互感器鐵芯材料低磁場(chǎng)磁性測試及研究

　　1　引言

　　長(cháng)期以來(lái)，由于互感器鐵芯材料的供應只提供飽和磁場(chǎng)磁性，不提供低磁場(chǎng)磁性指標，故其低磁場(chǎng)磁性不明。而生產(chǎn)用互感器鐵芯對低磁場(chǎng)磁性要求較高，造成生產(chǎn)極大被動(dòng)。往往同一種不同批次較高牌號（尤其是不同生產(chǎn)廠(chǎng)家）的鐵芯材料，其低磁場(chǎng)磁性懸殊很大。以前對此認識不足，曾將大量精力花費在其退火處理上，但并不奏效，大量的鐵芯因磁性不能通過(guò)生產(chǎn)檢驗而報廢。為滿(mǎn)足生產(chǎn)急需，只能在眾多鐵芯中選用少量合格品，若選擇納米晶或坡莫合金則成本急劇上升。隨著(zhù)生產(chǎn)產(chǎn)值逐年增加和生產(chǎn)周期的縮短，鐵芯磁性成為制約生產(chǎn)的嚴重問(wèn)題。

　　為此，我們試用了進(jìn)口的B鐵芯材料（與進(jìn)口的A材料屬同牌號），生產(chǎn)投用后，磁性跟蹤效果很好，暫時(shí)緩解了制約生產(chǎn)急需的問(wèn)題。為從根本上改善因鐵芯材料低磁場(chǎng)磁性不明而造成的大量廢品浪費并擺脫盲目的生產(chǎn)狀態(tài)，本文通過(guò)對互感器鐵芯材料低磁場(chǎng)磁性的測試和研究，為鐵芯的材料選擇和設計制作提供了重要依據。

　　2 試驗方法及測試手段

　　2．1　試樣

　　國家標準中對于磁性材料推薦采用方圈和雙磁軛磁導儀來(lái)測量其交流磁性能，但僅適用于飽和磁場(chǎng)下的磁性能測試，而無(wú)法測量低磁場(chǎng)下的磁感應強度。同時(shí)，美國材料與試驗協(xié)會(huì )標準ASTM及俄羅斯國家標準均提到，可選用環(huán)形鐵芯試樣作為材料測試磁性的標準試樣。為此，我們采用繞制的內徑120mm作為標準試樣的內徑，并參照相關(guān)俄羅斯國家標準選用外徑與內徑之比為1．3，試樣的高度分別定為40mm和100mm，即試樣為內徑120mm，外徑156mm，高分別為40mm和100mm的環(huán)形試樣（分別為進(jìn)口A(yíng)、B鐵芯材料各五件）。

　　為便于比較，選取具有代表性的LM363和LMH－550型產(chǎn)品中測量級鐵芯（進(jìn)口B鐵芯材料，數量分別為五件和兩件）。

　　2．2　測試條件

　　為使試驗數據與生產(chǎn)檢驗有較強的比對性，采用與實(shí)際生產(chǎn)檢驗相似的試驗方法進(jìn)行測試，即采用交流測試線(xiàn)路，如圖1所示。

　　2．3　測試方法

　?。?）生產(chǎn)檢驗中，是對鐵芯改變一次線(xiàn)圈中勵磁電流的方式來(lái)施加一定的外磁場(chǎng)，然后測量二次線(xiàn)圈兩端的感應電動(dòng)勢，再由下式（1）來(lái)獲得對應當前磁場(chǎng)下的磁感應強度值。

　　Uf＝4．44 BSN2 f（1）

　　其中，　Uf為次級繞組感應電勢（V）

　　B為標定磁感應強度（Gs）

　　S為試樣的橫截面積（cm2）

　　N2為次級繞組的匝數（匝）

　　f為交流磁場(chǎng)的重復頻率（50Hz）

　?。?）本文首先以磁感應強度B為自變量，在0～20 000Gs之間選取一定數量的數據點(diǎn)，根據式（1）計算出當前磁感應強度下的感應電動(dòng)勢Uf值，再通過(guò)調節一次線(xiàn)圈中的電流獲得Uf值，并記錄下此時(shí)一次線(xiàn)圈中的勵磁電流值I。再根據式（2）得出此時(shí)的H，最終獲得H—B的對應關(guān)系。

　　H＝N1·I／π·D平（2）

　　其中，　H為外磁場(chǎng)強度值（A／m）

　　I為一次勵磁電流值（A）

　　N1為一次線(xiàn)圈的匝數（匝）

　　D平為試樣的平均直徑（cm）

　　來(lái)源:http://

　　3　分析與討論

　　圖2～7為不同情況下的磁性曲線(xiàn)，其中：

　　B40—B材料高為40mm試樣

　　B100—B材料高為100mm試樣

　　A40—A材料高為40mm試樣

　　A100—A材料高為100mm試樣

　　550—LMH－550中測量級鐵芯

　　363—LM363中測量級鐵芯

　　H—退火后

　　Q—退火前

　　3．1　材料低磁場(chǎng)磁性分析

　　A與B系同牌號進(jìn)口材料，其低磁場(chǎng)磁性比較如下：

　?。?）退火前，由圖2可見(jiàn)材料B的低磁場(chǎng)磁性明顯優(yōu)于A(yíng)。

　?。?）退火后，比較圖3可以看出，從低磁場(chǎng)到中高磁場(chǎng)，B明顯優(yōu)于A(yíng)。