1、中华人民共和国国家标准电工钢片（带）中频磁性能测量方法Methods of measurement of mag酣ticproperties of n国E配ticsteel sheet and strip at medium freq配，ciesUDC 俑.1441 :621.317.4 :621.3 GB 10129-88 本标准参照采用！EC68 （中央）89电工钢片（带）中频磁性能测量方法。1 主题内容与适用范围本标准规定了用功率表、电压表、电流表和电桥测量电工钢片带）的比总损耗、比视在功率、磁感应强度、电感磁导率和振幅磁导率。本标准适用于在400tooooHz，感应电压波形正弦、环境温
2、度为23 5、相对湿度小于80%时电工钢片（带交流磁性能测试。2 假要求2. 1 考虑到本标准中采用了若干约定，如等效磁路长度、有效质量系数等，同时测量；总的误差与构成装置的仪器设备、环境条件、材料和测量点等多种因素有关，要得到一个综合误差分析结果是困难的。因此，本标准采用一个经验值“重复件”来表示符合本标准规定各独立装置测量结果的一致程度。2.2 可以采用其他类型的试验装置和试验方法来测量上述磁参数，如有争议以本标准规定的方法为准。第一篇用功率表、电压表、电流表和25cm爱泼斯坦方圈测量电工钢比总损耗、比视在功率、磁感应强度和振幅磁导率3 测量原理具有初级绕组和次级绕组的25Cm爱泼斯坦方圈
3、（以下简称25cm方圈）和作为试样的铁芯构成一个无载变压器。用功率表拥量比总损耗，用电压表和电流表测量比视在功率、磁感应强度和振幅磁导率。图l为测量原理示意图。中华人民共和国冶金工业部18812 01批准1 9”。101实施191 ,. 试样GB 10129一”At. , K, K, Ro 图l测量原理示意图E磁化电源，M，一空气磁通补偿豆感，（A）一有放值电流表$频率计，功率表，f均值电压表，C一有效值电压表，。峰值电压表，E,2scm方圃，Ki儿飞、K, 开关，R府一精密电阻4.1 试样按有关技术标准规定取样。4.2 试样剪切规格z宽300.2mm，长（280305）士o.smm，要求试样
4、平坦，整齐，四角直角性好，边缘无明显毛刺。试样条片应按有关技术标准要求半行或垂直轧制方向剪切。以钢带片长边为准，其允许角度偏差为z取向钢片（带） l 0 无取向钢片带） 5 4.8 试样总片数应是4的整数倍，其总质量不少于200g，对于热轧和冷轧无取向电工钢片（带，半数条片垂直于车L向，另半数条片乎行于轧向，并各自分为两组分别放入方圈相对的两个螺线管中，冷轧取向电工钢片（带所有条片均取平行于轧ftjlj方向，每个螺线管中放人总数的tI 4条片，方圈中的试样以双搭接形式豆相搭接，见图且，紧靠方圈螺线管内侧构成一正方形闭合磁路，在磁路四角搭接处可施加大约tN的压力。图2试样条片的相互联接一双搭接示
5、意图192 GB1012-88 5 测量设备和仪器5.1 25cm方圈5.1.1 25C m方圈由4个结构完全相同的内框架截面为矩形的螺线管构成。螺线管的线圈框架用厚度为1.6mm坚硬的无磁性绝缘材料制作。它的内侧矩形截面尺寸为宽32mm，高5mm。螺线管安装在一个无磁性的绝缘材料制l作的基平面上。安装时保证4个螺线管处于同一水厅面内，两相邻螺线管相互垂直，交角为90 0.5。，当试样紧靠螺线管框架内侧时构成内边长为220omm 的正方形磁路。见图3。280mm 22o:mm 190mm / 一一一一一一一一一一一一图325cm爱泼斯坦方圄结构示意图、十193 . GB 10129-88 5.
6、 1. 2 每个螺线管有二个绕组，即初级绕组（外层，磁化绕组和次级绕组（内后，电压绕组。本方法规定初级绕组矶和次级绕组N与总臣数各为200臣，莫直流电阻小于0.5Q。为使试样尽可能均匀磁化，每个螺线管绕组长为191mm，绕组线圈应均匀分布，其臣数各为50匾。每个螺线管的初级和次级绕组在同一个角开始分别依次串联。为尽可能地减少感应电压波形失真和绕组内部电压降，绕组阻扰应尽量小。在高频下，初级绕组矶和次级绕组N2阔的电容和次级绕组的分布电容将产生损耗。二绕组应隔离，以减少这种损足。5. 1. a 满足6.1. 1和6.1.2规定时，25cm方国的等效磁路度Im的约定值为0.94m。其试样的高效质量
7、按（1 ）式计算。式中，m一一试样总质量，kg,m，试样有效质量，kgl一一试样条片长度，m 1m-25cm方圈等效磁路长度，m,5.1.4 空气磁通补偿5.1.4.1 当磁化磁场大于1oooA/m时，应对空气磁通进行修正。方国次级感应电压乎均值按（2)式计算。A A u; = 4 I飞JAB,+4 N2fA,H0 = 4阳（fi;+ofl4) , I，、= 4N2fAl.B+0H A,-A、，、式中：B一一磁极化强度峰值，T,向一一真空磁导率，。410 7H/m1 f一磁感应强度峰值，T,H一一磁场强度峰值，Aim;N卢一一方国次级绕组应数，A一一试样横截面积，m21A，方圈次级绕组横截面积
8、，m1u；一一方圈次级未接互感器）感应电压平均值，v,f一一频率，Hz,王）. (2) 式中第二项是由空气磁通产生的感应电压。在测试中应给予修正。在低频！10oooHz）可用豆感补偿空气磁通。5.1.4.2 空气磁通补偿互感绕在一个无磁性材料制作的圆柱形骨架上，先绕初级绕组，后绕次级绕组。其结构参数设计，应保证尽可能小的初、次级绕组的电阻和电感。5.1.4.3 该互感安装在方圈中心，其轴线垂直于4个螺线管构成的乎面。互属的初级和方圈初级绕组串联，次级和方圈次级绕组反向串联。调整时方圈中不放人试样，初级绕组中通以交流电流，调节豆感的次级绕组匮数，使方圈和补偿互感次级绕组同各端之间的感应电压小子方
9、圈（或豆感）次级绕组上感应电压的0.1%。5.2 、t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，所用平均值电压表在试验频率范围内精度等级尽可能地高，至少是0.5级，并引人更正值。tt J殷情况F平均值电压表刻度乘以系数I.Ill,5.3 有效值电压表194 准确度等级等于或优于0.5级05.4 峰值电压表准确度等级等于或优于0.5级。GB I I 2-88 以上电压表的输入阻抗应大于roooQ/V。可以用符合精确度和输入阻抗要求的数字电压表或作为测量装置输入级的运算放大器。5.5 有效值电流表内阻小于0.1Q，准确度等级等于或优于0.5级。5.6 频率表准确度等级等于或优
10、于0.2级。5.7 功率表功率用高灵敏度的低功率因数的功率表测量。在测量频率范围内准确度等级等于或优于0.5级。其电压支路电阻应大于100Q/V。此支路的电阻值大于电抗5000倍。5.8 磁化电源磁化电源应具有低内阻，电压和频率稳定性良好，频率和输出电压应连续可调。频率范围至少为400 JO ooo Hz，容量不低于200VA，输出电压最大为230v 0在测量期间电压和频率波动不起过预定值的0.2%。次级感应电压波形因素应保持在1.111土l%以内。5.9 精密电阻无感电阻，准确度等级0.5级，阻值小于或等于lQ。6 测量和数据处理6. I 测量前的准备6. I. I 用天平称量试样的质量，称
11、量误差小于0.1%。随后按4.3要求将试样装入方圈。6. I. 2 退磁z当测量是在低于l.o T磁感应强度下进行时，测量前试样必须经过退磁。退磁频率为so Hz。退磁磁场强度峰值应足够大接近IOOOA/rn），然后以很小递减量，约在20s内将磁化磁场缓慢地减少到零。退磁后需搁置3min, 6. 2 i!lJ量步骤测量应从退磁状态开始，由低磁感应强度测到高磁感应强度，由低频测到高频。当所选测量点对应的磁感应强度低于前一测量点或者更换磁化频率时，则应重新退磁。6.3 比总损耗的测量6. 3. I 测量点的设定调节电源频率使之等于测量点所对应的频率，允许最大偏差0.2 %。断开图1中开关K2.K3
12、，接通开关K1.K，增大电源输出电压，使得方圈次级绕组感应电压平均值为U2按（3）式计算。玩4阳，（主专一 ” ” ( 3) 式中gu，一次级绕组感应电压平均值，v,fJ I一一磁化电源频率，Hz1且一预定磁极化强度峰值，T1式中sR，一一功率表电压支路直流电阻，奇效值电压表内阻和乎均值电压表内阻的并联电阻，o,R，一一次级绕组的直流电阻，Q,A一一试样横截面积，rn2.按( 4 ）式计算zA- rn 4 I . ( 4 ) 一试样材料密度，kg/m.的数值根据试样牌号从有关标准中选取。195 GBI0129 88 6.S.2 ij!IJ量观察电流表的捕，确保功率表电流蛐不过载，然后台上开关K
13、，翩翩短路。甜次级感应电压。按6.8要求检查次级感应电压波形因数，读取功率表和有效值电压表的示值。注2为矗免试样过热和提高重复性，测量应尽可能地快，并采取冷却措施。6.S.S 数据处理从功率表读取的功率值包括次级国路的仪表功率损耗，计算试样损耗时应对此按（5）式进行修正。N U.i P一.p，一一一一.“. . . ( 5 ) N, R; 式中IPw 从功率表读取的功率值，w,u，一一次级感应电压有效值，VI P，试样铁芯总功率损耗，w,Ni初级绕组臣数。比总损耗接（6 ）式计算。P，工L. ( 6 ) ”a 式中p，一试样比总损耗，w；问06.4 磁感应强度、比视在功率和振幅磁导率的测量6.
14、4.1 测量点的设定A接通开关K，断开开关K1,K2,K4o调节磁化电源的输出，使得在精密电阻R.两端的峰值电压为町，按（7 ）式计算。式中15.一精密电阻阻值，Q,，峰值电压表示值，v.A U,= f元预定磁场强度峰值，A/mo. ( 7) 当测量是在预定某磁场强度有效值下进行时，调节磁化电源输出，使得电流表的示值为I，按( 8 ）式计算。I _ _Q_坐旦广N,式中I 流过初级绕组电流有效值，A,Ho 预定磁场强度有效值，A/mo6. 4.2 测量读llil平均值电压表，有效值电流表，有效值电压表的示值。6.4.3 计算6.4.3.1 磁感应强度峰值按（9 ）式计算。fJ= u, 4 N,
15、Af 式中gB一磁感应强度峰值，T,Rv+ R, Rv Rv一乎均值电压表和有效值电压表并联电阻，Qo6. 4. S.2 比视在功率按（10）式计算。196 + ,H ( 8 ) . ( 9 ) 式中gs g一一比视在功率，VA/kg,. 8.3 振幅磁导率按（11）式计算。式中2向一一振幅磁导率，H/m。由.5重复性GB10129 串串S, N1 /1U2 二二N2 m. /J .=r: H (10) . ( 11) 符合本方法规应时，比J总损挺、比视在功率、磁感应强度和振幅磁导率测量结果以标准偏差表示为2%5%，标准偏差值与所采用频率和磁感应强度峰值有关。第二篇用电桥法、电压表测量圆环试样
16、比总损耗、电感磁导率和磁感应强度峰值7适用范围本方法适用于厚度小于o.2mm电工钢的比总损耗、电感磁导率和磁感应强度峰值的时则试。测量原理含有铁芯的线圈，可以等效地看成与铁芯磁性有关的电感Lp和电阻RP并联电路。将此电路作为电桥的一臂，见图40用电桥测量等效并联电感Lp和电阻RP，再计算试样比，岳、损耗和电感磁导率。K, R, K, 图4电桥原理示意图E 交流电源(Hz）一频率衰，R,R, R , R 分别为电桥的比例电阳、情电阻、串联电补偿电阻，峰值电压表，c一平均值电If茬一指靴，K,.K，、K，、K开关197 GB 10129-88 圆环试样 1 钢片厚度小于o.2mm钢带推荐用圆环试样
17、。无取向材料用冲环，取向材料用卷坏。为使试样尽可能地均匀磁化，试样的兰卡均直径与径宽之比不小于I0 : 1。本标准推荐试样内直径为33mm，外直径为40mm，高为！Omm.9.2 试样应无毛刺、无裂纹，制备好的试样首先用分辨率为0.02mm的卡尺测量内直径和外直径，用天半称量试样的质量，其称量误差小于0.1 币。然后将试样进行消除应力退火。退火后的词样不应再受到应力作用。.3 将退过火的试样装入白无磁性绝缘材料制成的试样盒中，为了尽可能减少感应电压波形失真和初级绕组直流电阻，根据磁化频率和测量；点选用合适线径的高强度漆包线均匀地绕制次级绕组Nz，然后再绕制初级绕组N，。本方法推荐N，为100臣
18、，导线直径为0.6mm,N2为20臣，导线直径为0.3mm。10 测量装置和仪表10 .1 修正海氏电桥本方法推荐用修正海氏电桥测量电工钢薄带磁性。图4是修正海氏电桥原理阁。10 .1 .1 串联电阻R，可分为IQ (20W) , 10Q (!OW) , 100Q ( 1 W）四端无感电阻。10 .1 .2 比例电阻R.为十进位无感交流电阻箱，阻直范围。111111 Q，最小步进值0.1Q。10 .1 .3 乎衡电阻斗衡电阻Rb要求同R R, Ra、Rb是无感精密电阻，其阻f直应校准到0.J?/o或更好。10 .1 .4 补偿电阻电阻R马是用来补偿初级绕组矶的直流电阻。它是十进位交流电阻箱，阻
19、值范围为101111llOQ, 最小步进值为10Q.准确度为1%。10 .1 .5 半衡电容Cb是十进位电容箱，电容容量为0JOFo最小步进值为o.0001FO在测量频率范围内电容箱准确度为I级。10 .1 .6 指零仪频率范围g100 15 ooo Hz 电压测量范围g100 v 10 v 满度）输入阻抗，1ookQ 频率选择性g土4Hz带宽不大于3 dB 20Hz带宽不大于42dB 士40Hz带宽不大于6odB 10.2 平均值电压表同5.Zo10.3 峰值电压表同5.4。”,4 频率表同5.6。10.5 磁化电源磁化电源具有低内阻、电压和频率稳定性良好。频率和输出电压应连续可i周。频率范
20、围至少是400 10000 Hz，容量不低于75VA，输出电压最大为sov。在测量期间电压和频率波动不超过预定值的198 GB 10129-88 0.2 %。输出电压波形失真度不大于3%, 11 测量和数据处理11 . 1 测量前的准备11.1.1 测量初级绕组NI的铜线直流电阻R响按公式（12）选取补偿电姐R沁Rw 式中sR, 电桥比例电阻阻值，n,R，一电桥串联电阻阻值，n,R旷一一初级绕组铜线直流电阻阻值，Q,Rw-一一补偿电阻阻值，Q。11.1.2 退磁按6.1.2,11 . 2 测量步骤同6.2。11 .3 比总损耗测量R.R, Rw (12) 11 .3 .1 测量点的设定g将图4
21、中开关K1,K，断开，接通K2,K3，调节电源频率使之等于测量点所对应的频率，允许最大偏差为0.2 %。增大电源输出电压，使得次级绕组感应电压平均值为u，按( 13）式计算。式中z- Rv U,= 4 N卢AfB0一YJ，一一次级绕组感应电压平均值，V f 频率，Hz,Bo一顶定磁感应强度峰值，T1Rv一一平均值电压表内阻，n,R, 次级绕组铜线直流电阻，n,A 试样横截面积，而。按（14）式计算2m A一一可 式中，m一一试样质量，kg1一一试样密度，kg/m3，的数值根据试样牌号从有关标准中选自望。d试样半均宣径，m。按（15）式计算2寸di+d, -2 式中zd1 试样内直径，m1的试样
22、外直径，m。( 13) ( 14) (15) 11 .3 .2 乎衡电桥调节指零仪的选频频率与磁化频率一致，反复交替地调节电桥的乎衡电阻Rb和丰衡电容Cb，并配合提高指零仪的灵敏度，直到指零仪示值最小为止。此时认为电桥已乎衡。l己取平衡时的电阻Rb和电容Cb的值。11.3.3 试样比J忌、损耗按（1的式计算sP,= (1#;-u. Rb . ( 16) . R.R, m 式中zu，一一次级感应电压有效值，Y，在本方法规定的条件下，u,= 1. 111 YJ, 199 GB 10129, 88 Rb电桥平衡电阻阻值，Q,Ps一一试样比，总损耗，W/kg。11.3.4 试样电感磁导率按（17）式计
23、算：L主式中zL 试样电感磁导率，H/m,Cb一一电桥孚衡时的电容值，F。11 .4 磁感应强度的时则量rrdR.R,Cb d可( 17) 11 .4 .1 测量点的设定g将图4中开关K1,K2, K3断开，K，接通。调节电源输出，使得在串联电阻Re两端电压峰值为D，按（18）式计算s，、U,= rrdR,fi，。N, . ( 18) 式中zl_f，一一峰值电压表的指示值，v,H，一一预定的磁场强度峰值，A/m,11.4.2 测量2读取平均值电压表的指示值。11.4.3 磁感应强度峰值按（19）式计算2要u,一- 4 N2/A Rv+ R, Rv . ( 19) 式中tB一一磁感应强度峰值，T。11 .5 重复性符合本方法规定时，磁感应强度峰值、比，总损耗和电感磁导率测量结果重复性以标准偏差表示为3 %5%。12 标准样品和仪键设备检定12 .1 为保证测量量值的准确一致，便于各高关单位对测量装置进行校准和相互比对，由国家计量部门发放标准样品。各单位应定期将标准样品送往计量部门检定。12.2 本标准中所用的仪器设备也应定期送往计量部门检定。附加说明2本标准由冶金工业部钢铁研究总院、中国计量科学研究院、上海钢铁研究所负责起草。本标准主要起草人吕包苓、瞿清昌、郭彩蝉。自本标准实施之日起原YB902 78冷轧硅钢薄带磁性试验方法作废。zoo
