互感器鐵芯材料低磁場磁性測試及研究

　　1　引言

　　長期以來，由于互感器鐵芯材料的供應(yīng)只提供飽和磁場磁性，不提供低磁場磁性指標(biāo)，故其低磁場磁性不明。而生產(chǎn)用互感器鐵芯對低磁場磁性要求較高，造成生產(chǎn)極大被動。往往同一種不同批次較高牌號（尤其是不同生產(chǎn)廠家）的鐵芯材料，其低磁場磁性懸殊很大。以前對此認(rèn)識不足，曾將大量精力花費(fèi)在其退火處理上，但并不奏效，大量的鐵芯因磁性不能通過生產(chǎn)檢驗(yàn)而報(bào)廢。為滿足生產(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(yán)重問題。

　　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，暫時緩解了制約生產(chǎn)急需的問題。為從根本上改善因鐵芯材料低磁場磁性不明而造成的大量廢品浪費(fèi)并擺脫盲目的生產(chǎn)狀態(tài)，本文通過對互感器鐵芯材料低磁場磁性的測試和研究，為鐵芯的材料選擇和設(shè)計(jì)制作提供了重要依據(jù)。

　　2 試驗(yàn)方法及測試手段

　　2．1　試樣

　　國家標(biāo)準(zhǔn)中對于磁性材料推薦采用方圈和雙磁軛磁導(dǎo)儀來測量其交流磁性能，但僅適用于飽和磁場下的磁性能測試，而無法測量低磁場下的磁感應(yīng)強(qiáng)度。同時，美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTM及俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)均提到，可選用環(huán)形鐵芯試樣作為材料測試磁性的標(biāo)準(zhǔn)試樣。為此，我們采用繞制的內(nèi)徑120mm作為標(biāo)準(zhǔn)試樣的內(nèi)徑，并參照相關(guān)俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)選用外徑與內(nèi)徑之比為1．3，試樣的高度分別定為40mm和100mm，即試樣為內(nèi)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、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(shù)量分別為五件和兩件）。

　　2．2　測試條件

　　為使試驗(yàn)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)檢驗(yàn)有較強(qiáng)的比對性，采用與實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)相似的試驗(yàn)方法進(jìn)行測試，即采用交流測試線路，如圖1所示。

　　2．3　測試方法

　?。?）生產(chǎn)檢驗(yàn)中，是對鐵芯改變一次線圈中勵磁電流的方式來施加一定的外磁場，然后測量二次線圈兩端的感應(yīng)電動勢，再由下式（1）來獲得對應(yīng)當(dāng)前磁場下的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。

　　Uf＝4．44 BSN2 f（1）

　　其中，　Uf為次級繞組感應(yīng)電勢（V）

　　B為標(biāo)定磁感應(yīng)強(qiáng)度（Gs）

　　S為試樣的橫截面積（cm2）

　　N2為次級繞組的匝數(shù)（匝）

　　f為交流磁場的重復(fù)頻率（50Hz）

　?。?）本文首先以磁感應(yīng)強(qiáng)度B為自變量，在0～20 000Gs之間選取一定數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)，根據(jù)式（1）計(jì)算出當(dāng)前磁感應(yīng)強(qiáng)度下的感應(yīng)電動勢Uf值，再通過調(diào)節(jié)一次線圈中的電流獲得Uf值，并記錄下此時一次線圈中的勵磁電流值I。再根據(jù)式（2）得出此時的H，最終獲得H—B的對應(yīng)關(guān)系。

　　H＝N1·I／π·D平（2）

　　其中，　H為外磁場強(qiáng)度值（A／m）

　　I為一次勵磁電流值（A）

　　N1為一次線圈的匝數(shù)（匝）

　　D平為試樣的平均直徑（cm）

　　來源:http://

　　3　分析與討論

　　圖2～7為不同情況下的磁性曲線，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　材料低磁場磁性分析

　　A與B系同牌號進(jìn)口材料，其低磁場磁性比較如下：

　　（1）退火前，由圖2可見材料B的低磁場磁性明顯優(yōu)于A。

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