. Конкретно, говорићемо о хладно ваљаном зрнасто оријентисаном силиконском челику (ЦРГО) и његовој примени.
хладно ваљани челик
То се ради да би се смањила дебљина челика у опсегу од 0.1мм до 2мм што се не може постићи врућим ваљањем. Током овог процеса, под пажљиво контролисаним условима, постижу се оптималне магнетне карактеристике у смеру ваљања. Овај правац је такође познат као Госс текстура (110)[001] што је правац лаке магнетизације у смеру котрљања. Ово се може приказати на слици испод. Зрнасто оријентисани челик се не користи у ротирајућим електричним машинама где је магнетно поље у равни плоча, али се угао између магнетног поља и смера котрљања стално мења. За ово се користи силиконски челик без зрна.
Особине ЦРГО челика
То је меки магнетни материјал и има следећа својства
Висока магнетна пермеабилност.
Смањена магнетострикција.
Висока отпорност.
Висок фактор слагања или ламинације омогућава компактне дизајне језгра.
Ниски губици.
ЦРГО класе челика
Најранији типови челика били су познати као М7 (0.7 Ваттс/лбс на 1.5Т/6{7}}Хз) и М6 (0.6 В/лбс на 1.5Т/60Хз).
Исто тако, крајем шездесетих година прошлог века развијени су разреди М5, М4 и М3.
Нови материјал под називом Хи-Б има изузетан степен оријентације и 2-3 степена је бољи од конвенционалних ЦРГО челичних производа.
Примена ЦРГО силиконског челика као језгра трансформатора
ЦРГО челик се углавном примењује као материјал за језгро енергетских трансформатора и дистрибутивних трансформатора. Ово се може објаснити на следећи начин
Висока магнетна пермеабилност доводи до ниских побудних струја и нижих индукција.
Ниска хистереза и губици на вртложне струје.
Одличан фактор котрљања омогућава боље и компактније дизајне и стога захтева мање материјала.
Високе карактеристике засићења колена.
Веома низак ниво магнетострикције омогућава смањење буке.
Повећава лакоћу намотавања и побољшава продуктивност.
Будући обим ЦРГО силиконског челика
Иако су постојале алтернативе за ЦРГО типове челика, као што су никл-гвожђе, му-метал, трака од аморфног бора, супер стакло, итд., ЦРГО челик је и даље супериоран избор у индустрији трансформатора. Показало се да легуре као што је аморфни метал Фе78-Б13-Си9 имају много мање губитке у језгру када се користе као језгро дистрибутивног трансформатора у поређењу са челиком од ЦРГО. Оптимална компонента додатка силицијума у челику може променити текстуру да би се постигла жељена магнетна својства када се производи у контролисаним условима.
