路径: 主页 > GB/T > 第432页 > GB/T 3655-2022 | 标准编号 | GB/T 3655-2022 (GB/T3655-2022) | | 中文名称 | 用爱泼斯坦方圈测量电工钢带(片)磁性能的方法 | | 英文名称 | Methods of measurement of the magnetic properties of electrical steel strip and sheet by means of an epstein frame | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H21 | | 国际标准分类 | 77.404.99 | | 字数估计 | 30,364 | | 发布日期 | 2022-10-12 | | 实施日期 | 2022-10-12 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 3655-2008 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 3655-2022: 用爱泼斯坦方圈测量电工钢带(片)磁性能的方法
GB/T 3655-2022 英文名称: Methods of measurement of the magnetic properties of electrical steelstrip and sheet by means of an epstein frame
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 3655-2008
用爱泼斯坦方圈测量电工钢带(片)
磁性能的方法
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件规定了用爱泼斯坦方圈测量电工钢带(片)磁性能的通则和技术细节。
本文件适用于晶粒取向和晶粒无取向电工钢带(片)频率上限为400Hz的交流磁性能的测量及直
流磁性能的测量。
爱泼斯坦方圈适用于测量由各级别电工钢带(片)制取的试样。其交流磁性能的测定是在给定的磁
极化强度峰值(或磁场强度的峰值)和给定的频率及正弦感应电压下进行的。
测量在环境温度(23±5)℃下进行,测量前试样先退磁。更高频率下的测量按照GB/T 10129的
规定进行。
注1:可以参照本文件,在其他环境温度(如150℃)使用合适的爱泼斯坦方圈进行测试,并在检测报告中注明相关
的温度。
注2:本文件所使用的“磁极化强度”按照IEC 60050(221)中的定义。在IEC 60404系列的某些标准中,有使用“磁
通密度”的情况。两者所指物理量的含义一致。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
3 术语和定义
GB/T 2900.60和GB/T 9637界定的术语和定义适用于本文件。
4 交流测量的通则
4.1 25cm爱泼斯坦方圈法的原理
25cm爱泼斯坦方圈由初级线圈、次级线圈和作为铁芯的试样组成,它形成一个空载的变压器,其
交流特性按照以下描述的方法进行测量。
4.2 试样
试样的样片用双搭接接头方式(见图1)装成一个方框,并形成长度和横截面积都相等的四束。样
片应按照GB/T 17951.2、GB/T 2521.1、GB/T 2521.2等要求制取。
样片应使用不产生明显边缘毛刺的方法剪切,如果有要求,应根据相关的产品标准进行热处理。样
片应满足下列尺寸要求:
---宽度:b=30mm±0.2mm;
---长度:280mm≤l≤320mm。
样片长度的公差为±0.5mm。
当要沿轧制方向或垂直轧制方向剪切样片时,应以母板的轧制方向为参考。
对于规定方向和实际剪切方向之间的角度,应满足下列公差要求:
---对于晶粒取向电工钢片为±1°;
---对于晶粒无取向电工钢片为±5°。
样片应平直。测量应在无附加绝缘的情况下进行。
组成试样的样片数应是4的整数倍,并且符合相关的产品标准规定。对于长度为280mm的试
样,试样的有效质量至少为240g,见式(1)。
4.3 25cm爱泼斯坦方圈
25cm爱泼斯坦方圈(以下简称“爱泼斯坦方圈”)应由4个线圈组成,构成试样的样片插入其中(见图2)。
爱泼斯坦方圈应包含一个用于空气磁通补偿的互感线圈。
支撑线圈的绕组骨架由硬的绝缘材料制成,如酚醛树脂纸板。绕组骨架具有矩形横截面,常规爱泼
斯坦方圈一般内部宽度为32mm、内部高度推荐约为10mm。为了自动装卸试样的方便也可采用较大
尺寸,其内部宽度可为32mm~35mm,内部高度为10mm~30mm。所采用的方圈尺寸应在检测报
告中注明。
注:不采用上述常规爱泼斯坦方圈测量的结果可能存在差异,相关方宜予以关注。
线圈安装在一个绝缘的无磁性的底板上,形成一个方框(见图2)。由样片的内缘形成的正方形边
长为220+1 0mm(见图2)。
4个线圈的各初级绕组应串联,各次级绕组也应串联。初级和次级线圈的匝数应与电源、测量仪器
和频率的特定条件匹配。
注1:常规使用的线圈总匝数宜为700匝或1000匝。
注2:一般采用以下特性的绕组:
---总匝数:N1=700,N2=700;
---初级绕组(外层):四个线圈各用标称截面积约为1.8mm2 的双股铜线并排密绕三层,计175匝;
---次级绕组(内层):四个线圈各用标称截面积为0.8mm2 的单股铜线绕一层,计175匝。
磁回路有效磁路长度lm,按约定取0.94m。因此,有效质量ma,即待测试样的磁性有效质量,按式
(1)计算:
4.4 空气磁通补偿
空气磁通补偿的互感线圈放置在4个线圈所围空间的中心,其轴线垂直于4个线圈轴线构成的平
面。互感线圈的初级绕组应与爱泼斯坦方圈的初级绕组串联,互感线圈的次级绕组应与爱泼斯坦方圈
的次级绕组反方向串联(见图3)。
互感值应按以下方式调节,当爱泼斯坦方圈中无试样时,在初级绕组中通一交流电流,使在次级绕
组非公共端间测量的电压不大于爱泼斯坦方圈次级绕组本身电压的0.1%。
这样,在串联次级绕组中感应电压整流后的平均值正比于试样中磁极化强度的峰值。
4.5 电源
电源应具有低内阻和高度稳定的电压和频率。在测量时,电压和频率应保持恒定在±0.2%之内。
对于比总损耗、比视在功率和磁场强度的有效值测量,次级电压的波形因数应在±1%之内(1.111
为基准)。
需要用两个电压表来测量次级电压的波形因数,一个用于测量次级电压的有效值,一个用来测量次
级电压整流后的平均值。
注1:可以用几种方式达到要求,例如使用一个电子控制的电源或负反馈电源放大器。次级电压的波形因数是其有
效值与整流平均值之比。
注2:次级感应电压的波形可用一个示波器来检验,以确保只存在基波分量。
4.6 电压测定
4.6.1 平均值电压表
应使用具有整流后平均值测量准确度为±0.2%或更好的电压表,内阻不小于1000Ω/V。
注:优先使用的仪表是数字电压表,对于数字采样法的应用,见附录C。
4.6.2 有效值电压表
应使用具有有效值测量准确度为±0.2%或更好的电压表,内阻不小于1000Ω/V。
注:优先使用的仪表是数字电压表,对于数字采样法的应用,见附录C。
4.6.3 峰值电压表
应使用具有峰值测量准确度为±0.2%或更好的电压表,内阻不小于1000Ω/V。
注:优先使用的仪表是数字电压表,对于数字采样法的应用,见附录C。
4.7 频率测量
应使用具有准确度为±0.1%或更好的频率计。
注:对于数字采样法的应用,见附录C。
4.8 功率表
应使用在实际功率因数和波形因数下准确度为±0.5%或更好的功率表。
注:对于数字采样法的应用,见附录C。
功率表电压回路的直流电阻至少应为电抗的5000倍,除非功率表对电抗进行了补偿。
如果电路里包含电流测量仪表,在调节次级电压和测量损耗时,该仪表应短路。
5 比总损耗的测量步骤
5.1 测量的准备
爱泼斯坦方圈和测量设备应按图3连接。
称量试样,称量误差在±0.1%以内。称量后,样片应在拐角处按双搭接方式叠放在爱泼斯坦方圈
中,在方圈的每一分支中样片的数目相同,使所形成的内缘正方形边长为220+1 0mm。当样片按半数是
平行于轧制方向和半数是垂直于轧制方向剪切时,轧制方向剪切的条片应插入方圈的两个相对的分支
里,而那些垂直于轧制方向剪切的样片插入另外两个分支里。应注意确保在搭接部分片与片之间的空
气间隙尽可能小。允许在每个搭接角处垂直于样片的搭接面施加一个大约1N的力。
待测试样应在一个初始磁场高于先前测试磁场的退磁场下,逐渐降低交流磁场进行退磁。
注1:对于数字采样法的应用,见附录C。
注2:本文件的技术要求并不能完成保证设备的状态,宜对设备进行确认和校准(见附录D)。
5.2 电源的调节
电源的输出应缓慢增加,同时观察初级回路的电流表,确保功率表电流回路不过载,直到爱泼斯坦
方圈次级电压整流后的平均值 U2 达到预定值。 U2 预定值由所要求的磁极化强度值通过式(2)
计算:
5.3 功率的测量
初级回路的电流表应短路,必要时重新调节次级电压。应按4.5的内容测定次级电压的波形因
数,然后记录功率表的读数。
5.4 比总损耗的计算
功率表测量的功率Pm 包含了次级回路中仪表的损耗。因此,试样的总损耗功率Pc 应按式(4)
计算:
5.5 比总损耗测量的再现性
使用本章叙述的方法所得到结果的再现性用相对标准偏差表示,磁极化强度在晶粒取向电工钢的
测量不大于1.7T时,和晶粒无取向电工钢的测量不大于1.5T时,均为1.5%。
对于较高磁极化强度下的测量,预计其相对标准偏差将增大。
6 磁极化强度峰值、磁场强度有效值、磁场强度峰值、比视在功率的测定
6.1 试样
试样与4.2要求一致。
6.2 测量
6.2.1 磁极化强度的峰值J^
磁极化强度的峰值应按照第5章叙述的内容,以测量的次级电压整流后的平均值按式(2)计算
得到。
6.2.2 磁场强度的有效值
磁场强度的有效值应由图4所示回路中的有效值电流表测量的电流有效值计算得出。另一种方法
应使用一个典型值为0.1Ω~1Ω,准确度为0.1%的精密电阻,接入电路取代电流表,再按照4.6的要
求,用一只能测量有效值的电压表测量这个电阻上产生的电压。频率应按需求值设置。根据式(2)调节
爱泼斯坦方圈的次级电压,使磁极化强度的峰值达到设定值。测量并记录电流的有效值。磁场强度的
有效值应按式(6)计算得出:
6.2.3 磁场强度的峰值
磁场强度的峰值应由励磁电流的峰值I^1 得出,用图5所示的峰值电压表,通过测量一个准确度为
0.1%的已知阻值的精密电阻R 上的电压降计算得到。对于这个测量,次级电压的波形因数允许超过
规定值(见4.5)。
6.2.4 比视在功率
对于设定的磁极化强度和频率值,测量相应的励磁电流(见6.2.2)和爱泼斯坦方圈次级电压的有效
值。电压有效值的测量应使用符合4.6要求的电压表,在爱泼斯坦方圈的次级绕组的两端测得。
比视在功率由式(9)给出:
6.3 再现性
使用本章叙述的方法所得到结果的再现性基本上取决于使用的测量仪表的准确度和测量设备需关
注的物理细节。当所用仪表的准确度为±0.5%或更好时,测量结果的再现性用相对标准偏差表示,约
为2%,而比视在功率的再现性用相对标准偏差表示,范围在不小于2%(对低于磁化曲线膝点的磁极化
强度值)且不大于7%(对于接近饱和的磁极化强度值)。
7 直流测量的通则
7.1 25cm爱泼斯坦方圈法的原理
25cm爱泼斯坦方圈由初级线圈、次级线圈和作为铁芯的试样组成,它形成一个空载的变压器,其
直流特性按照以下描述的方法进行测量。
7.2 试样
试样与4.2要求一致。
7.3 25cm爱泼斯坦方圈
25cm爱泼斯坦方圈的结构要求与4.3一致。
7.4 空气磁通补偿
空气磁通补偿的要求与4.4一致。
7.5 电源
电源应提供能够产生所要求的最大磁场强度的额定电流。其波纹系数应小于1%,并且电流的稳
定性应使所产生的相对磁通量的变化不大于0.2%。
7.6 设备准确度
7.6.1 磁通积分器
应使用准确度为±0.3%或更好的磁通积分器。
注:磁通积分器参照GB/T 13012。
7.6.2 电流表
应使用准确度为±0.2%或更好的电流表。
8 直流磁极化强度的测定
8.1 测量的准备
爱泼斯坦方圈和测量设备应按图7连接。
试样按照5.1所述内容进行称量并装入爱泼斯坦方圈。
试样应进行退磁,即在不断降低的交流磁场下退磁,或在爱泼斯坦方圈的初级线圈中通一逐渐减小
并换向的直流电流进行退磁,换向的频率约为每秒钟两次。退磁电流产生的磁场强度的初始值应比先
前测量所用的磁场强度高。
试样的横截面积应按式(3)计算。
8.2 磁极化强度的测定
按图7所示,不连续的磁极化强度值可以在相应的磁场强度下测得,或通过一系列不连续值得到磁
化曲线。也可以采用连续测量的方法,如图8所示,将一个校准的四端电阻与爱泼斯坦方圈的磁化线圈
串连,电压的接线端与X-Y记录仪的X输入端相......
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