Główne rodzaje strat magnetycznych. Straty energii w materiałach magnetycznych Charakterystyka techniczna szczotek elektrycznych

💖 Podoba Ci się? Udostępnij link swoim znajomym

GOST 12119.4-98

STANDARD MIĘDZYPAŃSTWOWY

Stal elektryczna

pole magnetyczne

Oficjalna publikacja

MIĘDZYPAŃSTWA RADA DS. NORMALIZACJI, METROLOGII I CERTYFIKACJI

Przedmowa

1 OPRACOWANY przez Federację Rosyjską, Międzypaństwowy Komitet Techniczny ds. Normalizacji MTK 120 „Wyroby metalowe z metali żelaznych i stopów”

WPROWADZONE przez Gosstandart z Rosji

2 PRZYJĘTE przez Międzystanową Radę ds. Normalizacji, Metrologii i Certyfikacji (Protokół nr 13-98 z 28 maja 1998 r.)

Nazwa stanu

Nazwa krajowej jednostki normalizacyjnej

Republika Azerbejdżanu

Standard stanu Az

Republika Armenii

Standard Armgo

Białoruś

Państwowy Standard Białorusi

Republika Kirgiska

Standard kirgiski

Federacja Rosyjska

Gosstandart Rosji

Republika Tadżykistanu

Standard Tadżycki

Turkmenia

Główny Inspektorat Państwowy Turkmenistanu

Republika Uzbekistanu

Uzgosstandart

Państwowy Standard Ukrainy

3 Dekretem Państwowego Komitetu Federacji Rosyjskiej ds. Normalizacji i Metrologii z dnia 8 grudnia 1998 r. Nr 437, międzystanowa norma GOST 12119.4-98 została wprowadzona w życie bezpośrednio jako norma państwowa Federacji Rosyjskiej 1 lipca 1999 r.

4 ZAMIAST GOST 12119-80 w odniesieniu do sekcji 4

© Wydawnictwo IPK Standardy, 1999

Niniejsza norma nie może być w całości ani częściowo powielana, powielana ani rozpowszechniana jako oficjalna publikacja na terytorium Federacji Rosyjskiej bez zgody Państwowej Normy Rosji

STANDARD MIĘDZYPAŃSTWOWY

Stal elektryczna

METODY OKREŚLANIA WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH I ELEKTRYCZNYCH

Metoda pomiaru specyficznych strat magnetycznych i wartości wytrzymałości efektywnej

pole magnetyczne

Stal elektryczna.

Metody badania właściwości magnetycznych i elektrycznych.

Metoda pomiaru specyficznych strat magnetycznych i rzeczywistej wartości natężenia pola magnetycznego

Data wprowadzenia 1999-07-01

1 obszar zastosowania

Norma ta ustanawia metodę określania specyficznych strat magnetycznych od 0,3 do

50,0 W/kg i wartości skutecznej natężenia pola magnetycznego od 100 do 2500 A/m przy częstotliwościach odwrócenia magnesowania 50-400 Hz metodą watomierza i amperomierza.

Możliwe jest wyznaczenie wartości wielkości magnetycznych przy częstotliwościach odwrócenia namagnesowania do 10 kHz na próbkach pierścieniowych i taśmowych.

2 Odniesienia normatywne

GOST 8.377-80 GSI. Materiały są miękkie i magnetyczne. Metody wykonywania pomiarów przy wyznaczaniu statycznych charakterystyk magnetycznych

GOST 8476-93 Analogowe wskazujące elektryczne przyrządy pomiarowe bezpośredniego działania i części pomocnicze do nich. Część 3. Specjalne wymagania dotyczące watomierzy i warmetrów

GOST 8711 -93 Analogowe wskazujące elektryczne urządzenia pomiarowe o działaniu bezpośrednim i części pomocnicze do nich. Część 2. Specjalne wymagania dotyczące amperomierzy i woltomierzy

GOST 12119.0-98 Stal elektrotechniczna. Metody wyznaczania właściwości magnetycznych i elektrycznych. Ogólne wymagania

GOST 13109-87 Energia elektryczna. Wymagania dotyczące jakości energii elektrycznej w sieciach elektrycznych ogólnego przeznaczenia

GOST 21427.1-83 Walcowana na zimno anizotropowa cienka stal elektrotechniczna. Dane techniczne

GOST 21427.2-83 Walcowana na zimno izotropowa cienka stal elektrotechniczna. Dane techniczne

3 Wymagania ogólne

Ogólne wymagania dotyczące metod badawczych są zgodne z GOST 12119.0.

Terminy użyte w tym standardzie są zgodne z GOST 12119.0.

Oficjalna publikacja

4 Przygotowanie próbek do badań

4.1 Próbki do badań muszą być izolowane.

4.2 Próbki pierścieniowe pobiera się z tłoczonych pierścieni o grubości od 0,1 do 1,0 mm lub nawija się z taśmy o grubości nie większej niż 0,35 mm i umieszcza w kasetach wykonanych z materiału izolacyjnego o grubości nie większej niż 3 mm lub metal nieferromagnetyczny o grubości nie większej niż 0,3 mm. Kaseta metalowa musi mieć szczelinę.

Stosunek średnicy zewnętrznej próbki do średnicy wewnętrznej nie powinien przekraczać 1,3; Pole przekroju próbki jest nie mniejsze niż 0,1 cm2.

4.3. Próbki do aparatu Epsteina wykonuje się z pasków o grubości od 0,1 do 1,0 mm, długości od 280 do 500 mm i szerokości (30,0 ± 0,2) mm. Paski próbki nie powinny różnić się od siebie długością o więcej niż ±0,2%. Pole przekroju próbki powinno wynosić od 0,5 do 1,5 cm2. Liczba prążków w próbce musi być wielokrotnością czterech, minimalna liczba prążków wynosi dwanaście.

Próbki stali anizotropowej tnie się wzdłuż kierunku walcowania. Kąt pomiędzy kierunkami walcowania i cięcia taśm nie powinien przekraczać G.

W przypadku próbek stali izotropowej połowa pasków jest cięta wzdłuż kierunku walcowania, druga w poprzek. Kąt pomiędzy kierunkami walcowania i skrawania nie powinien przekraczać 5°. Paski pogrupowane są w cztery opakowania: dwa - z pasków ciętych wzdłuż kierunku walcowania, dwa - w poprzek. Opakowania z identycznie przyciętymi paskami umieszczane są w równoległych zwojach urządzenia.

Dopuszczalne jest cięcie taśm pod tym samym kątem do kierunku walcowania. Kierunek walcowania wszystkich taśm ułożonych w jednym zwoju musi być taki sam.

4.4 Próbki blachy wykonujemy o długości od 400 do 750 mm. Długość arkusza nie może być mniejsza niż zewnętrzna długość jarzma: szerokość arkusza musi wynosić co najmniej 60% szerokości okna elektromagnesu. Tolerancja długości nie powinna przekraczać ±0,5%, szerokości - ±2 mm.

Powierzchnia i kształt arkuszy muszą być zgodne z GOST 21427.1 i GOST 21427.2.

5 Używany sprzęt

5.1 Instalacja. Schemat instalacji pokazano na rysunku 1.

5.1.1 Woltomierze PV1 – do pomiaru średniej wartości napięcia wyprostowanego i późniejszego określenia amplitudy indukcji magnetycznej oraz PV2 – do pomiaru wartości skutecznej napięcia i późniejszego określenia współczynnika kształtu jego krzywej muszą mieć granicę pomiaru 30 mV do 100 V, maksymalny prąd wejściowy nie większy niż 5 mA , klasa dokładności nie mniejsza niż 0,5 zgodnie z GOST 8711.

Dopuszczalne jest zastosowanie dzielnika napięcia do woltomierza PV1 w celu uzyskania odczytów liczbowo równych amplitudom indukcji magnetycznej.

5.1.2 Watomierz PW do pomiaru mocy czynnej i późniejszego określenia specyficznych strat magnetycznych musi mieć granicę pomiaru od 0,75 do 30 W, znamionowy współczynnik mocy nie większy niż 0,1 przy częstotliwości 50 Hz i 0,2 przy wyższej częstotliwości; klasa dokładności jest nie niższa niż 0,5 przy częstotliwości odwrócenia magnesowania od 50 do 400 Hz lub nie niższa niż 2,5 przy częstotliwości większej niż 400 Hz zgodnie z GOST 8476.

Dopuszczalne jest stosowanie dzielnika napięcia na watomierz w celu uzyskania odczytów liczbowo równych wartościom określonych strat magnetycznych. Wyjście dzielnika napięcia należy podłączyć do obwodu równoległego watomierza, wejście - do uzwojenia II próbki T2.

5.1.3 Amperomierz RA do pomiaru wartości skutecznej prądu magnesującego i późniejszego określenia wartości skutecznej natężenia pola magnetycznego musi mieć granicę pomiaru od 0,1 do 5,0 A, klasę dokładności co najmniej 0,5 zgodnie z GOST 8711. To podczas monitorowania obciążenia obwodu prądowego watomierza można zwiększyć najmniejszy limit pomiaru do 1,0 A. Maksymalna moc pobierana przez amperomierz podczas pomiaru próbek wykonanych z blach o szerokości większej niż 250 mm nie powinna przekraczać 1,0 VA; dla innych próbek - nie więcej niż 0,2 V - A

5.1.4 Miernik częstotliwości PF do pomiaru częstotliwości z błędem nie większym niż ±0,2%.

5.1.5 Źródło prądu C do magnesowania próbek musi posiadać generator niskiej częstotliwości ze wzmacniaczem mocy lub regulator napięcia ze stabilizatorem o częstotliwości 50 Hz. Niesinusoidalny współczynnik napięcia obciążonego źródła prądu nie może przekraczać 5% zgodnie z GOST 13109. Moc znamionowa źródła przy częstotliwości odwracania magnesowania wynoszącej 50 Hz musi wynosić co najmniej 0,45 kVA na 1,0 kg masy próbki i co najmniej 0,3 kVA dla wartości podanych w tabeli 1.

Tabela 1

Częstotliwość odwrócenia magnesowania, kHz

Masa próbki, kg

DO 1,0 WŁĄCZNIE

Możliwe jest zastosowanie wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym w celu uzyskania przykładowej krzywej strumienia magnetycznego o kształcie zbliżonym do sinusoidalnego. Niesinusoidalny współczynnik kształtu krzywej SEM w uzwojeniu nie powinien przekraczać 3%; moc pobierana przez obwód sprzężenia zwrotnego napięcia nie powinna przekraczać 5% zmierzonych strat magnetycznych.

5.1.6 Woltomierze PV1 i PV2, obwód napięciowy watomierza PW i sprzężenie zwrotne wzmacniacza muszą pobierać moc nie większą niż 25% zmierzonej wartości.

5.1.7 Cewka 77 do kompensacji strumienia magnetycznego na zewnątrz próbki powinna mieć liczbę zwojów uzwojenia I nie większą niż pięćdziesiąt, rezystancję nie większą niż 0,05 oma, rezystancję uzwojenia II nie większą niż 3 oma. Uzwojenia ułożone są na cylindrycznej ramie wykonanej z niemagnetycznego materiału izolacyjnego o długości od 25 do 35 mm i średnicy od 40 do 60 mm. Oś cewki musi być prostopadła do płaszczyzny linii pola próbki podczas mocowania jej do aparatu Epsteina. Względna różnica współczynników indukcyjności wzajemnej cewki T1 i aparatu Epsteina bez próbki nie powinna przekraczać ±5%.

Dopuszcza się wyłączenie z obwodu cewki T1 (patrz rysunek 1), gdy strumień magnetyczny na zewnątrz próbki nie przekracza 0,2% wartości zmierzonej.

5.1.8 Uzwojenia magnesujące I i pomiarowe II próbki pierścieniowej T2 muszą spełniać wymagania GOST 8.377.

5.1.9 Aparat Epsteina używany do badania próbek składających się z pasków T2 musi posiadać cztery cewki na ramach wykonanych z niemagnetycznego materiału izolacyjnego o następujących wymiarach:

szerokość okna wewnętrznego - (32,0±0,5) mm;

wysokość - od 10 do 15 mm;

grubość ścianki ramy - od 1,5 do 2,0 mm;

długość odcinka cewki z uzwojeniem wynosi co najmniej 190 mm;

długość cewki - (220±1) mm.

Liczbę zwojów w uzwojeniach urządzenia dobiera się zgodnie z tabelą 2.

Tabela 2

5.1.10 Aparat płytowy używany do badania próbek T2 musi posiadać elektromagnes i dwa jarzma. Konstrukcja jarzm powinna zapewniać równoległość stykających się powierzchni i sztywność mechaniczną, eliminując wpływ na właściwości magnetyczne próbki. Szerokość biegunów jarzm wykonanych ze stali elektrotechnicznej musi wynosić co najmniej 25 mm, a ze stopów precyzyjnych - 20 mm. Straty magnetyczne w jarzmach nie powinny przekraczać 5% zmierzonych; względna różnica amplitud strumienia magnetycznego w jarzmach nie powinna przekraczać ±15%.

Dopuszcza się stosowanie urządzeń z otwartymi jarzmami do pomiaru względnej zmiany określonych strat magnetycznych, na przykład podczas oceny napięcia szczątkowego zgodnie z GOST 21427.1.

Elektrozawór musi mieć ramę wykonaną z niemagnetycznego materiału izolacyjnego, na którym najpierw umieszcza się uzwojenie pomiarowe II, następnie uzwojenie magnesujące I z jednym lub kilkoma drutami. Każdy drut jest równomiernie ułożony w jednej warstwie.

Względna maksymalna różnica amplitud indukcji magnetycznej w przekroju próbki wewnątrz cewki nie powinna przekraczać ±5%.

6 Przygotowanie do pomiarów

6.1 Próbki wykonane z pasków, arkuszy lub kształtów pierścieniowych łączy się w sposób pokazany na rysunku 1.

6.2 Próbki z pasków lub arkuszy umieszcza się w aparacie. Próbki z pasków umieszcza się w aparacie Epsteina, jak pokazano na rysunku 2.

Dopuszcza się ustalenie położenia pasków i arkuszy w urządzeniach, wytwarzając ciśnienie nie większe niż 1 kPa prostopadle do powierzchni próbki na zewnątrz cewek magnesujących.

6.3 Oblicz pole przekroju poprzecznego S, m2 próbek:

6.3.1 Pole przekroju poprzecznego 5, m2 dla próbek pierścieniowych wykonanych z materiału o grubości co najmniej 0,2 mm oblicza się ze wzoru

Rysunek 2 - Układ pasków próbek

O)

gdzie m jest masą próbki, kg;

D, d - średnica zewnętrzna i wewnętrzna pierścienia, m; y to gęstość materiału, kg/m3.

Gęstość materiału y, kg/m 3 wybiera się zgodnie z dodatkiem 1 GOST 21427.2 lub oblicza się za pomocą wzoru

y = 7865 - 65 (tf Si + 1,7A^>,

gdzie K S i i Ad) są ułamkami masowymi krzemu i aluminium,%.

6.3.2 Pole przekroju poprzecznego S, m2 dla próbek pierścieniowych wykonanych z materiału o grubości mniejszej niż 0,2 mm oblicza się ze wzoru

k y (D + d) (1 + C t

(3)

gdzie C y = y to stosunek gęstości powłoki izolacyjnej do gęstości materiału próbki, gdzie y n to gęstość izolacji, przyjęta jako równa 1,6 10 3 kg/m 3 dla powłoki nieorganicznej oraz

1,1 ■ 10 3 kg/m 3 - dla organicznych;

K, - współczynnik wypełnienia, określony zgodnie z GOST 21427.1.

6.3.3 Pole przekroju poprzecznego S, m2 próbek złożonych z pasków dla aparatu Epsteina oblicza się ze wzoru

(4)

gdzie ^ to długość paska, m.

6.3.4 Pole przekroju próbki arkusza S, m2 oblicza się za pomocą wzoru

(5)

gdzie 1 L to długość arkusza, m.

6.4 Błąd w określeniu masy próbek nie powinien przekraczać ±0,2%, średnica zewnętrzna i wewnętrzna pierścienia – ±0,5%, długość pasków – ±0,2%.

6.5 Pomiary przy wartości amplitudy indukcji magnetycznej mniejszej niż 1,0 Tesli przeprowadza się po rozmagnesowaniu próbek w polu o częstotliwości 50 Hz.

Ustawić napięcie odpowiadające amplitudzie indukcji magnetycznej na co najmniej 1,6 Tesli dla stali anizotropowej i 1,3 Tesli dla stali izotropowej, a następnie stopniowo je zmniejszać.

Czas rozmagnesowania musi wynosić co najmniej 40 s.

Przy pomiarze indukcji magnetycznej w polu mniejszym niż 1,0 A/m próbki po rozmagnesowaniu przechowuje się przez 24 godziny; podczas pomiaru indukcji w polu o natężeniu większym niż

1,0 A/m, czas utrzymywania można skrócić do 10 minut.

Dopuszcza się skrócenie czasu ekspozycji, jeśli względna różnica wartości indukcji uzyskanych po ekspozycji normalnej i skróconej mieści się w granicach ±2%.

6.6 Górne granice wartości zmierzonych wielkości magnetycznych dla próbek w kształcie pierścienia i próbek składających się z pasków muszą odpowiadać amplitudzie natężenia pola magnetycznego nie większej niż 5 10 3 A/m przy częstotliwości odwrócenia namagnesowania od 50 do 60 Hz i nie więcej niż 1,10,3 A/m przy wyższych częstotliwościach; dolne granice - najniższe wartości amplitud indukcji magnetycznej podane w tabeli 3.

Tabela 3

Najmniejsza wartość amplitudy indukcji magnetycznej dla próbek blachy powinna wynosić 1,0 Tesli.

6.7 Dla woltomierza PV1, skalibrowanego według średnich wartości wyprostowanych, napięcie

V V, odpowiadające danej amplitudzie indukcji magnetycznej V^, T i częstotliwości odwrócenia magnesowania f, Hz, oblicza się ze wzoru

U cp = 4fSW 2 B mx (\-%, (6)

gdzie S jest polem przekroju próbki, m2;

W 2 - liczba zwojów uzwojenia próbki II;

g 2 - całkowita rezystancja uzwojenia II próbki T2 i cewki 77, Ohm; g e - rezystancja zastępcza przyrządów i urządzeń podłączonych do uzwojenia II próbki T2, Ohm, obliczona według wzoru

(7)

gdzie g p g p, gcg, g A to odpowiednio aktywne rezystancje woltomierzy PV1, PV2, obwód napięciowy watomierza PW i obwód sprzężenia zwrotnego napięcia wzmacniacza mocy, odpowiednio, Ohm.

Wartość - we wzorze (6) pomija się, jeżeli jej wartość nie przekracza 0,002.

6.8 Dla woltomierza PV1, skalibrowanego w skutecznych wartościach napięcia przez sinus postaci dalekiego zasięgu, wartość U, V oblicza się za pomocą wzoru

U=4,44fSJV 2 Bmax (l-^).

6.9 W przypadku braku cewki T1 obliczyć poprawkę AU, B ze względu na strumień magnetyczny na zewnątrz próbki, korzystając ze wzoru

A U= 4/I", ^ Mo (^ --S)f-U> (9)

gdzie jest liczbą zwojów uzwojenia próbki T2,

Ale - 4. 10 -7 - stała magnetyczna, H/m;

S 0 - pole przekroju poprzecznego uzwojenia pomiarowego próbki, m 2 ;

S jest polem przekroju próbki, określonym zgodnie z 6.3, m 2;

1 С р - średnia długość linii pola magnetycznego, m.

W przypadku próbek w kształcie pierścienia średnią długość linii pola magnetycznego / sr, m oblicza się za pomocą wzoru

l cp = y(D + d). 0°)

W standardowych testach próbki pasków przyjmuje się średnią długość 1^, m, równą 0,94 m. Jeśli konieczne jest zwiększenie dokładności określania wielkości magnetycznych, można wybrać wartości / cf z tabeli 4.

Tabela 4

Dla próbki arkusza średnią długość linii pola magnetycznego / sr, m określa się na podstawie wyników certyfikacji metrologicznej instalacji;

/ max - amplituda prądu, A; obliczane w zależności od amplitudy spadku napięcia U R p^, V, na rezystorze o rezystancji R, Ohm, zawartym w obwodzie magnesującym, zgodnie ze wzorem

(P)

lub przez średnią skorygowaną wartość emf t/cpM, V, indukowaną w uzwojeniu II cewki 77, gdy uzwojenie I jest podłączone do obwodu magnesującego, zgodnie ze wzorem

I i średnie (12)

gdzie M jest wzajemną indukcyjnością cewki, H; nie więcej niż 1 10 -2 Hn;

/ - częstotliwość odwrócenia magnesowania, Hz.

6.10 Przy wyznaczaniu specyficznych strat magnetycznych w aparacie Epsteina należy uwzględnić niejednorodność namagnesowania narożnych części obwodu magnetycznego poprzez wprowadzenie masy efektywnej próbki t i kg, którą dla próbek z pasków oblicza się ze wzoru

4

(13)

gdzie m jest masą próbki, kg;

^ - długość paska, m.

W przypadku próbek pierścieniowych za masę efektywną przyjmuje się masę próbki.

Masę efektywną próbki blachy ustala się na podstawie wyników certyfikacji metrologicznej instalacji.

7 Procedura pomiarowa

7.1 Wyznaczanie specyficznych strat magnetycznych polega na pomiarze mocy czynnej wydatkowanej na odwrócenie namagnesowania próbki i pobieranej przez urządzenia PV1, PV2, PW oraz obwód sprzężenia zwrotnego wzmacniacza. Podczas badania próbki blachy uwzględnia się ubytki w jarzmach. Moc czynną wyznacza się pośrednio poprzez napięcie na uzwojeniu II próbki T2.

7.1.1 Podczas instalacji (patrz rysunek 1) klucze S2, S3, S4 są zamknięte, a klucz S1 otwarty.

7.1.2 Ustaw napięcie £/avg, U lub (U^ + ÔU), V za pomocą woltomierza PV1; częstotliwość odwrócenia magnesowania /, Hz; sprawdzić za pomocą amperomierza RA, czy watomierz PW nie jest przeciążony; zamknij klucz S1 i otwórz klucz S2.

7.1.3 W razie potrzeby skorygować wskazanie woltomierza PV1 za pomocą źródła prądu, aby ustawić zadaną wartość napięcia i zmierzyć wartość napięcia skutecznego U x , V za pomocą woltomierza PV2 oraz moc P n, W za pomocą watomierza PW .

7.1.4 Ustawić napięcie odpowiadające większej wartości amplitudy indukcji magnetycznej i powtórzyć czynności określone w 7.1.2, 7.1.3.

7.2 Wyznaczanie wartości skutecznej natężenia pola magnetycznego opiera się na pomiarze prądu magnesującego.

7.2.1 Podczas instalacji (patrz rysunek 1) klucze S2, S4 są zamknięte, a klucze S1, S3 otwarte.

7.2.2 Ustaw napięcie Ucp lub U, V, częstotliwość odwrócenia magnesowania /, Hz i określ wartości prądu magnesowania /, A za pomocą amperomierza RA.

7.2.3 Ustawić napięcie na wyższą wartość i powtórzyć czynności opisane w pkt

8 Zasady przetwarzania wyników pomiarów

8.1 Współczynnik kształtu krzywej napięcia na uzwojeniu II próbki oblicza się ze wzoru

więcej U x - efektywna wartość napięcia, V;

U c r - napięcie obliczone ze wzoru (6), V.

8.2 Specyficzne straty magnetyczne P^, W/kg próbki w kształcie paska lub pierścienia oblicza się ze wzoru

gdzie m x jest efektywną masą próbki, kg;

R m - średnia wartość mocy, W;

U\ - efektywna wartość napięcia, V;

W x , W 2 - liczba zwojów przykładowych uzwojeń 72; g g g e - patrz 6.7.

Wartości -y- i ^ są pomijane, jeśli stosunek ~ nie przekracza 0,2% -f P m, oraz

współczynnik - nie przekracza 0,002.

Błąd w określeniu rezystancji re nie powinien przekraczać ±1%. Dopuszcza się podstawienie wartości równej 1,11 f/cp przy = 1,11±0,02 zamiast napięcia Ux.

8.3 Aby wyeliminować wpływ zniekształceń kształtu krzywej strumienia magnetycznego na wynik pomiaru strat magnetycznych, dokonuje się korekty polegającej na tym, że straty magnetyczne są równe sumie strat spowodowanych histerezą i prądami wirowymi oraz pierwsza wartość nie zależy od zniekształceń kształtu krzywej strumienia magnetycznego, a druga jest proporcjonalna do kwadratowego współczynnika kształtu krzywej napięcia na uzwojeniu próbki II.

8.3.1 Jeżeli wartość współczynnika kształtu krzywej napięcia Af różni się od 1,11 o więcej niż ±1%, specyficzne straty magnetyczne dla sinusoidalnego kształtu krzywej strumienia pola magnetycznego P yjLC9 W/kg oblicza się ze wzoru

^ud.s ^ud I 1 ^g)

UlJJ'

gdzie Rud to specyficzne straty magnetyczne, W/kg;

A,. - stosunek specyficznych strat magnetycznych spowodowanych histerezą do konkretnych strat magnetycznych.

8.3.2 Współczynnik kształtu krzywej napięcia powinien mieścić się w przedziale 1,08-1,16 przy pomiarze specyficznych strat magnetycznych i 1,09-1,13 przy pomiarze wartości skutecznej natężenia pola magnetycznego.

8.3.3 Wartość wartości 04 wybiera się z tabeli 5.

Tabela 5

Wartość a można obliczyć ze strat magnetycznych zmierzonych przy dwóch wartościach współczynnika kształtu krzywej napięcia oraz stałych wartościach amplitudy i częstotliwości indukcji magnetycznej, zgodnie ze wzorem

(Ld ~ La)” ^ \

(*V^i)L,.’

gdzie P, 1 i P u1 są stratami magnetycznymi odpowiadającymi A f1 i K^ r, określonymi jak wskazano w 8.1, W; Af, = 1,11 ±0,05.

Straty magnetyczne P m2, W mierzy się jak wskazano w 7.1.1 - 7.1.4, gdy do obwodu magnesującego podłączony jest rezystor, dla którego różnica (Af 2 - A^) musi być większa niż 2%.

8.3.4 Jeżeli częstotliwość odwrócenia magnesowania/, Hz, odbiega od nominalnej/nom, Hz, należy obliczyć poprawkę na straty magnetyczne D P f, W, zgodnie ze wzorem

N fw»i f D Pf-- f

Korektę D Pf wprowadza się przy częstotliwości f mtt = 50 Hz i stosunku

w zakresie od ±0,5 do ±2,0%.

8.4 Specyficzne straty magnetyczne Psp, W/kg, w próbce blachy oblicza się za pomocą wzoru

gdzie m W x, W b g 2, g e, P i U x - patrz wzór (15);

P i - straty magnetyczne w jarzmie, W, przy amplitudzie strumienia magnetycznego F i, Wb, obliczone według wzoru

Fya - 2 ' Rtah ■ S >

gdzie jest amplituda indukcji magnetycznej, T;

S jest polem przekroju próbki, m2.

Dla sinusoidalnego kształtu krzywej strumienia magnetycznego specyficzne straty magnetyczne P^, W/kg oblicza się ze wzoru (16).

8.5 Skuteczną wartość natężenia pola magnetycznego H, A/m oblicza się ze wzoru

Izh!I% (21 >

gdzie / cf to długość linii pola magnetycznego, określona zgodnie z 5.9, m;

/ - prąd magnesowania, A; fVj to liczba zwojów uzwojenia próbki I.

8.6 Błąd pomiaru właściwych strat magnetycznych próbek paskowych i pierścieniowych nie powinien przekraczać ±2,5% przy częstotliwości odwrócenia namagnesowania od 50 do 400 Hz i ±5% przy częstotliwości przekraczającej 400 Hz; próbki liści - ±3%.

8.7 Błąd pomiaru wartości skutecznej natężenia pola magnetycznego nie powinien przekraczać ±5%.

UDC 669.14.001.4:006.354 MKS 77.040.20 V39 OKSTU 0909

Słowa kluczowe: stal elektrotechniczna, metoda pomiaru, specyficzne straty magnetyczne, pole magnetyczne, metoda watomierza i amperomierza, próbki, sprzęt, przetwarzanie wyników, błąd pomiaru

Redaktor G. S. Sheko Redaktor techniczny L. A. Kuznetsova Korektor A/. S. Kabashova Układ komputerowy: E. N. Martemyanova

wyd. osoby nr 021007 z dnia 08.10.95. Dostarczono jako zestaw 25.12.98. Podpisano do publikacji 01.02.99. Uel. piekarnik l. 1,40. Wyd. akademickie. l. 1.07.

Nakład 299 egzemplarzy. C1827. Zach. 64.

Wydawnictwo IPK Standards, 107076, Moskwa, Kolodezny per., 14.

Pisane w Wydawnictwie na komputerze PC

Oddział Wydawnictwa Norm IPK - typ. „Drukarka Moskiewska”, Moskwa, ulica Lyalin, 6.

Proces namagnesowania materiałów magnetycznych w polu przemiennym wiąże się z utratą części mocy pola magnetycznego . Moc ta, pochłonięta przez jednostkę masy materiału magnetycznego i rozproszona w postaci ciepła, nazywana jest właściwymi stratami magnetycznymi P, które z kolei są sumą strat na skutek histerezy i strat dynamicznych. Straty dynamiczne są powodowane głównie przez prądy wirowe, a częściowo przez następstwa magnetyczne (lepkość magnetyczna).

Utrata histerezy związane ze zjawiskiem histerezy magnetycznej i nieodwracalnym przesunięciem granic domen. Straty histerezy powstają w procesie przemieszczania się ścian domenowych w początkowej fazie namagnesowania. Ze względu na niejednorodność struktury materiału magnetycznego energia magnetyczna jest zużywana na przesuwanie ścian domeny. Dla każdego materiału są one proporcjonalne do obszaru pętli histerezy i częstotliwości przemiennego pola magnetycznego. Moc strat P g, W/kg, zużywana w oparciu o histerezę na jednostkę masy materiału, jest określona ze wzoru

gdzie η jest współczynnikiem zależnym od rodzaju materiału;

B m – maksymalna indukcja magnetyczna podczas cyklu;

n – wykładnik o wartości zależnej od B z zakresu od 1,6 do 2;

f – częstotliwość.

Aby zmniejszyć straty histerezy, stosuje się materiały magnetyczne o możliwie najniższej sile koercji.

Straty wiroprądowe są powodowane przez prądy elektryczne, które indukują strumień magnetyczny w materiale. Materiały te zależą od oporności elektrycznej materiału magnetycznego i kształtu rdzenia. Im wyższa rezystywność elektryczna materiału magnetycznego, tym mniejsze straty prądu wirowego.

gdzie ξ jest współczynnikiem zależnym od charakteru materiału magnetycznego, a także jego kształtu.

Aby zwalczyć prądy wirowe, zwiększa się opór elektryczny rdzenia (rdzeni magnetycznych). Wraz ze wzrostem częstotliwości straty prądów wirowych narastają szybciej niż straty histerezy i przy pewnej częstotliwości zaczną dominować nad stratami spowodowanymi histerezą.

Straty wywołane następstwem magnetycznym (lepkość magnetyczna) są właściwością materiałów magnetycznych polegającą na tym, że wykazują zależność opóźnienia zmiany indukcji zachodzącej pod wpływem zmiennego pola magnetycznego od czasu działania tego pola. Straty te wynikają przede wszystkim z bezwładności procesów odwrócenia namagnesowania domeny. W miarę zmniejszania się czasu działania pola magnetycznego zwiększają się opóźnienia, a w konsekwencji straty magnetyczne spowodowane efektem magnetycznym, dlatego należy je wziąć pod uwagę przy stosowaniu materiałów magnetycznych w trybie pracy impulsowej.

Stratę mocy P MF spowodowaną efektem magnetycznym definiuje się jako różnicę między właściwymi stratami magnetycznymi P a sumą strat spowodowanych histerezą P ─ i prądami wirowymi P VT:

Kiedy w polu przemiennym następuje odwrócenie namagnesowania, następuje opóźnienie fazowe w indukcji magnetycznej spowodowanej natężeniem pola magnetycznego. Dzieje się tak na skutek działania prądów wirowych, które zgodnie z prawem Lenza zapobiegają zmianom indukcji magnetycznej, a także na skutek zjawisk histerezy i następstw magnetycznych. Kąt opóźnienia nazywany jest kątem straty magnetycznej i oznaczany δ M. Aby scharakteryzować właściwości dynamiczne materiałów magnetycznych, stosuje się styczną straty magnetycznej tgδ M. Rysunek przedstawia szeregowy zastępczy obwód oraz schemat wektorowy cewki toroidalnej z rdzeń wykonany z materiału magnetycznego. Aktywny opór r 1 jest odpowiednikiem wszystkich rodzajów strat magnetycznych, strat w uzwojeniu i izolacji elektrycznej.

Jeśli zaniedbamy rezystancję uzwojenia cewki i jej własną pojemność, wówczas ze schematu wektorowego otrzymamy

gdzie ω – częstotliwość kątowa;

L – indukcyjność cewki;

Q jest współczynnikiem jakości cewki z badanym materiałem magnetycznym.

Równanie pokazuje, że styczna straty magnetycznej jest odwrotnością współczynnika jakości cewki.

W polach przemiennych obszar pętli histerezy zwiększa się z powodu strat histerezy R g, straty prądów wirowych R w i dodatkowe straty R & D. Taka pętla nazywana jest dynamiczną, a straty całkowite są całkowite lub całkowite. Straty histerezy na jednostkę objętości materiału (straty właściwe) (W/m3)

(8.10)

Te same straty można przypisać jednostce masy (W/kg)

(8.11)

gdzie g – gęstość materiału, kg/m 3

Aby zmniejszyć straty histerezy, stosuje się materiały magnetyczne o możliwie najniższej sile koercji. W tym celu poprzez wyżarzanie zmniejsza się naprężenia wewnętrzne w materiale, zmniejsza się liczba dyslokacji i innych defektów oraz powiększa się ziarna.

Straty wiroprądowe dla próbki blachy

(8.12)

Gdzie

B maks - amplituda indukcji magnetycznej, T ;

F- Częstotliwość prądu przemiennego, Hz;

D- grubość blachy, m;

G- gęstość, kg/m 3 ;

R- oporność elektryczna, Ohm. M.

Dodatkowe straty lub straty spowodowane lepkością magnetyczną (efekt magnetyczny) zwykle określa się jako różnicę między stratami całkowitymi a sumą strat spowodowanych histerezą i prądami wirowymi

Gdzie Jn– namagnesowanie przy T ® ¥ ; T - czas relaksu. Rysunek 8.14 pokazuje zależność natężenia pola magnetycznego i namagnesowania od czasu działania pola magnetycznego. W twardych materiałach magnetycznych czas T relaksacja magnetyczna może osiągnąć kilka minut. Zjawisko to nazywa się superlepkością.

Ryc.8.14. Zależność od magnesowania J i napięcie H materiału magnetycznego w czasie działania pola magnetycznego T

Straty te wynikają przede wszystkim z bezwładności procesów odwrócenia namagnesowania domeny (wydatku energii cieplnej na ruch granic słabo utrwalonych domen przy zmianie pola).

Podczas odwracania namagnesowania w polu przemiennym występuje opóźnienie fazowe W z N pole magnetyczne. Dzieje się tak na skutek działania prądów wirowych, które zgodnie z prawem Lenza zapobiegają zmianom indukcji magnetycznej, a także na skutek zjawisk histerezy i następstw magnetycznych.

δ m – kąt opóźnienia – kąt strat magnetycznych.

tg δ m – charakterystyka właściwości dynamicznych materiałów magnetycznych.

Styczną straty magnetycznej stosuje się w polach przemiennych. Można to wyrazić w postaci parametrów obwodu zastępczego pokazanego na rysunku 8.15. Cewka indukcyjna z rdzeniem z materiału magnetycznego jest reprezentowana jako szeregowy obwód indukcyjności L i aktywny opórR.

Ryż. 8.15. Schemat zastępczy (a) i wektorowy (b) cewki indukcyjnej z rdzeniem magnetycznym

Pomijając pojemność własną i rezystancję uzwojenia cewki, otrzymujemy

tg re m = R/(w L)

(8.15)

Czynna moc Ra:

Ra=J2. w L. tg rem.

(8.16)

Wartość wzajemna tg dm zwany współczynnikiem jakości

Powiedz przyjaciołom