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磁芯功耗和振幅磁导率测量方法标准与仪器

2003-03-06 11:02:25 来源:《国际电子变压器》2000.10 点击:2161
磁芯功耗和振幅磁导率测量方法标准与仪器

摘 要: 综述磁芯功耗和振幅磁导率测量方法标准,采用这些标准方法制成的测试装置(系统)以及仪器的主要特性,使用情况。并介绍美国CLARKE HESS公司的数字V-A-W表,日本岩崎通讯机公司的全自动化B-H分析仪。
关键词: 谐振法测试装置; 测试电桥; 乘积电压表; 有效值法测试系统; B-H分析仪; 功率信号源

一、概 述
功耗和振幅磁导率是评价功率铁氧体的重要参数,随着功率铁氧体材料发展的需求,功耗和振幅磁导率测量技术也在不断地发展。1981年,我国SJ1747标准中规定了谐振法测量功耗和振幅磁导率,1982在SJ2090标准中规定了测量功耗和振幅磁导率的电桥法。1992年国际电工委员会颁布的IEC367-1(82)标准中,规定了乘积法、电桥法、(有效)振幅磁导率测量方法。1988年,我国发布了GB9632-88通信用电感器和变压器磁芯测量方法,等同采用了IEC367-1(82)标准。1992年,IEC367-1标准补充规定了测量功耗的有效值法。按照这些标准方法,许多磁测技术人员以及仪器生产者,装制成了多种测量装置(系统),并生产出了数字化的测量仪器。这些测量装置(系统)和仪器,基本上满足了磁芯生产厂的需求。因此,标准方法及仪器的使用,推动了我国功率铁氧体材料及磁芯生产的发展。
本文就我国采用标准方法作成的功耗和振幅磁导率测量装置(系统)和仪器进行综述。同时,也介绍美国的V-A-W表和B-H分析仪。这两类仪器是国外具有代表性的先进功耗和振幅磁导率测试仪器。

二、谐振法测试装置
SJ1747-81电视接收机用铁氧体U型磁芯总技术条件中,规定了谐振法测量功耗和振幅磁导率。测量电路如图1所示。
图1中,被测磁芯线圈以与标准可变电容组成并联谐振电路。G为功率信号源。及R组成电流I的测量电路,。在测量频率下,调节,使李沙育图形开在示波器一三象限成为直线时,发生屏联谐振。这时,电流I与电压V(上的电压)同相位,即cosθ=1。因此,被测磁芯总功耗P为
P=VIcosθ=VI (1)
振幅磁导率
(2)
(2)式中,为磁芯磁路常数,W=2pf(),(F)为谐振时,标准电容值。
20世纪80年代中期以前,由于磁芯使用频率不高,国内磁性材料厂普遍采用谐振法。按照图1电路,装配成测试系统。但由于谐振法测量装置,使用频率受到标准电容调节范围的限制未能形成商品,因此,最适用的频范围为10-100kHz。虽然,SJ1747标准已经废除,但是,由于装配测试系统容易,价格便宜,至今,仍然有许多厂家在使用谐振法测试装置。

图1 谐振法测量电路
三、GCQ-1软磁功耗测试电桥
信息产业部电子九所采用GB9632-88标准第11.2条及附录电路,制作成GCQ-1软磁功耗测试电桥,并与功率信号源,磁通电压表,平衡指示器组成功耗测试仪,框图见图2。

图2 软磁功耗测试系统
电桥法测量原理是将磁芯线圈等效成并联电路。在测试中,调节标准电容和标准电阻,使电桥达到平衡。这时=。磁芯功耗P和振幅磁导率由(3)和(4)式计算。
(3)
(3)式中,为规定磁通B的电压。
(4)
(4)式中,磁芯磁路常数,,W=2πf,N为测试线圈匝数,
GCR-1电桥测量系统的特点:测量频率为16kHz、25kHz、100kHz、200kHz。功率信号源可小于100W。灵敏度高,收敛性好。限于正弦波电压或电流情况下使用,容易保持B为正弦波。基本测量误差:功耗测量≤2%,振幅磁导率测量≤±2%。
GCR-1功耗测试电桥,从1987年通过技术鉴定以来,为电子九所、磁检中心、绵阳紫华磁性材料公司等单位使用,性能稳定可靠,价格便宜,最适用于PC30和PC40材料性能检测。
四、乘积法与仪器
磁芯线圈两端的电压V(t)和通过它的电流i(t)乘积的时间平均值即为磁芯功耗P=(μ·i) (5)
采用乘积法,可以作成多种数字化自动化的功耗测试仪。
4.1 乘积电压表
GB9632标准附录推荐了乘积电压表测量电路,如图3所示。
图3中,无抗电阻与磁芯上的线圈L串联。上的电压mR(t)(用来测量通过L的电流i(t))和L上的电压(t)分别接到乘积电压表的两个通道。则电压表指示两个电压瞬时值乘积的平均值,即磁芯功耗P。因此,这种方法称乘积电压表法。

图3 乘积电压表测量电路
P=(μ·i)=Ka (6)
(5)式中,a为电压表读数,K为电压表常数,由两个通道的灵敏度,的阻值与表头的满度偏转来决定。
北京无线电磁性材料厂采用这种方法制作成G4Y-3乘积法功耗测试仪,测试频率为16kHz,25kHz,32kHz,48kHz,62kHz,100kHz等。功率信号源大于15W,功耗读数为数字显示。根据GB9632标准第17条测量磁芯的振幅磁导率
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