GB T 13789-1992 单片电工钢片(带)磁性能测量方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准单片电工铜片(带磁性能测量方法Magnetic sbeet and strip-Methods of measuremeot of mllgnetic properties by means r a sngJe slleet tester G8/T 13789-92 本梯准等效果用国际电工委员会标准IEC404-3单片电工钢片飞带)磁1t能测量方法。1 主题内容与适用范围4区标准规定了用单片磁导计测量电工钢片(带)的比总损耗、比视在功率和交流磁化曲线的力法。4标准规定电工钢片带)的交流磁性能参数都是在磁通波形正弦条件下测得的，适用的磁极化强度范围为冷轧取向电工钢片(带)1

2、.O1.8T，冷轧元取向和热轧电工铜)jo. 81. 5T.如果磁通正弦条件得到保证此范围可相应展宽。本标准规定测量时环境温度为23土5C.相对湿度也于80%。丰标准适用于冷轧取向、无取向和热轧电工钢片(带的交流磁性能测量，频率班回为45-65HZ Q 本标准和GB3655规定的测量方法得到等同的测量结果。在两种拥l量方法并行的期间，两种测量方法得到的测量结果具有同等的效力。2 51用标准GB 3655 电工钢片(带)倍、电物理性能测量方法3 磁导计3- 1 磁辄的革构相尺寸本标准和GB3655的主要区别就是以个磁导计取代爱泼斯坦方因作为励磁机构a该磁导计由上下对称的两个U型磁辄组成。制造磁辄

3、的材料用冷轧取向硅锅，它应有低的磁阻，且在频率为50HZI磁极化强度为1.5T时比总损辑低-f1. 0 WI峙。为了减小磁辄内部涡疏的影响，使真内部磁通分布有较好的均匀性，磁辄耍用基片叠层方式做成，在转角处搭接(见图J)。因I磁辄叠片方式国家技术监督局1992-11-16批准199306-01实施。GB/T 13789-92 磁辄结构基本规定磁辄极面宽度，25士1mm。每个磁辄的两极西南低相差小于0.5mm，上下极面闭合时，上下极面间的最大缝隙不大T0.005 mmo 磁辄高度h，为90150mm，宽度W，为500+gmm，长度1，为500_mm，内侧长度(，-2d，)为450:!:lmm。磁

4、辄应结构牢固保持刚性和良好的稳定性，其中一个可上下平动，以便取出和装入试样.磁路闭合时保持加在试样上的压力为100200N 0 为了测量各种不同规格尺寸的产品，可以参照上述的各项要求，制造不同尺寸的磁导计。比如尺寸规格为1000 mm X 1 000 mm的磁导计。设计和制造这些不同尺寸的磁导计时除磁辄的长度，高度和宽度外均应遵照3.1.3.2中各项规定，以保证获得和500mm X 500 mm规格的磁导汁同等的测量结果不确定度。3. 2 磁带E的损耗曲线磁草E在制作完毕后应测量其损耗，以使用于比总损耗测量结果的计算。磁辄中在实际工作时的磁感应强度范围为1O10mT，测量时在磁钝k绕励磁绕组和

5、感应绕组各25匣，闭合磁路。仿照空载变压器损耗测量方式测量磁极化强度为1O40mT范围内的磁牺损耗，并制成P，(J，)关系曲线或哀格。3.3线图在U理磁辄的中间安装初级(励磁)和次级(感应)线圈，它应绕制在-个无磁性、绝缘性良好的矩形线圈骨架上，并保证在长期使用中不发生形变。对于一个500mm X 500 mm的磁导计，线圈长度应不小于400mmo线圈骨架的基本尺寸如下(见图2), 11，445士2mm; W，510土1mm; ht:5 mm; h2:$.15 mm。线圈绕制方法:i w 萝叫EZ23日16 . dl $， 图2磁导计结构图初级绕组臣数应根据励磁电源的输出电压确定并绕在次级线圈

6、外层，对于500mm X 500 mm磁导叶，可用直径为lmm的漆包线，一层绕400匾，共绕5层，并将5个绕组并联组成初级线圈。为减少初次级线圈之间的漏电，次级线圈臣数应等于初级线圈臣数，并在电路连接时保持两个线圈之间的等电位21 GB/T 13789-92 状态，磁导计次级线圈用lmm漆包线在线圈骨架皂层均匀地绕一层.400陋。3.4 空气磁通补偿用_.空心互感进行次级线圈中的空气磁通补偿，互感的初级和磁导计的初级线圈串联，互感的次级和磁导计的次级线圈反向串联。互感的大小应根据磁导汁的结构计算，并用实验方法进行调整。调整时线圈中不放试样.闭合磁辘，通以lA左右的励磁电流，调整互感次级阻数使得

7、次级回路感应电压小于次级线圈上感应电压的0.1%。4 试样试样尺寸应根据磁导计的尺寸选取，其t主度不得小于磁辄外侧之间的距离。虽然磁辄外的试样部分对测量结果影响甚小，但也不应过长以免影响试样的放入、移动和定位。试样的宽度应尽可能接近磁辄的宽度，为了保证测量准确度，试样宽度应不小子磁辄宽度的60%回试样的宽度应尽可能接近磁辄的宽度，为了保证测量准确度，试样宽度应不小子磁辄宽度的60%回试样要求剪切整齐、平坦，直角性良好，边活无明显毛刺。试样应按产品标准要求，平行或垂直轧制方向剪切，以钢片(带)长边为准，其允许角度偏差为冷轧取向电工钢片(带)士10;冷轧无取向和热轧电工钢片带h士500对于冷轧无取

8、向和热轧电工钢片(带).要求测量平行和垂直轧制方向的磁性能并取其平均结果作为磁性能参数，为此试样必须按磁辄外侧之间的距离切成正方形。边长误差土O.U币。5取样取样应按产品标准的规定进行，样张应对该被检批量产品的磁性能具有充分的代表性，样张选定后推荐的试样剪切方式见图3.6 测量装置a.取1000mm x 1 OOOmm或!100m皿x900 mm试样6.1 基本原理测量装置的基本原理见图b取500mm x 500 mm试样图3试样的剪取试样放入磁导计后闭合磁路，励磁电源调定到规定的频率比如50Hz).逐渐增大励磁电流，直到设定的工作点，测量Mj次级电压的平均值可以计算出励磁场峰值.21R GB

9、/T 13789-92 N .J. N.， H=-+-=-r立.(1) 1. 41m fM 式中，H一-磁场强度峰值.A/m，U，-互感次级感应电压平均值.V，一励磁电流峰值.A，1.-等效磁路*度，m，/ 测试频率.Hz，M-:，感值.H.测量N，上的感应电压平均值可以it算出试佯中的磁极化强度峰值:J=示;A.( 2 ) 式中，J一一磁极化强度峰值.T，U，一一次级感应电压平均值，V，A-i试样的模切面积.m。由此可以得到基本磁化曲线.K. 图4测量装置原理图H, 频率费V，苟蛐值电压者，VA-乎均值电压费w功率茬，A 有理值电班费:M. 空气补偿互感，y，一融导计，N】励磁线圃，N，感应

10、线圈，M，测量磁场用的标睦直属，S幢测试样，凡.K2.Kn民开*-用功率表测量损耗，减去仪表损耗和磁钝损耗便可得试样的损耗，除以试样的有效质量便可得到比总损耗2?I!) GB/T 13789 92 p，=(凡是PY E)/叽. ( 3 ) 式中P，比总损耗，W/kg，Pw 功率表测量结果，W，P，一磁辄的损耗，W，0，-次级感应电压有效值，V，R，-次级回路中仪器的总的输入电阻，l;m，一-式样的有效质量，kg。试样的有效质量可用公式(4)确定:式中，m一-式样的总质量，kg;1，一一试样的长度，m.,ne=m2 . ( 4 ) 通过测量N，上感应电压的有效值和励磁电流的有效值相乘，得试样的视

11、在功率和比视在功率，测量电流的有效值除用图中所示的有效值电流表外，还可以用个精密取祥电阻，用杳效值电压表测量取样电阻上的电压有效值来得到。试样在测量前必须退磁，这可以通过励磁电源把电流升到试样中的励磁场达到5000A/m或者更大一点以后逐渐平稳地把电流降到零来实现。6.2 励磁电源励磁电源要求具有低输出阻抗，足够的功率容量，高的电压，频率稳定度，在测量过程中频率和电压的变化都必须小于0.1%。为了保证磁通正弦条件，必须保持N，上的感应电压为正弦波，最好是保证这个感应电压的波形系数在1.111士0.01以内，这一要求可以用一个电子反馈放大器来实现。电源的容量至少要大于试样的视在功率，对于500m

12、m X 500 mm的磁导计电源的容量要求大于250 VA.对于1000mmX1 000 mm磁导t电源的容量要求大于1000VA. 6.3 平均值电压表由于次级感应电压平均值测量在比总损耗测量中的重要性，装置中所用的平均值电压表准确度等级应尽可能高，其优选的仪器是准确度等级为0.2%的数字电压表，为保证尽可能小的次级负载，其输入电阻应不小于1000 O/V. 可以使用符合准确度和输入电阻要求的作为测量装置输入级的运算放大器。6.4 有效值电压表准确度等级0.5级或者更好。6.5 有效值电流表低内阻，准确度等级1级，用来测量励磁电流有效值，监视比总损耗测量时功率表电流支路不要过载。6.6频率表

13、准确度等级0.1级或者更好。6. 7 功率表功率测量要求-个高灵敏度的低功率因数(cos=0.10.2)功率表，其准确度等级为0.5级或者2,)0 GB!T 13789-92 更好。它的电压支路电阻应不小于200O!V，并且总的电阻大于电抗5000倍。7 测量7.1 测量顺序本标准规定任何磁性能参数的测量都应遵循由退磁状态开始，从低磁极化强度到高磁极化强度，从低频到高频的测量顺序。当所选择的测试点对应的磁极化强度或频率低于前一个测试点时，则应重新退磁。7.2 测量前的准备测量试样长度，误差小于0.1%，测量试样质量，误差小于0.1%，将试样置入磁导计，调准试样位置后闭合磁路。测量前试样应退磁，

14、退磁场应缓慢降低到零固7.3 比总损耗和比视在功率测量7.3.1 电源调节调节电源输出使次级感应电压平均值为D?二4fN，n i A. 0 R, + R, 式中，R , 次级线圈N，和空气磁通补偿互感的次级总的串联电阻，0。试样的截面积由下式给出:( 5 ) A 二-二.(6 ) I,Pm 式中Pm试样的密度，kg!m.通常情况下，平均值电压表指示值乘了常数1.11，汁算时等式中Uz的另一边也应乘以1.111即与该袤的示值对应。试样的密度由生产厂按相应的产品标准提供。7.3.2 读数测量比总损耗时，开起儿，闭合儿，KnKI掷向cd，调整频率，使之偏差小子。1%。逐步增大励磁电流，使平均值电压表

15、的指示按式(5)计算出的设定值，读取有效值电流表读数，根据该读数选择并调整好功率表电流量程，随后闭合孔，开启凡，微调励磁电流，使平均值电压表指示到设定值，随后读取功率表和有效值电压表读数。测量比视在功率时，闭合凡，儿，开启儿，K，掷向cd，调节励磁电流，使平均值电表指示到设定值，然后独取电流表和有效值电压表i主数。7.3.3 比总损耗计算首先，计算试样的总损耗N ,_ Oi P，玩儿一丢了.( 7 ) 式中，Pw 功率表测量结果，W.式中O2在符合本标准规定的磁通波形正弦条件，即波形系数FI.111士0.01时，可以1.111XU2代251 GB/T 13789-92 替。磁辄损耗对测量结果的

16、影响计入等效磁路长度中，故在式(7)中没有这-项。试样的比总损耗P，为P , P， .,. ( 8 ) mm 式中，P，一为按式(4)计算出来的总损耗.W;lm 等效磁路长度.m.7.3.4 波形因数修正测量时应保持磁通p次级感应电压波形正弦，在特殊情况下，当波形系数次级感应电压有效值与平均值的比偏离1.111且不超出:1:0.05时，应当引入波形困数修正。用式(6)可以得到精确的己修正过的比总损耗值. ( 9 ) 用下面近似公式也可以得到足够准确的结果z战=h(AIlp，计入波形失真修正量时的比总损耗P.为2P , P，-寸A=刊(1-2e叫(注盖)阳沪异P. . .,. . . . . .

17、叫11) 式中，.P，一波形失真修正量.W/kg;P，一按(8)式求得的试样的比总损耗.W/kg;P，考虑波形修正后的比总损耗.W/kg;eP，IP恳一一涡流在比总损耗中占的比例;。-hE一磁滞损能在比总损耗中占的比例，俨(是1. lll) 波形失真系数，其中矶和V，7g次级感应电压的有效值和平均值。式(0)中的系数e通常用改变频率的方法进行测量。测量时频率改变量不能太小，但也不应超出测量点频率的一半或工倍。一般情况下在频率为5060Hz时可以使用表I和表2所示的值。2九1GB!T 13789-92 表1冷轧电工钢片(带的系数e的数值厚度，町、m材料测量方式0.30 0.35 0.50 0.7

18、0 e 愤纵向平均0.20 。.300.40 无取向全纵向0.25 0.35 0.45 取向全纵向。.500.60 表2热轧电工钢片(带)的系数e的数值厚度，1m 硅吉量，% 测量方式0.35 0.50 1. 00 e 0.80-1. 80 0.50 。.201. 81-2. 80 横纵向平均2.81-3.80 0.30 0.20 3.81-4.50 0.35 比总损耗的最终结果应保留三位有效数字。7.3.5 比视在功率计算试样的比视在功率由下式计算S, =, x a战)(在)式中，, 初级电流有效值.Ao7.4 交流磁化曲线测量7. 4. 1 电源调节闭合孔，儿，先将比掷向ab，使平均值电压

19、表接到M，次级，调节电源输出使M，l次输出电压平均值为gU m =叫剖(d刮8. ( 13 ) 式中:R. 平均值电压表输入电阻，也Rm一一-M，的次级电阻，00如果平均值电压表的示值已乘以1.111，则式(13)的右边也应乘以1.111即与该表的示值对应。2.)3 GB/T 14453-93 天平a称量试样质量，感量不大于0.001g. 热电偶z在变温试验中用来测量试样温度z温度不高于1200C时，测量精度应达土2C，1200C以主应达士5C。5.2 测量装置可在不同温度下完成弹性模量检测的共振测试装置示意图如图2所示。用数字频率计来完成引致试样共振的振荡器输出频率的精确测定。依功能的不同，

20、换能器分为激励器与拾振器两种;以选频放大器内附的交流电压表检测共振信号。在变温测量中，需要以李沙育图形来判断虚假共振，此时应将振荡器与放大器的输出分别供给示波器的水平与垂直偏转板。5.2.1 振荡器因2挠曲共振测试装置l加热炉.2试样.3频率计，4搁告忏，5一撮荡器86 激励换能器，7 拾报换能器，8 探针，9 示波器;10 放大器，11毫伏吨在20-100Hz范围内有连续可变的频率输出，在任一确定位置上频率漂移应好于0.1Hz/min，其输出功率应保证所用激励换能器能够激发几何尺寸在规定范围内的任何试祥。5.2.2 数字频率计可用于振动周期测量的计数式频率计，测量误差不大于士0.1Hz.晶体

21、稳定度应不低于10-/d量缀。5.2.3 换能器5.2. 3. 1 在所检测的试样频率变化范围内，激励器的输出功率损失应不大于3dB，拾振器应具有尽可能好的频率响应。5.2. 3. 2 一般可用压电式换能楞，建议利用附有屏敲罩的铁酸锁或错铁酸铅压电陶瓷。压电陶瓷与精合杆间充填锡等介质以尽可能消除能量损麓，5. 2.3.3 室温下作为共振模式与级次鉴别府的探针可利用改装后的晶体唱头。5.2.4搞合杆在测试温度范围内应有足够的刚性，支撑试样的搞合杆及支杆端部可具有叉形、圆形等形状;若将换能器及其捐合杆置于试样上方，应注意消除附加质量对试样共摄的影响。5.2.5 放大器其输入阻抗应与拾振换能器的阻抗匹配，频率响应范围应满足测试要求，对共振信号的测试灵敏度不低于1Vo推荐以锁定放大器来完成拾振信号的选频放大与测量囚5.2.6 示波器频率响应范围及灵敏度应满足测试要求的通用示波嚣。258 GB/T 13789-92 使用符合本标准的测量装置，并在获得上述确实的计量保证以后，比总损耗测量结果的不确定度为(1l. 5)%.磁极化强度为1%.磁场强度和比视在功率为(23)%。附加说明g本标准由中华人民共和国冶金工业部提出。本标准由中国计量科学研究院、冶金部钢铁研究总院和河南省安阳钢铁公司负责起草.本标准主要起草人瞿清昌、吕包苓、X1J京训。255