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测量单片磁导计等效磁路长度的研究(发表于2012中国电工钢年会论文集) -龙8官网app下载地址

作者:  浏览量:1345  发布时间:2012-11-27


邹学良  周署根  周新华

 (长沙天恒测控技术有限公司湖南 长沙 410100)

1. 概述

  在 iec 的标准中爱波斯坦方圈法和单片磁导计法是两种独立有效的测量方法它们的等效磁路长度都是约定的并通过大量实验确定了这两种测量方法所得数据的相互转换关系[1]而在国标中采用了约定爱波斯坦方圈法测量的等效磁路长度[2]而未约定单片磁导计的等效磁路长度的做法[3]使得单片磁导计的等效磁路长度成为一个受材料和人员操作等因素影响的参量造成两种测量方法得出的测量数据往往不一致容易产生因测量方法不同而造成的材料品质认定纠纷

  按照国标中磁导计法的等效磁路长度的确定方法为了保证测量数据的一致需要确定磁导计对不同材料型号在不同磁极化强度测试点不同频率下的等效磁路长度这不仅增加了用磁导计法测试的工作量还使得磁导计测量法成为了一种依赖于爱波斯坦方圈法的测试方法不能充分发挥单片磁导计测量无损检测的优点

  在 iec-60404 标准中给出了两种测量方法数据等效的建议在附录b中给出了与国标规定一致的磁导计等效磁路长度的修正办法对于只有一种测试方法的情况附录 给出了两种测量结果的相互转换关系并且给出了比总损耗等参数的实验拟合公式

  本文采用测量磁场强度的办法确定单片测试中的实际等效磁路长度通过实验测量数据与 iec-60404 标准中的实验拟合公式对比探讨一种不依赖于爱波斯坦方圈法而又能使两种测量方法测试数据统一的磁导计等效磁路长度的确定方法实验结果证明这一方法切实可行可以大大简化磁导计测量方法的操作并提高磁导计的通用性

2. 等效磁路长度的测量原理

  用磁导计测量单片电工钢片的磁性能时电工钢片和磁轭以及励磁线圈组成无载变压器假定 l为等效磁路长度根据安培环路定理则有

h • lm = n1 • i………………………………………(1)

  由于励磁线圈的匝数 n是确定的励磁电流i可以通过电流表测得如果还能确定环路中的磁场强度 h则可以通过这个公式计算得到等效磁路长度 lm

  为了测得磁场强度 h在磁导计线圈骨架内增加一组磁场强度 测试线圈贴近被测试的电工钢片用平均值电压表测得测试线圈的感应电压 u则可依据公式2计算得到磁场强度 h

c1

式中μ0 为真空磁导率4π×10-7, h/m;

           n2 为磁场强度 测试线圈匝数

           为测试频率hz

           s为有效面积m2

综合 (1)(2)等效磁路长度可由公式 (3) 确定

c2

      本文研究等效磁路长度的测量因此只需要根据比总损耗的修正关系就可以得到等效磁路长度修正关系iec-60404 标准给出的比总损耗的修正关系如公式 (4) 所示

c3

式中pss 为单片磁导计测量的比总损耗, w

   pse 为爱波斯坦方圈法测量的比总损耗, w

c4

c5

iec-60404 中磁导计的等效磁路长度约定为 0.45m将测量数据统一到爱波斯坦方圈法随着 增大 σp则意味着用磁导计的等效磁路长度减小为了可以用等效磁路长度的变化来反映比总损耗的变化根据 σp 的变化将 σl 归一化到 1.0t则可以得到以下关系

单非1
 1  不同 值下的测量数据                   


  由公式 (3)通过测量可以得到表1中各工作点的 i/u 关系并将其归一化到 1.0t如果归一化结果与 σl 变化一致则说明测量等效磁路长度的方法有效

 

3. 实验与数据

  实验原理如下图所示励磁电源采用 td8510单片硅钢测试系统电源精度为 0.01%磁导计为 500mm×500mmh测量线圈匝数为300t绕制在3mm厚的骨架上骨架宽度为400mm单片硅钢为取向硅钢标准样品在该磁导计上当硅钢工作在1.0t磁导计测量线圈电压为13.026v

  硅钢片退磁后调整励磁电源使硅钢片工作在1.0t-1.8t依次记录各测试点的励磁电流i和磁场测量线圈的平均值电压u

  实验数据及处理如下表所示

单非2
实验数据及处理                     


 

4. 实验分析

  由于磁场感应电压很小感应电压 的测量受信号信噪比低的影响测量准确度仅在1%左右给测量结果造成了误差但是通过对比实验处理结果和根据iec标准中实验结论推导出来的结果可以看出反映等效磁路长度的 i/u 变化量与计算结果基本一致验证了通过测量磁场强度来确定等效磁路长度的方法有效进一步改善实验效果的措施包括增大磁场测量线圈面积和匝数设计微弱信号的前置放大电路等

 

5. 结论

  本文通过实验得出了反映磁导计等效磁路的 i/u 关系并与 iec 标准中两种测量方法转换关系得出的磁导计等效磁路长度变化的关系比较得到了一致的结果说明了测量磁导计等效磁路长度的可行性通过进一步的研究和实验可以得到确定的 h-l关系则这种方法可以成为单片磁导计国标的一个补充采用这种方法可以简化单片磁导计确定等效磁路长度的实验减少测试中材料的损耗有利于电工钢片测试标准的应用

 

参考文献

1 iec 60404-3 magnetic materials part 3 : methods of measurement of the magnetic properties of magnetic sheet and strip by means of a single sheet tester

2 gbt 3655-2008 用爱泼斯坦方圈测量电工钢片()磁性能的方法

3 gb/t 13792-92 单片电工钢片磁性能测量方法


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