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閱讀：169發(fā)布時(shí)間：2025-12-24
李關(guān)仁，周新華
（長(zhǎng)沙天恒測(cè)控技術(shù)有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410100）
摘 要：磁軛鋼板材是用于大型水力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵部件，隨著水電機(jī)組的大型化發(fā)展，具有良好磁性能的磁軛鋼有著快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。而由于磁軛鋼具有在很大的磁化場(chǎng)下才會(huì)飽和磁化的特點(diǎn)，目前關(guān)于其飽和磁極化強(qiáng)度的檢測(cè)方法還沒(méi)有完整的國(guó)標(biāo)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。本文主要探討采用在 GB/T 3655—2008 的基礎(chǔ)上使用愛(ài)潑斯坦方圈以及在 GB/T 13012—2008 的基礎(chǔ)上使用 A 類磁導(dǎo)計(jì)測(cè)量其飽和磁極化強(qiáng)度的方法。
關(guān)鍵詞：磁軛鋼，飽和磁極化強(qiáng)度，愛(ài)潑斯坦方圈，A 類磁導(dǎo)計(jì)
Technical Discussion on DC Magnetic Properties of Yoke Steel
Li Guanren, Zhou Xinhua
(Tunkia Co.,Ltd., Changsha 410100, China)
Abstract: Yoke steel plate is suitable for the key components of large - scale hydraulic generator rotor. With the increasing rapidly development of hydropower unit, the yoke steel with good magnetic performance has a huge market demand. Because the yoke steel has the characteristics of saturation magnetization in the large magnetization field, there is no full GB standard and IEC standard for the measurement method of its saturation magnetic polarization. This paper focuses mostly on discussing the methods of using Epstein frame based on GB/T 3655—2008 and using Class A permeameter based on GB/T 13012—2008 to measure its saturation magnetic polarization.
Key words: yoke steel, saturation magnetic polarization, epstein frame, class a permeameter
1. 引言
磁軛鋼板材作為大型水力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵部件，其需求與日俱增，但由于其飽和磁化場(chǎng)遠(yuǎn)高于一般的硅鋼材料，現(xiàn)在，其飽和磁極化強(qiáng)度的測(cè)量方法還沒(méi)有相關(guān)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。但在質(zhì)量控制與評(píng)定上又主要需要測(cè)量其飽和磁極化強(qiáng)度，本文主要探討兩種測(cè)量方式并將其結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
2. 測(cè)量
2.1 系統(tǒng)介紹
在測(cè)量磁軛鋼磁性能時(shí)，我們采用兩種方式進(jìn)行測(cè)量，一種是用愛(ài)潑斯坦方圈進(jìn)行測(cè)量，另一種是用 A 類磁導(dǎo)計(jì)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量所用的整套設(shè)備為我公司生產(chǎn)的 TD8540 直流磁性測(cè)量系統(tǒng)，如下圖 1所示。該設(shè)備主要原理框圖如下圖 2所示。
2.2 愛(ài)潑斯坦方圈測(cè)量法
種方法是在 GB/T 3655—2008 的基礎(chǔ)上采用愛(ài)潑斯坦方圈測(cè)量，樣品的尺寸及相關(guān)要求參考 GB/T
圖中，粗線框內(nèi)為外部勵(lì)磁機(jī)構(gòu)，可以是愛(ài)潑斯坦方圈，也可以是 A 類磁導(dǎo)計(jì)，其中 M——空氣磁通補(bǔ)償?shù)幕ジ芯€圈；N1——?jiǎng)?lì)磁線圈；N2——測(cè)量線圈，在 A 類磁導(dǎo)計(jì)中，包括 B 線圈和 J 線圈。3655—2008 中關(guān)于試樣取樣的要求，如樣片應(yīng)使用不產(chǎn)生明顯邊緣毛刺的方法剪切，如果有要求，應(yīng)根據(jù)相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱處理。樣片應(yīng)具有以下尺寸：寬度 b = 30 mm ± 0.2 mm；長(zhǎng)度：280 mm ≤l ≤ 320 mm,公差為 ± 0.5 mm.[1]在磁軛鋼的測(cè)量中，由于磁化場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)60000 A/m，甚至 75000 A/m，因此，愛(ài)潑斯坦方圈需要特別繞制。對(duì)于空氣磁通的補(bǔ)償通常有線圈補(bǔ)償與軟件補(bǔ)償兩種方式，在此次的設(shè)計(jì)及測(cè)量中，我們采用軟件補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行補(bǔ)償。在測(cè)試時(shí)，我們每種樣片選取四片，按照常規(guī)方式搭接進(jìn)行測(cè)量。由于試樣太厚且邊緣有毛刺，常規(guī)測(cè)量時(shí)使用的重量為 1 N 的砝碼根本無(wú)法保證試樣不振動(dòng)或接觸良好，因此，我們建議采用更重的砝碼或別的固定裝置以保證測(cè)試過(guò)程中試樣不振動(dòng)。如下表 1所示數(shù)據(jù)為使用愛(ài)潑斯坦方圈法測(cè)量?jī)筛辈煌拇跑椾摌悠窚y(cè)試所得的結(jié)果。由上表可知，愛(ài)潑斯坦方圈法有很好的測(cè)量重復(fù)性。
2.3 A 類磁導(dǎo)計(jì)測(cè)量法
第二種方法是在 GB/T 13012—2008 的基礎(chǔ)上采用A 類磁導(dǎo)計(jì)測(cè)量，其樣品的尺寸及相關(guān)要求參考 GB/T 13012—2008 中關(guān)于試樣取樣的要求，如試樣長(zhǎng)度不小于 250 mm，最小截面積為 10 mm2，需要時(shí)，應(yīng)對(duì)試樣進(jìn)行機(jī)械加工，使得試樣與磁極靴的間隙減至最小，對(duì)與磁極靴接觸的試樣表面應(yīng)進(jìn)行車削或研磨，加工時(shí)應(yīng)充分冷卻避免材料受熱。[2]此外，也可以按照 GB/T 3655—2008 的要求進(jìn)行取樣，以便進(jìn)行對(duì)比測(cè)量。在此次測(cè)量中，我們使用在愛(ài)潑斯坦方圈法測(cè)量中使用的樣品，并且，每個(gè)磁化場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果為四片單獨(dú)測(cè)量然后求平均的方式進(jìn)行評(píng)定。下表2 所示數(shù)據(jù)為使用 A 類磁導(dǎo)計(jì)測(cè)量?jī)筛辈煌拇跑椾摌悠窚y(cè)試所得的結(jié)果。由上表可知，A 類磁導(dǎo)計(jì)法與愛(ài)潑斯坦方圈法一樣具有好的測(cè)量重復(fù)性，但所測(cè)得的磁極化強(qiáng)度要稍高于愛(ài)潑斯坦方圈法的測(cè)量結(jié)果。
3. 總結(jié)
通過(guò)對(duì)以上兩種測(cè)量方法所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析可以知道：兩種方式測(cè)量的數(shù)據(jù)都具有良好的一致性，但是，采用磁導(dǎo)計(jì)法測(cè)量的數(shù)據(jù)要稍高于愛(ài)潑斯坦方圈法測(cè)量的數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)分析，我們認(rèn)為一個(gè)可能的原因是磁軛鋼試樣普遍較厚，在進(jìn)行取樣時(shí)，不可避免有毛邊而導(dǎo)致樣品不平整。在愛(ài)潑斯坦方圈法中，由于樣品采用的搭接的方式，在搭接處會(huì)出現(xiàn)接觸不良好的情況，與磁導(dǎo)計(jì)法中采用H 繞圈測(cè)量磁化場(chǎng)大小不同的是，在愛(ài)潑斯坦方圈中，磁化場(chǎng)的大小是由電流計(jì)算而來(lái)。因此，有可能會(huì)出現(xiàn)加在樣品上的真實(shí)磁化場(chǎng)小于理論計(jì)算所得磁化場(chǎng)而造成以上測(cè)量結(jié)果差異。由此，我們認(rèn)為磁導(dǎo)計(jì)的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該是更接近試樣的真實(shí)結(jié)果的。鑒于目前關(guān)于磁軛鋼飽和磁極化強(qiáng)度的檢測(cè)方法還沒(méi)有完整的國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，我們建議能夠盡快建立關(guān)于磁軛鋼直流磁性能測(cè)量及評(píng)定方法的統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行品質(zhì)監(jiān)控與質(zhì)量評(píng)定是有著積極意義的，同時(shí)也可以盡量減少不同的生產(chǎn)廠家因?yàn)橛貌煌姆绞皆u(píng)定自己產(chǎn)品的質(zhì)量卻得不到他人認(rèn)可的尷尬局面。
參考文獻(xiàn)
[1] GB/T 3655—2008 用愛(ài)潑斯坦方圈測(cè)量電工鋼片(帶)磁性能的方法[S].
[2] GB/T 13012—2008 軟磁材料直流磁性能的測(cè)量方法[S].
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