CN110531288B - 一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置和方法 - Google Patents

一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置和方法，包括绝缘底板和爱泼斯坦方圈，爱泼斯坦方圈为四个绕组骨架在绝缘底板上形成的方框结构，绕组骨架中嵌设H线圈，外部绕设内外两层线圈，初级磁化线圈N1和次级感应线圈N2，可以使用爱泼斯坦方圈进行电流法和/或H线圈法进行磁性能检测，本发明提高检测精度，检测方法多样。

Description

一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置和方法
技术领域
本发明属于硅钢产品检测的技术领域，尤其涉及一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置和方法。
背景技术
当今硅钢片已经在电网、变压器、电动机和压缩机行业普遍应用，准确的检测和评价硅钢片的磁性能指标一直是硅钢片制造和应用行业持续努力的方向。爱泼斯坦方圈测磁法是电工钢领域经典的检测方法，也是国际和行业普遍认可和采用的检测方式。但是随着技术的进步和检测需求的细化，近年来爱泼斯坦方圈法检测的局限性也逐步暴露出来。
目前硅钢片磁性能根据IEC 60404和GB/T 3655标准爱泼斯坦方圈采用的为电流法控制方式，此种控制方法针对磁场强度H和磁极化强度J的计算必须使用有效磁路长度这一参数，而根据标准有效磁路长度采用的为约定值与真值存在差异，因此引入的偏差据资料统计铁芯损耗和磁极化强度差异在8～10％左右。
爱泼斯坦方圈为四个线圈组成的正方形装置，在检测时样品加工成30mm*300的条状样采用双搭接接头的方式放置于绕组内，无法一次检测无取向硅钢纵横各半样品的各向异性，需按方向重复加工检测计算，并且无法评价样品均匀性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置和方法，提高检测精度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置，其特征在于，包括绝缘底板和爱泼斯坦方圈，所述爱泼斯坦方圈为四个绕组骨架在所述绝缘底板上形成的方框结构，所述绕组骨架为中心设有容置腔的矩形块状结构，所述容置腔为沿轴向设置的矩形贯通孔，位于容置腔顶面和底面的中心对称设有矩形凹槽，所述矩形凹槽内嵌设H线圈，绕组骨架上绕设内外两层线圈，外层线圈为初级磁化线圈N1，内层线圈为次级感应线圈N2。
按上述方案，还包括励磁电源和连接触点，所述连接触点为多个，分别设于四个绕组骨架两侧的绝缘底板上，所述H线圈、初级磁化线圈N1和次级感应线圈N2分别与对应的连接触点相连接，所述励磁电源通过线缆与连接触点相连。
按上述方案，所述H线圈由板状骨架和铜丝线圈组成，所述板状骨架为不导电的非磁性材料制成，所述铜丝线圈为铜丝沿板状骨架均匀连续缠绕制成，板状骨架长度为150mm～200mm、宽度为20～25mm、厚度为1～1.5mm，铜丝线圈长度为130mm～180mm，铜丝直径为0.2mm～0.5mm。
按上述方案，所述矩形凹槽两侧均设有贯通的接线孔。
按上述方案，所述绕组骨架厚度为4±0.1mm，容置腔长度为220±1mm、宽度为32±0.1mm、高度为10±0.1mm，矩形凹槽深度为1.5～2mm、长度为151～201mm、宽度21～26mm。
一种爱泼斯坦方圈磁性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)样品加工安设：将硅钢片样品按照加工要求加工成条状，将硅钢片样品穿设于绕组骨架的容置腔中，相邻两组硅钢片样品一一对应首尾搭接相连；
S2)电路连接方式：同一绕组骨架内两个H线圈串联连接，四个绕组骨架初级线圈并联，以分开接线的方式连接励磁电源，进行单独励磁和/或组合励磁，次级感应线圈采用串联的方式连接在一起；
S3)电流法分段控制测量：
磁场强度H(t)控制：按实验要求通过励磁电源对使用初级线圈N1对样品进行磁化，四个绕组骨架初级线圈编号为N11、N12、N13、N14，正常检测时N11、N12、N13、N14同时磁化，检测各向异性时按对角N11和N13、N12和N14分组进行磁化，检测均匀性时逐个依次进行磁化，并实时监测控制电流大小，从而达到通过电流法控制磁场强度H(t)；
次级感应电压U2(t)测量：将感应电压装置以并联的方式连接至四个绕组骨架次级线圈N21、N22、N23、N24两端测试次级感应电压U2(t)1、U2(t)2、U2(t)3、U2(t)4，并实时监测分段的次级感应电压大小，从而达到分段测量获得整体和分段磁极化强度J(t)；
S4)H线圈法控制测量：
磁场强度H(t)控制：四个绕组骨架H1、H2、H3、H4线圈连接电压感应装置，通过感应电势获得来获得H线圈法磁场强度，通过调整励磁大小的方式控至磁场强度；
H线圈感应电压UH(t)测量：通过电压感应装置测量H1、H2、H3、H4感应电压UH(t)1、UH(t)2、UH(t)3、UH(t)4，从而达到分段测量获得整体和分段磁极化强度J(t)。
本发明的有益效果是：提供一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置和方法，采用内置H线圈的方式克服爱泼斯坦方圈法采用约定磁路长度计算性能的弊端，通过H线圈直接测量样品本身性能，减少了检测误差；采用分段控制的方式，可使用电流法或H线圈法对四个绕组线圈分段控制测量，与固定制样方向和位置相结合的方式。即可达到检测样品各向异性或样品均匀度的目的；可以同时使用爱泼斯坦方圈进行电流法和H线圈法检测或是在两种方法间自由切换，实现了多用途功能的目的。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的俯视图。
图3为本发明一个实施例的H线圈的结构示意图。
图4为本发明一个实施例的绕组骨架的透视图。
图5为本发明一个实施例的绕组骨架的结构示意图。
图6为本发明一个实施例的绕组骨架的剖视图。
图7为本发明一个实施例的线路连接示意图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1和图2所示，一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置，包括绝缘底板1和爱泼斯坦方圈，爱泼斯坦方圈为四个绕组骨架2在绝缘底板上形成的方框结构，绕组骨架为中心设有容置腔3的矩形块状结构，容置腔为沿轴向设置的矩形贯通孔，位于容置腔顶面和底面的中心对称设有矩形凹槽4，矩形凹槽内嵌设H线圈5，绕组骨架上绕设内外两层线圈，外层线圈为初级磁化线圈N1，内层线圈为次级感应线圈N2。
还包括励磁电源和连接触点6，连接触点为多个，分别设于四个绕组骨架两侧的绝缘底板上，H线圈、初级磁化线圈N1和次级感应线圈N2分别与对应的连接触点相连接，励磁电源通过线缆与连接触点相连。
如图3所示，H线圈由板状骨架7和铜丝线圈8组成，板状骨架为不导电的非磁性材料制成(可为酚醛树脂)，铜丝线圈为铜丝沿板状骨架均匀连续缠绕制成。
矩形凹槽两侧均设有贯通的接线孔，便于线圈伸出与接触点相连接。
还包括空气磁通线圈，空气磁通线圈设于绝缘底板上，位于爱泼斯坦方圈的中心，与对应的连接触点相连，对空气磁通的影响进行补偿，保证测量的准确度。
板状骨架长度为150mm～200mm、宽度为20～25mm、厚度为1～1.5mm，铜丝线圈长度为130mm～180mm，铜丝直径为0.2mm～0.5mm。
如图4-图6所示，绕组骨架为不导电的非磁性材料制成(可为酚醛树脂)，厚度为4±0.1mm，容置腔长度为220±1mm、宽度为32±0.1mm、高度为10±0.1mm，矩形凹槽深度为1.5～2mm、长度为151～201mm、宽度21～26mm。
初级磁化线圈和次级感应线圈的匝数均为175匝。
一种爱泼斯坦方圈磁性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)样品加工安设：将硅钢片样品按照加工要求加工成条状，将硅钢片样品穿设于绕组骨架的容置腔中，相邻两组硅钢片样品一一对应首尾搭接相连，硅钢片样品长度为300mm，宽度为30mm，一般无取向硅钢16片平行于轧制方向8片，垂直于轧制方向8片。取向硅钢24片以上，均为平行于轧制方向，需要检测样品均匀性时对样片进行编号记录位置；
S2)电路连接方式(见图7)：同一绕组骨架内两个H线圈串联连接，四个绕组骨架初级线圈并联，以分开接线的方式连接励磁电源，进行单独励磁和/或组合励磁，次级感应线圈采用串联的方式连接在一起；
S3)电流法分段控制测量：
磁场强度H(t)控制：按实验要求通过励磁电源对使用初级线圈N1对样品进行磁化，四个绕组骨架初级线圈编号为N11、N12、N13、N14，正常检测时N11、N12、N13、N14同时磁化，检测各向异性时按对角N11和N13、N12和N14分组进行磁化，检测均匀性时逐个依次进行磁化，并实时监测控制电流大小，从而达到通过电流法控制磁场强度H(t)；
次级感应电压U2(t)测量：将感应电压装置以并联的方式连接至四个绕组骨架次级线圈N21、N22、N23、N24两端测试次级感应电压U2(t)1、U2(t)2、U2(t)3、U2(t)4，并实时监测分段的次级感应电压大小，从而达到分段测量获得整体和分段磁极化强度J(t)；
S4)H线圈法控制测量：
磁场强度H(t)控制：四个绕组骨架H1、H2、H3、H4线圈连接电压感应装置，通过感应电势获得来获得H线圈法磁场强度，通过调整励磁大小的方式控至磁场强度；
H线圈感应电压UH(t)测量：通过电压感应装置测量H1、H2、H3、H4感应电压UH(t)1、UH(t)2、UH(t)3、UH(t)4，从而达到分段测量获得整体和分段磁极化强度J(t)。
本发明根据电流法或H线圈法，使用方圈次级线圈N2或H线圈获得四个绕组线圈的次级感应电压，计算获得四个绕组内样品性能检测值。从而获得样品性能值、均匀度和各向异性值。磁场强度H(t)、磁极化强度J(t)、比总损耗Ps和比视在功率Ss由UH(t)和U2(t)计算得出。

Claims (4)

1.一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置，其特征在于，包括绝缘底板和爱泼斯坦方圈，所述爱泼斯坦方圈为四个绕组骨架在所述绝缘底板上形成的方框结构，所述绕组骨架为中心设有容置腔的矩形块状结构，所述容置腔为沿轴向设置的矩形贯通孔，位于容置腔顶面和底面的中心对称设有矩形凹槽，所述矩形凹槽内嵌设H线圈，绕组骨架上绕设内外两层线圈，外层线圈为初级磁化线圈N1，内层线圈为次级感应线圈N2，矩形凹槽两侧均设有贯通的接线孔；还包括励磁电源和连接触点，所述连接触点为多个，分别设于四个绕组骨架两侧的绝缘底板上，所述H线圈、初级磁化线圈N1和次级感应线圈N2分别与对应的连接触点相连接，所述励磁电源通过线缆与连接触点相连。
2.根据权利要求1所述的一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置，其特征在于，所述H线圈由板状骨架和铜丝线圈组成，所述板状骨架为不导电的非磁性材料制成，所述铜丝线圈为铜丝沿板状骨架均匀连续缠绕制成，板状骨架长度为150mm~200mm、宽度为20~25mm、厚度为1~1.5mm，铜丝线圈长度为130mm~180mm，铜丝直径为0.2mm~0.5mm。
3.根据权利要求2所述的一种爱泼斯坦方圈磁性能检测装置，其特征在于，所述绕组骨架厚度为4±0.1mm，容置腔长度为220±1mm、宽度为32±0.1mm、高度为10±0.1mm，矩形凹槽深度为1.5~2mm、长度为151~201mm、宽度21~26mm。
4.一种爱泼斯坦方圈磁性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1）样品加工安设：将硅钢片样品按照加工要求加工成条状，将硅钢片样品穿设于绕组骨架的容置腔中，相邻两组硅钢片样品一一对应首尾搭接相连；
S2）电路连接方式：同一绕组骨架内两个H线圈串联连接，四个绕组骨架初级磁化线圈并联，以分开接线的方式连接励磁电源，进行单独励磁和/或组合励磁，次级感应线圈采用串联的方式连接在一起；
S3）电流法分段控制测量：
磁场强度H(t)控制：按实验要求通过励磁电源使用初级磁化线圈N1对样品进行磁化，四个绕组骨架初级磁化线圈编号为N11、N12、N13、N14，正常检测时N11、N12、N13、N14同时磁化，检测各向异性时按对角N11和N13、N12和N14分组进行磁化，检测均匀性时逐个依次进行磁化，并实时监测控制电流大小，从而达到通过电流法控制磁场强度H(t)；
次级感应电压U2(t)测量：将感应电压装置以并联的方式连接至四个绕组骨架次级线圈N21、N22、N23、N24两端测试次级感应电压U2(t) 1、U2(t) 2、U2(t) 3、U2(t) 4，并实时监测分段的次级感应电压大小，从而达到分段测量获得整体和分段磁极化强度J(t)；
S4）H线圈法控制测量：
磁场强度H(t)控制：四个绕组骨架H1、H2、H3、H4线圈连接电压感应装置，通过感应电势来获得H线圈法磁场强度，通过调整励磁大小的方式控制磁场强度；
H线圈感应电压U H(t)测量：通过电压感应装置测量H1、H2、H3、H4感应电压U H(t) 1、U H(t) 2、U H(t) 3、U H(t) 4，从而达到分段测量获得整体和分段磁极化强度J(t)。
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