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GB／T 3*0*2-2020 电工钢单片磁性能测试 H线圈法GB／T 3*0*2-2020 电工钢单片磁性能测试 H线圈法简介：
GB/T 3*0*2-2020《电工钢单片磁性能测试方法 第2部分：H线圈法》是一部由中国国家标准制定的行业标准，主要用于电工钢（一种特殊类型的磁性钢，主要用于电机、变压器和电磁设备的制造）的磁性能测试。H线圈法是一种常见的磁性能测试方法，它是通过测量磁化电流（H）和磁场强度（B）的关系来评估电工钢的磁导率和磁滞回线特性。
H线圈法的工作原理是使用一个线圈（H线圈）对电工钢样品进行磁化，线圈中通入电流，产生的磁场通过样品。样品的磁化程度（磁感应强度B）会与线圈中的电流（H）成正比。通过测量不同的电流值，可以得到B-H曲线，这个曲线可以反映材料的磁化和去磁过程，从而评估其磁滞损耗、磁导率、矫顽力等磁性能参数。
根据GB/T 3*0*2-2020标准，测试过程中需要控制温度、磁场强度等参数，并确保测试结果的准确性和一致性。该标准适用于各种电工钢片的磁性能测试，为保证产品的质量和性能提供技术依据。
GB／T 3*0*2-2020 电工钢单片磁性能测试 H线圈法部分内容预览：
试样与磁轭构成封闭的磁场回路，通过探测H线圈 上的感应电压来获得穿过试样的磁场强度，再 通过B线圈（感应电压线圈，又称为次级
电工钢试祥放置于线圈管架中日 两层线圈，外部为励磁线圈（又称为初级线国 部为B线圈，另外在靠近试样下表面的统 组H线圈，如图*所示
【北京市】外墙外保温工程施工防火安全技术规程DB**/72*-20*0GB/T3*0*2—2020
图*单片磁导计示意图
磁导计和线圈的连接如图2所示。 以下信号应通过数字控制系统进行实时波形记录： a）与励磁线圈串联的无感精密电阻R，两端的电压U,（t）； b）B线圈（见5.3）感应电压U（t)N c）H线圈（见5.3）感应电压Uh（2）。 为了获取完整的测量信息，UH（t）、U（t）和U,（t)这几组信号的采样时间都应该是磁化周期的整 数倍。数字采样技术的应用、U,（t)和由U,（t)计算的磁极化电流I（t)用于数字的空气磁通补偿、以及 B线圈感应电压U2（t）波形系数的控制参见附录A。
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试装置应由磁轭、线圈、电源、数字控制系统等组
H线圈法测量电路示意
制作磁轭的材料应具有低的剩磁、低的磁阻和尽可能低的比总损耗，例如高牌号的晶粒取向电工钢 寸或镍合金等，U型磁轭可采用多片叠压而成。使用晶粒取向电工钢片制作磁轭时，加工后的电工钢 片应进行去应力退火。 为保证测量的准确性，磁轭还应满足以下条件： a 频率为50Hz时，磁轭在磁极化强度为*0mT、*.5T下对应的比总损耗不应超过*.0mW/kg、 *.0W/kg; b 每个磁轭的两个磁极面应是共面的，其公差应在0.5mm范围内，两磁轭的相对极面之间在任 意点的间隙都不应超过0.05mm，且为避免在试样中引起机械应力，两个磁轭都应是刚性的； C 每个磁轭的高度应在*0mm~*50mm之间，长度应为500+mm，内侧宽度应为*50mm土 *mm，磁轭磁极面宽度应为25mm士*mm，如图3所示。若使用其他尺寸的磁轭，应保证测 量结果的准确性
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磁轭竖直臂之间应有放置试样的支撑面，由绝缘、非导磁材料制成，且支撑面与磁极面应共面，以保 证待测试样与支撑面间无任何缝隙。 O 上部磁轭应能向上移动以便插入试样，放入试样后，上部磁轭应与下部磁轭准确地闭合。上部磁轭 的悬吊应平衡其部分重量，并使试样受力在*00N～200N之间。
磁导计线圈包括励磁线圈、B线圈、H线圈、空气补偿线圈，如图*所示， 励磁线圈、H线圈和B线圈应从各自线圈架的同一端开始缠绕，且绕线方向应相同
图*磁轭、线圈示意图
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5.3.2励磁线圈、B线圈
H线圈由*个线圈串联构成，每个线圈用直径0.2mm的漆包铜线在长度为250mm士*mm、页 *5mm士0.2mm、厚度为*mm士0.*mm的板状、不导电的非磁性的材料上连续、均匀、紧密缠终 0mm±0.2mm的单层线圈。
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5.3.*空气补偿线圈
空气磁通对次级电压的影响应进行补偿，这可以通过互感线圈来实现。互感线圈的初级与磁导计 的初级串联，而互感线圈的次级与B线圈反向串联。 互感线圈的调整方法为：当测试装置中无试样时，在励磁线圈中通交流电，使在B线圈和互感线圈 串联后测量的电压不大于磁导计在有试样且*.0T时B线圈感应电压的0.*%。这样，串联的B线 圈感应电压绝对值的平均值正比于试样中磁极化强度的峰值， 单片磁导计亦可采用空气磁通数字补偿，参见附录B。 在低磁场强度下进行比总损耗的测量时空气磁通可以不补偿
电源由一个程序控制的任意波形发生器和一个功率放大器或者集成这两种功能的仪器组成。 电源应具有低内阻和高度稳定的电压和频率，在测量时，电压和频率的波动范围应保持恒定在 土0.2%之内。 B线圈中的感应电压应尽可能保持正弦，最好保持B线圈中的次级电压的波形因数在*.***士*% 之内。这可以通过各种方法达到，例如降低电源内阻和励磁线圈中的直流电阻元件，或通过放大器给B 线圈初级端感应电压施加负反馈来保证其正弦态。 注：波形因数为次级电压有效值与平均值之比，
5.*.2任意波形发生器
仕意波形发生器将合成一个幅值和频率均 调节的磁化波形信号，由D/A转换器在 外部时钟频率下连续地将信号转换为电压，这个外部时钟与测量装置的A/D转换器的采样时钟也应 同步。 D/A转换器应有足够高的分辨率,且一个磁化周期中信号数据的个数应该足够大。在任意波形发 生器和功率放大器中应插人一个低通滤波器，可以减少在数字测量设备中引人高次谐波，
功率放天器应具有低输出阻抗和高稳定度的电压和频率，电压中的噪声足够低。测试过程中，电压 和频率应始终保持在土0.2%范围内。 功率放大器应选用双极性的低噪声放大器，并具有较好的带宽及压摆率和低的输出阻抗。使之既 可以输出功率也可以吸收能量，非常适合于驱动感性负载
数字控制系统由一个不少于二个A/D转换通道的数字转换器和一个数字信号分析仪或者集成这 两种功能的仪器组成。 数字转换器至少要有两个独立的信号通道，用来校准前置放大器、采样保持电路（S/H)和A/D转 换。采样保持电路与采样时钟同时工作，采样时钟应与任意波形发生器的外部时钟同步（见图2）。为 了避免增加B线圈的负载，信号通道应有足够高的输人阻抗和低的输人容抗。 注：数字转换器的输人阻抗的典型值：*MQ//*00pF。 为了保证最低功率因数下的比总损耗测量准确，通道之间的相位移应足够小。 A/D转换器分辨率应足够高以减少数字化的误差，建议使用*6位或更高分辨率的转换器。还应 有足够高的采样速率，建议一个磁化周期内采样次数应不小于5*2次
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来测定试样的磁特性。 数字分析仪产生数字反馈信号给波形发 电压的波形系数满足要求
试样长度应不小于500mm。虽然位于磁极面外的试样部分对测量的影响可以忽略，但此部分的 长度取决于试样的放入和取出是否方便，试样的长度不宜过长。 试样宽度应尽可能宽，最宽可以等于磁轭的宽度，但不应超出线圈骨架的内部尺寸，同时应不小于 H线圈的宽度， 加工好的试样不应有明显的毛刺或机械变形，应尽量避免试样在机械加工中产生应力 试样应平直，在加工时，以加工好的试样的边缘作为基准方向，基准方向与轧制方向之间的夹角允 许有下述公差： a）晶粒取向电工钢片应不大于士*°； b）晶粒无取向电工钢片应不大于土5°。 对于晶粒无取向电工钢片，应取两个试样，一个平行于轧制方向，一个垂直于轧制方向。若试样是 正方形的，则仅需要取一个试样。
测量应在环境温度23℃士5℃进行。 测量前，应预先测量试样的长度和质量，以便获得试样的有效横截面积，长度和质量测量的准确度 应在±0.*%以内。 试样的横截面积按式（*）计登
式中： A。一一试样横截面积，单位为平方米（m）； 试样质量，单位为千克（kg）； m 一 试样密度，单位为千克每立方米（kg/m²）； 试样长度，单位为米（m）。 测量时，试样应放置在磁轭中部，并通过测量装置缓慢减小励磁电流到零来进行退磁。交流退磁的 起始磁场应高于测量磁场，且应逐步减小。 所有的磁性能参数，磁场强度H（t）、磁极化强度J（t）、比总损耗P。和比视在功率S。都通过U （t）和U（t）进行计算得到。 晶粒取向电工钢片，一般取轧制方向的测试值。晶粒无取向电工钢片，一般取轧制方向和垂直于轧 制方向测试值的平均值。
7.2磁极化强度的测量
t时刻的磁极化强度J（t)应按式（2)计算：
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式中： J (t) 一t时刻的磁极化强度，单位为特斯拉（T）； N2 B线圈的匝数； U2 (t) T时刻的B线圈感应电压，单位为伏特（V)； T 辅助时间变量； A 试样的横截面积，单位为平方米（m）
时刻的磁场强度H（t)应按式（3)计算：
式中： H(t) t时刻的磁场强度，单位为安培每米（A/m）； 常数，真空中的磁导率，单位为亨利每米（H/m） NHAH H线圈的匝面积，单位为平方米（m²）； UH(t) T时刻的H线圈感应电压，单位为伏特（V）； 辅助时间变量。 注H线圈图匝面积的测量方法参见附录B
比总损耗P。相当于（t）和H（t)组成的磁滞回线的面积。因此，试样的比总损耗P。依照式（*） 算：
H(t) H(t)Uz"(t)dt dt PmNA.. .(*) p.
P 试样的比总损耗，单位为瓦特每千克（W/kg）； f 频率，单位为赫兹（Hz)； SZAC T 一周期，T=*/f，单位为秒（s）； U(t)——空气磁通补偿后的B线圈感应电压，单位为伏特(V)
式中： S——试样的比视在功率，单位为伏安每千克（VA/kg）； H—磁场强度H(t)的有效值GB／T 5*350-20**标准下载，单位为安培每米(A/m);
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本标准方法使用上述测量装置，其测量结果的再现性用相对标准偏差来表示，具体如表*所示
表*测量结果的再现性
注：因方法差异，使用H线圈法的测试结果与GB/T*37**单片测试方法的测试结果不同，具体参见限
测试报告应包括以下内容： a）本标准编号； b）试样标识（牌号、取样方向等）； c）试样形状和尺寸； d）材料的密度（约定值GB∕T *726-**** 树脂浇铸体扭转试验方法，或按照GB/T**2**的测量值） e）试样的质量； f 试样的测量方向； g）测量的环境条件； h）测量频率； 试验结果。
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附录A （资料性附录） 测量磁性能的数字采样技术