李關仁，周新華

（長沙天恒測控技術有限公司，湖南長沙 410100）

摘 要：磁軛鋼板材是用于大型水力發(fā)電機轉子的關鍵部件，隨著水電機組的大型化發(fā)展，具有良好磁性能的磁軛鋼有著快速增長的市場需求。而由于磁軛鋼具有在很大的磁化場下才會飽和磁化的特點，目前關于其飽和磁極化強度的檢測方法還沒有完整的國標與國際標準。本文主要探討采用在 GB/T 3655—2008 的基礎上使用愛潑斯坦方圈以及在 GB/T 13012—2008 的基礎上使用 A 類磁導計測量其飽和磁極化強度的方法。

關鍵詞：磁軛鋼，飽和磁極化強度，愛潑斯坦方圈，A 類磁導計

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)電機轉子的關鍵部件，其需求與日俱增，但由于其飽和磁化場遠高于一般的硅鋼材料，現(xiàn)在，其飽和磁極化強度的測量方法還沒有相關國標標準。但在質量控制與評定上又主要需要測量其飽和磁極化強度，本文主要探討兩種測量方式并將其結果進行對比分析。

2. 測量

2.1 系統(tǒng)介紹

在測量磁軛鋼磁性能時，我們采用兩種方式進行測量，一種是用愛潑斯坦方圈進行測量，另一種是用 A 類磁導計進行測量，測量所用的整套設備為我公司生產的 TD8540 直流磁性測量系統(tǒng)，如下圖 1所示。該設備主要原理框圖如下圖 2所示。

2.2 愛潑斯坦方圈測量法

種方法是在 GB/T 3655—2008 的基礎上采用愛潑斯坦方圈測量，樣品的尺寸及相關要求參考 GB/T

圖中，粗線框內為外部勵磁機構，可以是愛潑斯坦方圈，也可以是 A 類磁導計，其中 M——空氣磁通補償?shù)幕ジ芯€圈；N1——勵磁線圈；N2——測量線圈，在 A 類磁導計中，包括 B 線圈和 J 線圈。3655—2008 中關于試樣取樣的要求，如樣片應使用不產生明顯邊緣毛刺的方法剪切，如果有要求，應根據相關的產品標準進行熱處理。樣片應具有以下尺寸：寬度 b = 30 mm ± 0.2 mm；長度：280 mm ≤l ≤ 320 mm,公差為 ± 0.5 mm.[1]在磁軛鋼的測量中，由于磁化場強度高達60000 A/m，甚至 75000 A/m，因此，愛潑斯坦方圈需要特別繞制。對于空氣磁通的補償通常有線圈補償與軟件補償兩種方式，在此次的設計及測量中，我們采用軟件補償?shù)姆绞竭M行補償。在測試時，我們每種樣片選取四片，按照常規(guī)方式搭接進行測量。由于試樣太厚且邊緣有毛刺，常規(guī)測量時使用的重量為 1 N 的砝碼根本無法保證試樣不振動或接觸良好，因此，我們建議采用更重的砝碼或別的固定裝置以保證測試過程中試樣不振動。如下表 1所示數(shù)據為使用愛潑斯坦方圈法測量兩副不同的磁軛鋼樣品測試所得的結果。由上表可知，愛潑斯坦方圈法有很好的測量重復性。

2.3 A 類磁導計測量法

第二種方法是在 GB/T 13012—2008 的基礎上采用A 類磁導計測量，其樣品的尺寸及相關要求參考 GB/T 13012—2008 中關于試樣取樣的要求，如試樣長度不小于 250 mm，最小截面積為 10 mm²，需要時，應對試樣進行機械加工，使得試樣與磁極靴的間隙減至最小，對與磁極靴接觸的試樣表面應進行車削或研磨，加工時應充分冷卻避免材料受熱。[2]此外，也可以按照 GB/T 3655—2008 的要求進行取樣，以便進行對比測量。在此次測量中，我們使用在愛潑斯坦方圈法測量中使用的樣品，并且，每個磁化場的測量結果為四片單獨測量然后求平均的方式進行評定。下表2 所示數(shù)據為使用 A 類磁導計測量兩副不同的磁軛鋼樣品測試所得的結果。由上表可知，A 類磁導計法與愛潑斯坦方圈法一樣具有好的測量重復性，但所測得的磁極化強度要稍高于愛潑斯坦方圈法的測量結果。

3. 總結

通過對以上兩種測量方法所得的數(shù)據進行比對分析可以知道：兩種方式測量的數(shù)據都具有良好的一致性，但是，采用磁導計法測量的數(shù)據要稍高于愛潑斯坦方圈法測量的數(shù)據。經過分析，我們認為一個可能的原因是磁軛鋼試樣普遍較厚，在進行取樣時，不可避免有毛邊而導致樣品不平整。在愛潑斯坦方圈法中，由于樣品采用的搭接的方式，在搭接處會出現(xiàn)接觸不良好的情況，與磁導計法中采用H 繞圈測量磁化場大小不同的是，在愛潑斯坦方圈中，磁化場的大小是由電流計算而來。因此，有可能會出現(xiàn)加在樣品上的真實磁化場小于理論計算所得磁化場而造成以上測量結果差異。由此，我們認為磁導計的測量結果應該是更接近試樣的真實結果的。鑒于目前關于磁軛鋼飽和磁極化強度的檢測方法還沒有完整的國標標準和國際標準，我們建議能夠盡快建立關于磁軛鋼直流磁性能測量及評定方法的統(tǒng)一的相關標準，這對在生產過程中進行品質監(jiān)控與質量評定是有著積極意義的，同時也可以盡量減少不同的生產廠家因為用不同的方式評定自己產品的質量卻得不到他人認可的尷尬局面。

參考文獻

[1] GB/T 3655—2008 用愛潑斯坦方圈測量電工鋼片(帶)磁性能的方法[S].

[2] GB/T 13012—2008 軟磁材料直流磁性能的測量方法[S].