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周 星¹ 鄒學(xué)良² 馬長(zhǎng)松³ 周新華² 沈 杰¹

摘要：鐵基非晶帶材是用于配電變壓器鐵芯并受到廣泛關(guān)注的一種新材料。鐵基非晶帶材的磁性測(cè)量方法還沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。為建立相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，2014年國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）磁性合金和鋼技術(shù)委員會(huì)（TC68）實(shí)施了輪國(guó)際循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)，該項(xiàng)目由日本標(biāo)準(zhǔn)化國(guó)家委員會(huì)組織。本文從項(xiàng)目參與者的角度介紹該項(xiàng)目和試驗(yàn)結(jié)果的一些情況。

關(guān)鍵詞：非晶、磁性能、單片法、循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)

Introduction on An International Round Robin Test (First Round) of Fe-based Amorphous Strip with A Single Sheet Tester for Magnetic Properties in Power Frequency

ZHOU Xing¹ ZOU Xueliang² MA Changsong³ ZHOU Xinhua² SHEN Jie¹

(1. Test, Inspection and Analysis Center, Baosteel Industry Technical Service Co. Ltd., Shanghai;

(2. Changsha Tunkia Co., Ltd.; 3. Institute of Silicon Steel, Central Research Institute of Baosteel)

Abstract: Fe-based amorphous strip is a kind of widely concerning new materials used for electrical power distribution transformer. In measuring the magnetic properties of the Fe-based amorphous strip, there is no international standard. In order to work out a new international standard for this purpose, IEC technical committee 68 (IEC/TC68) progresses an international round robin test (RRT, first round) organized by Japanese national committee in 2014. This article introduced the situation of the RRT with single sheet tester and some results as a point view on a participator of the RRT.

Keyword: Amorphous materials, Magnetic properties, Single sheet test, Round Robin Test

1. 引言

鐵基非晶帶材作為一種高效節(jié)能的新材料在配電變壓器上已有產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用，其生產(chǎn)工藝和檢測(cè)技術(shù)日益受到廣泛關(guān)注。鐵基非晶帶材的磁性能檢測(cè)方法沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)有相應(yīng)材料的磁性能測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)^[1]，鐵基非晶帶材生產(chǎn)大國(guó)的日本也有相應(yīng)材料的磁性能測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)^[2]。值得注意的是，在針對(duì)配電變壓器工頻下使用的鐵基非晶帶材，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和日本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容有很大差別，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)采用卷繞式環(huán)樣，日本標(biāo)準(zhǔn)采用單片樣。

由于鐵基非晶帶材有較明顯的磁致伸縮效應(yīng)，宜采用單片樣進(jìn)行磁性能檢測(cè)。與取向硅鋼帶材的單片磁性能檢測(cè)相比，鐵基非晶帶材單片樣檢測(cè)的技術(shù)要求和實(shí)現(xiàn)難度都很高；一方面，鐵基非晶帶材的厚度很薄，一般為 0.025mm，只有取向硅鋼帶材的十分之一左右；另一方面，鐵基非晶帶材的比總損耗很低，工頻下 1.4T 的典型值約為 0.1W/kg，該值是取向硅鋼帶材工頻下 1.7T 典型值的十分之一左右；此兩個(gè)因素疊加，要求磁測(cè)設(shè)備的靈敏度比普通用于取向硅鋼帶材的磁性能檢測(cè)設(shè)備的靈敏度高出近一百倍；考慮到鐵基非晶帶材的試樣較小，其對(duì)磁性能檢測(cè)設(shè)備的靈敏度要求還要高；在磁導(dǎo)計(jì)的制作、電子小信號(hào)處理及干擾抑制處理等方面也有很高的要求；此外，單片樣檢測(cè)在磁場(chǎng)檢測(cè)上有兩種方法，一個(gè)是電流法（MC），另一個(gè)是磁場(chǎng)線圈法（H-coil）；電流法是硅鋼磁性能單片檢測(cè)IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)使用的方法^[3]，而磁場(chǎng)線圈法是日本和美國(guó)硅鋼磁性能單片檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)使用的方法之一^[4-5]，磁場(chǎng)線圈法的磁導(dǎo)計(jì)制作和相關(guān)測(cè)量手段的建立要求相對(duì)較高。

近幾年，日本在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化框架下，提出建立鐵基非晶帶材的磁性能檢測(cè)方法國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的提議。為建立相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）磁性合金和鋼技術(shù)委員會(huì)（TC68）2014年實(shí)施了輪基于單片法的國(guó)際循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)，項(xiàng)目由日本標(biāo)準(zhǔn)化國(guó)家委員會(huì)的相關(guān)技術(shù)委員會(huì)組織。該項(xiàng)目是軟磁材料磁性能測(cè)試國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)上的一次高水平的比對(duì)試驗(yàn)。計(jì)劃參加本輪國(guó)際循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)的有日本、中國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、意大利和比利時(shí)等國(guó)的不同實(shí)驗(yàn)室，但是由于種種原因最終只有日本 4 個(gè)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó) 1 個(gè)實(shí)驗(yàn)室、歐洲 1 個(gè)實(shí)驗(yàn)室（組織方未說(shuō)明具體國(guó)家）完成試驗(yàn)并提交結(jié)果。本文作者代表中國(guó)參加了該項(xiàng)目。本文從項(xiàng)目參與者的角度介紹該項(xiàng)目和試驗(yàn)結(jié)果的一些情況。

2. 循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)方案

2.1 樣品

本次環(huán)比對(duì)試驗(yàn)樣品由日立金屬提供，共十片，分兩組，每組5片，牌號(hào)為：Metglas 2605HB1M，厚0.025 mm，寬 60 mm，長(zhǎng) 270 mm；樣品經(jīng)過(guò)熱處理，密度取 7.33 kg/dm³，室溫下 H_m = 800 A/m時(shí)飽和磁感為 1.63 T。

2.2 磁導(dǎo)計(jì)

磁導(dǎo)計(jì)由項(xiàng)目組織者提供，如圖1所示。考慮到各國(guó)之間運(yùn)輸?shù)姆奖阈?/span>，項(xiàng)目組織者提供的磁導(dǎo)計(jì)的采用了較小尺寸。磁導(dǎo)計(jì)的磁軛用燒結(jié)鐵氧體制作，上下兩部分，C 型立式設(shè)計(jì)，可構(gòu)成單磁軛和雙磁軛兩種磁路方式。整體尺寸：高 65 mm，寬 65 mm，長(zhǎng) 270 mm。磁軛極面寬度 65 mm，厚度 15 mm，極面間內(nèi)部長(zhǎng)度 240 mm。初級(jí)勵(lì)磁線圈 215 匝，磁場(chǎng)線圈 1990 匝，次級(jí)感應(yīng)線圈 50 匝。

圖1 循環(huán)對(duì)比試驗(yàn)的磁導(dǎo)計(jì)

2.2 磁測(cè)儀

磁測(cè)儀由本文部分作者所在的長(zhǎng)沙天恒測(cè)控技術(shù)有限公司研制。

磁測(cè)電路及信號(hào)處理的整體設(shè)計(jì)與文獻(xiàn)[6]類似，如圖2所示，包括勵(lì)磁單元、電流法初級(jí)信號(hào)處理單元、磁場(chǎng)線圈法信號(hào)處理單元、次級(jí)感應(yīng)電壓信號(hào)處理單元和計(jì)算機(jī)控制軟件等。

圖2 比對(duì)試驗(yàn)的磁測(cè)電路及信號(hào)處理原理圖

2.3 檢測(cè)項(xiàng)目

單磁軛和雙磁軛，電流法和磁場(chǎng)線圈法，頻率 50 Hz和 60 Hz，磁感應(yīng)強(qiáng)度 1.3 T，1.4 T 和 1.5 T 下的比總損耗和比視在功率，磁場(chǎng) 80 A/m下的磁感應(yīng)強(qiáng)度，以及磁滯回線。

電流法磁路長(zhǎng)度約定為 240 mm。試驗(yàn)前要求對(duì)樣品按磁場(chǎng)100 A/m進(jìn)行退磁。每個(gè)樣品要求在不重新裝樣的情況下測(cè)量三次。

中國(guó)方面按要求分別報(bào)出五個(gè)樣品的頻率 50 Hz 的測(cè)量結(jié)果，包括兩種方法的測(cè)量結(jié)果，即單磁軛磁場(chǎng)線圈法和雙磁軛電流法，具體檢測(cè)項(xiàng)目為磁感應(yīng)強(qiáng)度 1.3 T，1.4 T 和 1.5 T 下的比總損耗和比視在功率，磁場(chǎng) 80 A/m 下的磁感應(yīng)強(qiáng)度，以及磁滯回線。

3. 循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

3.1 檢測(cè)結(jié)果

第1輪循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)最終的日本、中國(guó)和美國(guó)的七家實(shí)驗(yàn)室反饋的試驗(yàn)結(jié)果，有正式報(bào)告[7]和國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）磁性合金和鋼技術(shù)委員會(huì)（TC68）工作文件[8]，相關(guān)結(jié)果見(jiàn)圖 3、圖 4 和圖 5。

圖 3 為不同實(shí)驗(yàn)室在不重新裝樣的情況下五個(gè)樣品三次測(cè)量磁感水平 1.3T 的比總損耗的波動(dòng)情況，其值是相對(duì)于各實(shí)驗(yàn)室各樣品均值的比值。其中，a) 為磁場(chǎng)線圈法結(jié)果，b) 為電流法結(jié)果。圖 3 結(jié)果表明，磁場(chǎng)線圈法結(jié)果相對(duì)于電流法結(jié)果表現(xiàn)出略大的離散性。

圖4 為不同實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的 50Hz 下磁感水平 1.3T 的比總損耗的結(jié)果的均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差，其中均值是相對(duì)于參比實(shí)驗(yàn)室（日本同志社大學(xué)）的比值。圖 4 中，a) 為磁場(chǎng)線圈法結(jié)果，b) 為電流法結(jié)果。圖4結(jié)果表明，磁場(chǎng)線圈法的均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)于電流法的均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差，各實(shí)驗(yàn)室間均值差異和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差都略表現(xiàn)出較大的傾向。

圖 5 為不同實(shí)驗(yàn)室磁場(chǎng)線圈法測(cè)量的 50Hz下磁感水平 1.4T 和 1.5T 的比總損耗的結(jié)果的均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差，其中均值是相對(duì)于參比實(shí)驗(yàn)室（日本同志社大學(xué)）的比值。圖 5 中，a) 為 1.4T 比總損耗的結(jié)果，b) 為 1.5 T 比總損耗的結(jié)果。圖 5 和圖 4a 的結(jié)果表明，各實(shí)驗(yàn)室間各磁感水平下磁場(chǎng)線圈法的均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差基本一致。對(duì)應(yīng)磁感水平 1.4 T 和 1.5 T 的電流法相關(guān)的結(jié)果與磁感水平 1.3T 的情況類似。

七家實(shí)驗(yàn)室反饋的 80A/m 磁場(chǎng)下磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果都落在 ±0.4% 范圍內(nèi)，項(xiàng)目組織方未報(bào)告具體數(shù)據(jù)情況。

3.2 結(jié)果分析

從磁感 1.3T 水平的比總損耗的結(jié)果看，磁場(chǎng)線圈法結(jié)果相對(duì)于為電流法結(jié)果表現(xiàn)出略大的離散性，這可能是在電子小信號(hào)情況下，磁場(chǎng)線圈本身更容易受到干擾所致。

各實(shí)驗(yàn)室磁場(chǎng)線圈法測(cè)量各磁感水平下的比總損耗結(jié)果相對(duì)情況基本一致，反映了各實(shí)驗(yàn)室量值控制的整體狀態(tài)，同時(shí)，各實(shí)驗(yàn)室磁場(chǎng)線圈法測(cè)量的比總損耗的結(jié)果的均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差的對(duì)照情況，也是各實(shí)驗(yàn)室間磁測(cè)狀態(tài)的整體反映。

從項(xiàng)目組織者反饋的信息看，中國(guó)方面出具的結(jié)果及表征的狀態(tài)，無(wú)論是磁場(chǎng)線圈法結(jié)果，還是電流法結(jié)果與參比實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的差異均落在在合理的范圍內(nèi)。

3.3 基礎(chǔ)試驗(yàn)的結(jié)果和分析

圖 6 給出本次試驗(yàn)中某一試樣不同磁感水平下磁場(chǎng)線圈法和電流法的磁滯回線的對(duì)比圖。由圖 6 可見(jiàn)，盡管磁場(chǎng)線圈法更接近材料磁性能的真實(shí)狀態(tài)，但其測(cè)量相對(duì)于電流法而言，易受干擾，磁滯回線不是很規(guī)整，這一點(diǎn)與比總損耗的結(jié)果反映的磁場(chǎng)線圈法結(jié)果相對(duì)于為電流法結(jié)果表現(xiàn)出略大的離散性的情況是一致的。

圖 7 為一套 5 個(gè)試樣對(duì)應(yīng)的比總損耗和磁感的測(cè)量結(jié)果。其中，比總損耗磁場(chǎng)線圈法的測(cè)量值比電流法的測(cè)量值低約 10%；磁感的磁場(chǎng)線圈法的測(cè)量值比電流法的測(cè)量值低約 0.1%。這一結(jié)果與文獻(xiàn)[9]給出的硅鋼對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果相比有些不同，比總損耗磁場(chǎng)線圈法的測(cè)量值比電流法的測(cè)量值低的幅度更大，而磁感的磁場(chǎng)線圈法的測(cè)量值比電流法的測(cè)量值的方向相反，硅鋼磁感磁場(chǎng)線圈法的測(cè)量值比電流法的測(cè)量值高且幅度略大。由于鐵基非晶帶材的厚度極薄，與硅鋼薄規(guī)格產(chǎn)品相比有近十倍的差異，造成這種情況的原因究竟是厚度，還是材質(zhì)，需要進(jìn)一步試驗(yàn)和研究。

4. 總結(jié)

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）磁性合金和鋼技術(shù)委員會(huì)（TC68）實(shí)施的第1輪鐵基非晶帶材的磁性能檢測(cè)方法國(guó)際循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)，試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果表明，參加本次試驗(yàn)的各實(shí)驗(yàn)室的磁測(cè)狀態(tài)的一致性是好的。由于本輪試驗(yàn)采用統(tǒng)一的磁導(dǎo)計(jì)，還不能反映各實(shí)驗(yàn)室之間檢測(cè)值的真實(shí)狀態(tài)，IECTC68 委員會(huì) 2015 年計(jì)劃開(kāi)展第 2 輪不采用統(tǒng)一磁導(dǎo)計(jì)的國(guó)際循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 19346-2003 非晶納米晶軟磁合金交流磁性能測(cè)試方法[s].

[2] JIS H7152-1996 アモルファス金屬 単板磁気特性試験方法[s].

[3] 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[s].

[4] JIS C2556-1996 電磁鋼板単板磁気特性試験方法[s].

[5] ASTM A804-04(2009)e1 Standard Test Methods for Alternating-Current Magnetic Properties of Materials at Power Frequencies Using Sheet-Type Test Specimens[s].

[6] H. Hagihara, M. Tanaka, Y. Takahashi, K. Fujiwara, Y. Ishihara, Standard measurement method for magnetic properties of Fe-based amorphous magnetic materials[J], IEEE transaction on magnetics, Vol. 50, No.4, April 2014.

[7] M. Tanaka, H. Hagihara, Y. Takahashi, K. Fujiwara, Y. Ishihara, D. Azuma, A Single Sheet Tester of Fe-based Amorphous Strip Used for Round Robin Test for IEC Standardization[A], 12th International Workshop on 1&2 Dimensional Magnetic Measurement and Testing[C], Torino, Italy, 10-12 September 2014.

[8] Y. Ishihara, Proposal for a new standard for the testing of Fe-based amorphous strip by means of a single sheet tester[R]., IECTC68 Document N261, 4 November 2014

[9] 藤原耕二, 淺野拓也, 中野正典, 高橋則雄, 500mm幅大形試料用単板磁気特性試験器の改良[J], 日本電気學(xué)會(huì)マグネティックス研究會(huì)資料, MAG-04-86, (2004). 33-38.

本論文相關(guān)產(chǎn)品：TD8160 單片非晶磁性測(cè)量系統(tǒng)

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