磁轭钢直流磁性能检测技术的探讨(第十一届中国钢铁年会论文集——s10.电工钢) -凯发k8国际

李关仁，周新华

（长沙天恒测控技术有限公司，湖南长沙 410100）

摘 要：磁轭钢板材是用于大型水力发电机转子的关键部件，随着水电机组的大型化发展，具有良好磁性能的磁轭钢有着快速增长的市场需求。而由于磁轭钢具有在很大的磁化场下才会饱和磁化的特点，目前关于其饱和磁极化强度的检测方法还没有完整的国标与国际标准。本文主要探讨采用在 gb/t 3655—2008 的基础上使用爱泼斯坦方圈以及在 gb/t 13012—2008 的基础上使用 a 类磁导计测量其饱和磁极化强度的方法。

关键词：磁轭钢，饱和磁极化强度，爱泼斯坦方圈，a 类磁导计

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

      磁轭钢板材作为大型水力发电机转子的关键部件，其需求与日俱增，但由于其饱和磁化场远高于一般的硅钢材料，现在，其饱和磁极化强度的测量方法还没有相关国标标准。但在质量控制与评定上又主要需要测量其饱和磁极化强度，本文主要探讨两种测量方式并将其结果进行对比分析。

2. 测量

2.1 系统介绍

       在测量磁轭钢磁性能时，我们采用两种方式进行测量，一种是用爱泼斯坦方圈进行测量，另一种是用 a 类磁导计进行测量，测量所用的整套设备为我公司生产的 td8540 直流磁性测量系统，如下图 1所示。该设备主要原理框图如下图 2所示。

2.2 爱泼斯坦方圈测量法

        第一种方法是在 gb/t 3655—2008 的基础上采用爱泼斯坦方圈测量，样品的尺寸及相关要求参考 gb/t

       图中，粗线框内为外部励磁机构，可以是爱泼斯坦方圈，也可以是 a 类磁导计，其中 m——空气磁通补偿的互感线圈；n1——励磁线圈；n2——测量线圈，在 a 类磁导计中，包括 b 线圈和 j 线圈。3655—2008 中关于试样取样的要求，如样片应使用不产生明显边缘毛刺的方法剪切，如果有要求，应根据相关的产品标准进行热处理。样片应具有以下尺寸：宽度 b = 30 mm ± 0.2 mm；长度：280 mm ≤l ≤ 320 mm,公差为 ± 0.5 mm.[1]在磁轭钢的测量中，由于磁化场强度高达60000 a/m，甚至 75000 a/m，因此，爱泼斯坦方圈需要特别绕制。对于空气磁通的补偿通常有线圈补偿与软件补偿两种方式，在此次的设计及测量中，我们采用软件补偿的方式进行补偿。在测试时，我们每种样片选取四片，按照常规方式搭接进行测量。由于试样太厚且边缘有毛刺，常规测量时使用的重量为 1 n 的砝码根本无法保证试样不振动或接触良好，因此，我们建议采用更重的砝码或别的固定装置以保证测试过程中试样不振动。如下表 1所示数据为使用爱泼斯坦方圈法测量两副不同的磁轭钢样品测试所得的结果。由上表可知，爱泼斯坦方圈法有很好的测量重复性。

2.3 a 类磁导计测量法

       第二种方法是在 gb/t 13012—2008 的基础上采用a 类磁导计测量，其样品的尺寸及相关要求参考 gb/t 13012—2008 中关于试样取样的要求，如试样长度不小于 250 mm，最小截面积为 10 mm²，需要时，应对试样进行机械加工，使得试样与磁极靴的间隙减至最小，对与磁极靴接触的试样表面应进行车削或研磨，加工时应充分冷却避免材料受热。[2]此外，也可以按照 gb/t 3655—2008 的要求进行取样，以便进行对比测量。在此次测量中，我们使用在爱泼斯坦方圈法测量中使用的样品，并且，每个磁化场的测量结果为四片单独测量然后求平均的方式进行评定。下表2 所示数据为使用 a 类磁导计测量两副不同的磁轭钢样品测试所得的结果。由上表可知，a 类磁导计法与爱泼斯坦方圈法一样具有好的测量重复性，但所测得的磁极化强度要稍高于爱泼斯坦方圈法的测量结果。

3. 总结

       通过对以上两种测量方法所得的数据进行比对分析可以知道：两种方式测量的数据都具有良好的一致性，但是，采用磁导计法测量的数据要稍高于爱泼斯坦方圈法测量的数据。经过分析，我们认为一个可能的原因是磁轭钢试样普遍较厚，在进行取样时，不可避免有毛边而导致样品不平整。在爱泼斯坦方圈法中，由于样品采用的搭接的方式，在搭接处会出现接触不良好的情况，与磁导计法中采用h 绕圈测量磁化场大小不同的是，在爱泼斯坦方圈中，磁化场的大小是由电流计算而来。因此，有可能会出现加在样品上的真实磁化场小于理论计算所得磁化场而造成以上测量结果差异。由此，我们认为磁导计的测量结果应该是更接近试样的真实结果的。鉴于目前关于磁轭钢饱和磁极化强度的检测方法还没有完整的国标标准和国际标准，我们建议能够尽快建立关于磁轭钢直流磁性能测量及评定方法的统一的相关标准，这对在生产过程中进行品质监控与质量评定是有着积极意义的，同时也可以尽量减少不同的生产厂家因为用不同的方式评定自己产品的质量却得不到他人认可的尴尬局面。

参考文献

[1] gb/t 3655—2008 用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法[s].

[2] gb/t 13012—2008 软磁材料直流磁性能的测量方法[s].