DIN IEC 60404-3-2010 Magnetic materials - Part 3 Methods of measurement of the magnetic properties of electrical steel strip and sheet by means of a single sheet tester (IEC 60404-.pdf

1、Mai 2010DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 15DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 17.220

2、.20; 29.030!$:P“1582345www.din.deDDIN IEC 60404-3Magnetische Werkstoffe Teil 3: Verfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften vonElektroband und -blech mit Hilfe eines Tafelmessgertes(IEC 60404-3:1992 + A1:2002 + A2:2009)Magnetic materials Part 3: Methods of measurement of the magnetic pro

3、perties of electrical steel strip andsheet by means of a single sheet tester (IEC 60404-3:1992 + A1:2002 + A2:2009)Matriaux magntiques Partie 3: Mthodes de mesure des caractristiques magntiques des bandes et tlesmagntiques en acier laide de lessai sur tle unique (CEI 60404-3:1992 + A1:2002 + A2:2009

4、)Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 10280:2007-04www.beuth.deGesamtumfang 24 SeitenDIN IEC 60404-3:2010-05 2 Inhalt Seite1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen .4 3 Allgemeine Grundlagen5 3.1 Grundzge des Verfahrens 5 3.2 Messeinrichtung .5 3.3 Luf

5、tflusskompensation6 3.4 Probe 6 3.5 Leistungsquelle.7 4 Bestimmung der spezifischen Ummagnetisierungsverlustleistung 7 4.1 Grundzge des Messverfahrens 7 4.2 Messeinrichtung .7 4.3 Ausfhrung der Messung der spezifischen Gesamtverluste8 5 Bestimmung der magnetischen Feldstrke, Magnetisierungsstromstrk

6、e und spezifischen Scheinleistung 10 5.1 Grundzge des Messverfahrens 10 5.2 Messeinrichtung .10 5.3 Ausfhrung der Messung .11 5.4 Bestimmung der Kenngren 11 5.5 Vergleichprzision 13 Anhang A (normativ) Gesichtspunkte bei der Herstellung der Joche16 Anhang B (informativ) Kalibrierung der Messapparatu

7、r in Bezug auf den Epsteinrahmen.17 Anhang C (informativ) Die Beziehung von Epstein- zu SST-Werten bei kornorientiertem Elektroband und -blech.18 Anhang D (informativ) Digitales Abtastverfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften .21 Literaturhinweise.24 Bild 1 Schematische Darstellung des

8、 Prfgerts 14 Bild 2 Jochmae 14 Bild 3 Schema der Verbindungen der 5 Spulen der Primrwicklung.14 Bild 4 Schaltung fr die Bestimmung der spezifischen Ummagnetisierungsverlustleistung .15 Bild 5 Schaltung zur Messung des Effektivwerts der Magnetisierungsstromstrke 15 Bild 6 Schaltung zur Messung des Sc

9、heitelwerts der magnetischen Feldstrke 15 Bild C.1 Epstein-SST-Umwandlungsfaktor P fr kornorientierten Werkstoff als Funktion der magnetischen Polarisation J 20 Bild C.2 Epstein-SST-Umwandlungsfaktor HS fr kornorientierten Werkstoff als Funktion der magnetischen Polarisation J 20 Tabelle C.1 Epstein

10、-SST-Umwandlungsfaktoren P und HS fr kornorientiertes Material im Polarisationsbereich 1,0 T bis 1,8 T .19 DIN IEC 60404-3:2010-05 3 Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN IEC 60404-3:2009-06. Fr diese Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 171 Magnetische Legierungen und Stahl“ de

11、r DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) b

12、ezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutsc

13、hen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Die nderungen wurden eingearbeitet und d

14、urch einen senkrechten Strich am linken Seitenrand im Text gekennzeichnet. nderungen Gegenber DIN EN 10280:2007-04 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) die normativen Verweisungen wurden berarbeitet; b) der Normtitel wurde gendert; c) die Bezeichnung des Abschnitts 4.3 wurde genauer formuliert;

15、 d) ein informativer Anhang D Digitales Abtastverfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften“ wurde hinzugefgt. Frhere Ausgaben DIN EN 10280: 2001-06, 2007-04DIN IEC 60404-3:2010-05 4 Magnetische Werkstoffe Teil 3: Verfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Elektroband und

16、-blech mit Hilfe eines Tafelmessgertes 1 Anwendungsbereich Diese Norm beschreibt die allgemeinen Grundzge und die technischen Einzelheiten der Messung der magnetischen Eigenschaften von Elektroband und -blech mit Hilfe eines Tafelmessgertes. Dieser Teil von IEC 60404 ist im Bereich technischer Frequ

17、enzen auf folgende Flle anzuwenden: a) Kornorientiertes Elektroband und -blech bei Flussdichtewerten zwischen 1,0 T und 1,8 T zur Messung der spezifischer Ummagnetisierungsverlustleistung; der spezifischer Scheinleistung; des Effektivwerts der magnetischen Feldstrke. bei Scheitelwerten der magnetisc

18、hen Feldstrke bis zu 1 000 A/m zur Messung des Scheitelwerts der magnetischen Polarisation; des Scheitelwerts der magnetischen Feldstrke. b) Nichtkornorientiertes Elektroband und -blech bei Flussdichtewerten zwischen 0,8 T und 1,5 T zur Messung der spezifischen Ummagnetisierungsverlustleistung; der

19、spezifischen Scheinleistung; des Effektivwerts der Magnetisierungsstromstrke. bei Scheitelwerten der magnetischen Feldstrke bis zu 10 000 A/m zur Messung des Scheitelwerts der magnetischen Polarisation; des Scheitelwerts der magnetischen Feldstrke. Das Tafelmessgert ist anwendbar auf Tafelproben von

20、 Elektroband und -blech jeder Qualitt. Die magne-tischen Kennwerte werden bei einer sinusfrmigen induzierten Spannung fr festgelegte Scheitelwerte der magnetischen Polarisation und eine festgelegte Frequenz bestimmt. Die Messungen werden durchgefhrt bei einer Umgebungstemperatur von 23 C 5 C an Prob

21、en, die vor-her abmagnetisiert wurden. ANMERKUNG In dieser Norm wird durchgehend die Gre magnetische Polarisation“ verwendet, wie sie in IEC 60050-(901) festgelegt ist. In einigen Normen der Reihe 60404 wird die Gre Magnetische Flussdichte“ verwendet. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten

22、 Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Ver-weisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 60050-221, International Electrotechnical V

23、ocabulary Part 221: Magnetic materials and components IEC 60404-2, Magnetic materials Part 2: Methods of measurement of the magnetic properties of electrical steel strip and sheet by means of an Epstein frame DIN IEC 60404-3:2010-05 5 3 Allgemeine Grundlagen 3.1 Grundzge des Verfahrens Die Probe bes

24、teht aus einer Elektroblechprobe und wird in den Innenraum zweier Wicklungen eingebracht: einer ueren Primrwicklung (Magnetisierungswicklung); einer inneren Sekundrwicklung (Spannungsmesswicklung). Den Flusspfad schlieen zwei identische Joche, deren Querschnitt sehr gro ist im Vergleich zu dem der P

25、robe (siehe Bild 1). Um die Wirkung des Drucks auf die Probe mglichst gering zu halten, muss das obere Joch mit einer Auf-hngvorrichtung versehen sein, mit der ein Teil der Gewichtskraft nach 3.2.1 kompensiert wird. Es muss dafr gesorgt werden, dass Temperaturnderungen unterhalb solcher Werte bleibe

26、n, die wahr-scheinlich mechanische Spannungen in der Probe auf Grund von thermischer Ausdehnung oder Kontraktion zur Folge htten. 3.2 Messeinrichtung 3.2.1 Joche Jedes der U-frmigen Joche ist aus isolierten Blechen von kornorientiertem Siliziumeisen oder einer Nickel-Eisen-Legierung hergestellt. Es

27、muss einen niedrigen magnetischen Widerstand aufweisen, und die spezi-fische Ummagnetisierungsverlustleistung darf nicht grer als 1,0 W/kg bei 1,5 T und 50 Hz sein. Es muss in bereinstimmung mit den im Anhang A genannten Anforderungen hergestellt werden. Um die Wirkung von Wirbelstrmen zu vermindern

28、, und damit sich eine homogenere Flussverteilung ber das Innere der Joche einstellt, mssen diese aus einem Schnittbandkern bestehen oder aus einem verkleb-ten Stapel von Blechen, der an den Ecken eine wechselweise berlappende Verbindung hat (siehe Bild 1). Die Breite der Polflchen muss 25 mm 1 mm be

29、tragen. Die beiden Polflchen jedes Jochs mssen innerhalb von 0,5 mm in einer Ebene liegen, und der Spalt zwischen sich gegenberliegenden Polflchen darf an keinem Punkt 0,005 mm berschreiten. Auerdem mssen die Joche biegesteif sein, damit keine mechanischen Spannungen in der Probe entstehen. Die Hhe

30、der Joche muss jeweils zwischen 90 mm und 150 mm liegen. Jedes Joch muss eine Breite von 500 mm und ein Innenma von 450 mm 1 mm haben (siehe Bild 2). 55+ANMERKUNG Andere Jochabmae drfen benutzt werden, wenn nachgewiesen werden kann, dass die Ergebnisse vergleichbar sind. Es muss eine nichtleitende,

31、unmagnetische Auflageflche zwischen den senkrechten Schenkeln der Joche angebracht sein, auf der die Probe legt. Diese Auflageflche muss zentriert sein und in der Ebene der Polflchen liegen, so dass die Probe, ohne jeden Luftspalt, direkten Kontakt mit den Polflchen hat. Das Oberjoch muss nach oben

32、bewegt werden knnen, um das Einfhren der Probe zu ermglichen. Nach dem Einfhren der Probe muss das Oberjoch wieder genau nach dem Unterjoch ausgerichtet werden. Die Aufhngung des Oberjochs muss ermglichen, einen Teil der Gewichtskraft zu kompensieren, so dass sich auf die Probe eine Kraft zwischen 1

33、00 N und 200 N ergibt. ANMERKUNG Die quadratische Form der Joche wurde gewhlt, um bei nichtkornorientiertem Material mit nur einer Probe messen zu knnen. Durch Drehen der Probe um 90 ist es mglich, die Kennwerte in Walzrichtung und senkrecht dazu zu bestimmen. DIN IEC 60404-3:2010-05 6 3.2.2 Wicklun

34、gen Die Primr- und Sekundrwicklungen mssen mindestens 440 mm lang sein, und sie mssen auf einen nichtleitenden, unmagnetischen rechtwinkeligen Spulenkrper gewickelt werden. Der Spulenkrper muss fol-gende Mae besitzen: Lnge: 445 mm 2 mm; innere Weite: 510 mm 1 mm; innere Hhe: mm; 0-25mm Hhe: 15 mm. D

35、ie Primrwicklung kann bestehen aus: entweder fnf oder mehr parallel geschalteten und zusammen die ganze Lnge (siehe Bild 3) ausfllenden Wicklungen derselben Abmessungen und mit derselben Anzahl von Windungen. Zum Beispiel kann bei fnf Wicklungen jede Wicklung aus 400 Windungen von in fnf Lagen gewic

36、keltem Kupferdraht von 1 mm Durchmesser bestehen; oder einer kontinuierlich und gleichmig gewickelten, die ganze Lnge einnehmenden Einzelwicklung. Zum Beispiel kann diese Wicklung aus 400 Windungen von ein- oder mehrlagig gewickeltem Kupferdraht von 1 mm Durchmesser bestehen. Die Anzahl der Windunge

37、n der Sekundrwicklung hngt von den Kenndaten der Messgerte ab. 3.3 Luftflusskompensation Die Wirkung des Luftflusses muss kompensiert werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Gegeninduk-tivitt erreicht werden. Die Primrwicklung der Gegeninduktivitt wird mit der Primrwicklung des Tafelmess-ge

38、rts in Reihe geschaltet, whrend die Sekundrwicklung der Gegeninduktivitt mit der Sekundrwicklung des Tafelmessgerts gegensinnig in Reihe geschaltet wird. Die Abstimmung des Wertes der Gegeninduktivitt muss auf folgende Weise geschehen: Wenn durch die Primrwicklung des Tafelmessgerts, in das keine Pr

39、obe eingeschoben ist, ein Wechselstrom fliet, dann darf die zwischen den nicht verbundenen Spulenausgngen der Sekundrwicklungen gemessene Spannung nicht grer sein als 0,1 % der an der Sekundrwicklung des Tafelmessgerts allein gemessenen Spannung. Damit ist der Mittelwert der gleichgerichteten Spannu

40、ng, die in die kombinierte Sekundrwicklung induziert wird, proportional zum Scheitelwert der magnetischen Polarisation in der Probe. 3.4 Probe Die Lnge der Probe darf nicht weniger als 500 mm betragen. Wenngleich der Teil der Probe, der auerhalb der Polflchen liegt, keinen groen Einfluss auf die Mes

41、sung hat, so darf dieser Teil nicht lnger sein als fr das Einlegen und Herausnehmen der Probe notwendig. Die Probe muss so breit wie mglich, sie darf aber hchstens so breit wie die Joche sein. Zugunsten grtmglicher Genauigkeit darf die Probenbreite nicht kleiner als 60 % der Jochbreite sein. Die Pro

42、be muss ohne berhhten Grat oder mechanische Verformung geschnitten werden. Die Probe muss eben sein. Beim Schneiden der Probe dient die Kante des Mutterbands als Bezugsrichtung. Fr den Winkel zwischen der Walzrichtung und der Schnittrichtung sind folgende Toleranzen erlaubt: 1 fr kornorientiertes Bl

43、ech; 5 fr nichtkornorientiertes Blech. Fr nichtkornorientiertes Blech mssen zwei Proben geschnitten werden, eine parallel und die andere senk-recht zur Walzrichtung, es sei denn, die Probe ist quadratisch, dann ist nur eine Probe erforderlich. DIN IEC 60404-3:2010-05 7 3.5 Leistungsquelle Die Leistu

44、ngsquelle muss eine niedrige Ausgangsimpedanz haben und muss in Spannung und Frequenz sehr stabil sein. Whrend der Messung sind die Spannung und die Frequenz innerhalb von 0,2 % stabil zu halten. Zustzlich muss die Schwingungsform der Sekundrspannung so sinusfrmig wie mglich gehalten werden. Es ist

45、anzustreben, den Formfaktor der Sekundrspannung innerhalb von 1 % von 1,111 zu halten. Dies kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden, zum Beispiel mit Hilfe eines elektronischen Verstrkers zu-sammen mit einer Regelschleife. 4 Bestimmung der spezifischen Ummagnetisierungsverlustleistung 4.1 Grund

46、zge des Messverfahrens Das Tafelmessgert mit der Probe stellt einen Transformator ohne Last dar, dessen Ummagnetisierungsver-lustleistung in der in Bild 4 gezeigten Schaltung gemessen wird. 4.2 Messeinrichtung 4.2.1 Spannungsmessung ANMERKUNG Fr die Anwendung digitaler Verfahren siehe Anhang D. 4.2.

47、1.1 Gleichrichtwert-Spannungsmessgert Der Gleichrichtwert der Sekundrspannung des Tafelmessgerts muss mit einem Gleichrichtwert-Spannungsmessgert gemessen werden. Vorzugsweise ist ein Digitalspannungsmessgert mit einer Mess-unsicherheit von 0,2 % zu verwenden. ANMERKUNG Messgerte dieses Typs sind bl

48、icherweise in Gleichrichtwerte multipliziert mit 1,111 skaliert. Die Belastung des Sekundrkreises muss so klein wie mglich sein. Folglich sollte der Innenwiderstand des Gleichrichtwert-Spannungsmessgerts mindestens 1 000 /V betragen. 4.2.1.2 Effektivwert-Spannungsmessgert Es muss ein auf Effektivwerte ansprechendes Spannungsmessgert benutzt werden. Vorzugsweise ist ein Digitalspannungsmessgert mit einer Messunsicherheit von 0,2 % zu verwenden. 4.2.2 Frequenzmessung Ein Frequenzmessgert mit einer Messunsicherheit von 0,1 % ist zu benutzen. ANMERKUNG Fr die Anwendung digita