4 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ
1 Область застосування
1.1 Цей стандарт встановлює метод визначення дійсної і уявної складових комплексної відносної магнітної проникності, що характеризує магнітні властивості матеріалу, на основних гармониках напруженості магнітного поля і магнітної індукції, а також питомих магнітних втрат при формі кривої магнітного потоку, близької до синусоїдальної. Визначення магнітної проникності проводять при індукції до 1,0 Тл.
1.2 Метод застосовують в діапазоні частот 0,05-10 кГц при амплітуді магнітної індукції від 0,1 до 1,2 Тл для ізотропного стали і від 0,1 до 1,6 Тл - для анізотропної і при питомих магнітних втрати не більше 50 Вт / кг.
2 Нормативні посилання
У цьому стандарті є посилання на такі нормативні документи:
ГОСТ 6746-94 Міри електричної ємності. Загальні технічні вимоги
ГОСТ 10160-75 Сплави прецизійні магнітно-м'які. Технічні умови
ГОСТ 12119.0-98 Сталь електротехнічна. Методи визначення магнітних і електричних властивостей. Загальні вимоги
ГОСТ 21427.1-83 Сталь електротехнічна холоднокатана анізотропна тонколистова. Технічні умови
ГОСТ 21427.2-83 Сталь електротехнічна холоднокатана ізотропна тонколистова. Технічні умови
ГОСТ 23737-79 Міри електричного опору. Загальні технічні умови
3 Загальні вимоги
Загальні вимоги до методів випробування - по ГОСТ 12119.0.
Терміни, які вживаються в цьому стандарті - по ГОСТ 12119.0.
4 Підготовка зразків для випробування
4.1 Зразки для випробувань повинні мати ізоляцію.
4.2 Зразки кільцевої форми збирають з штампованих кілець товщиною від 0,1 до 1,0 мм або навивають з стрічки товщиною не більше 0,35 мм і поміщають в касети з ізоляційного матеріалу товщиною не більше 3 мм або неферомагнітними металу товщиною не більше 0,3 мм. Металева касета повинна мати зазор.
Ставлення зовнішнього діаметра зразка до внутрішнього повинно бути не більше 1,3; площа поперечного перерізу - не менше 0,1 см.
Зразки кільцевої форми повинні відповідати вимогам, наведеним в таблиці 1.
4.3 Зразки для апарату Епштейна виготовляють зі смуг товщиною від 0,1 до 1,0 мм, довжиною від 280 до 500 мм, шириною - (30,0 ± 0,2) мм. Смуги зразка не повинні відрізнятися один від одного по довжині більш ніж на ± 0,2%. Площа поперечного перерізу зразка повинна бути від 0,5 до 1,5 см. Число смуг в зразках повинен бути кратним чотирьом, мінімальне число смуг - дванадцять.
Зразки анизотропной стали нарізають уздовж напрямку прокатки. Кут між напрямками прокатки і нарізки смуг не повинен перевищувати 1 °.
Для зразків ізотропної стали половину смуг нарізають уздовж напрямку прокатки, іншу - поперек. Кут між напрямками прокатки і нарізки не повинен перевищувати 5 °. Смуги групують в чотири пакети: два - з смуг, нарізаних вздовж напрямку прокатки, два - поперек. Пакети з однаково нарізаними смугами розміщують в паралельно розташованих котушках апарату.
Допускається смуги нарізати під одним і тим же кутом до напрямку прокатки. Напрямок прокатки для всіх смуг, покладених в одну котушку, має бути однаковим.
5 Застосовувана апаратура
5.1 Установка. Схема установки приведена на малюнку 1.
Малюнок 1 - Схема для вимірювань мостовим методом
5.1.1 Вольтметр для вимірювання амплітуди магнітної індукції повинен мати межу вимірювання від 1 до 100 В, вхідний опір не менше 1,0 МОм, похибка вимірювання в діапазоні частот 0,05-10 кГц в межах ± 0,5%.
5.1.2 Вимірювач нелінійних спотворень для вимірювання коефіцієнта гармонік від 0,1 до 10% з похибкою в межах ± 10%.
5.1.3 Магазин опору для врівноваження моста по активної складової провідності повинен мати верхню межу 10 або 100 кОм; постійну часу, що характеризує залишкову реактивність, не більше 2 мкс; клас точності не нижче 0,1 за ГОСТ 23737.
5.1.4 Магазин ємності для врівноваження моста по реактивної складової провідності повинен мати верхню межу не менше 1 мкФ, тангенс кута діелектричних втрат не більше 1 · 10, плавне регулювання ємності і клас точності не нижче 0,2 за ГОСТ 6746.
5.1.5 Генератор повинен мати вихідну напругу від 10 мВ до 5 В, діапазон частот (0,05-10 кГц), опір навантаження не більше 5 кОм, коефіцієнт гармонік вихідної напруги не більше 0,1%.
5.1.6 Підсилювач повинен мати номінальна вихідна напруга не менше 25 В, номінальну вихідну потужність не менше 100 В · А, коефіцієнт гармонік на активному навантаженні при номінальній потужності не більше 0,5%.
5.1.7 Індикатор напруги для визначення рівноваги моста повинен мати чутливість не менше 0,1 справ. / Мкв, вибірковість по відношенню до третій гармоніці не менше 50 дБ; діапазон частот 0,05-10 кГц.
5.1.8 Частотомер для вимірювання частоти з похибкою в межах ± 0,2%.
5.1.9 Фільтр для захисту індикатора напруги від перевантаження повинен забезпечувати придушення вищих гармонік не менше ніж на 30 дБ.
5.1.10 Обмотки зразка намагнічуючі (I) і вимірювальні (II) повинні мати однакове число витків.
5.1.11 Магнітний компаратор для порівняння струмів магазинів і з намагнічує струмом повинен мати муздрамтеатр кільцевої форми з стрічки сплаву марки 79НМ товщиною 0,02-0,05 мм по ГОСТ 10160; внутрішнім діаметром не менше 60 мм, площею поперечного перерізу не менше 0,5 см. Магнитопровод поміщають в немагнітну касету, на яку рівномірно намотують в один шар індикаторну обмотку IV проводом марки ПЕВ-2 діаметром 01-015 мм; потім накладають екран; на нього намотують обмотки II, III здвоєним проводом і обмотку I джгутом з числом проводів не менше п'яти, діаметром 0,7-0,8 мм марки ПЕВ-2. Кожна обмотка повинна намотуватися рівномірно по периметру муздрамтеатру і займати ціле число шарів.
Ставлення числа витків обмотки II або III до числа витків обмотки I має дорівнювати 76 при частоті 50 Гц і 16 - при більш високих частотах. Рекомендується вибирати число витків обмотки I рівним 4 і 19 при числі витків обмоток II і III - 304.
6 Підготовка до проведення вимірювань
6.1 Зразки зі смуг або кільцевої форми підключають, як зазначено на малюнку 1.
6.2 Зразки зі смуг укладають в апарат Епштейна, як зазначено на малюнку 2.
Малюнок 2 - Схема укладання смуг зразка
Допускається фіксувати положення смуг в апараті, створюючи тиск не більше 1 кПа перпендикулярно поверхні зразка поза намагнічують котушок.
6.3 Площа поперечного перерізу, м, зразків обчислюють таким чином:
6.3.1 Площа поперечного перерізу, м, для зразків кільцевої форми з матеріалу товщиною не менше 0,2 мм розраховують за формулою
де - маса зразка, кг;
- зовнішній і внутрішній діаметри кільця, м;
- щільність матеріалу, кг / м.
Щільність матеріалу, кг / м, вибирають за додатком 1 ГОСТ 21427.2 або розраховують за формулою
де і - масові частки кремнію і алюмінію,%.
6.3.2 Площа поперечного перерізу, м, для зразків кільцевої форми з матеріалу товщиною менше 0,2 мм розраховують за формулою
де - відношення щільності ізоляції до щільності матеріалу,
де - щільність ізоляції, прийнята рівною 1,6 · 10 кг / м для неорганічного покриття і 1,1 · 10 кг / м - для органічного;
- коефіцієнт заповнення, який визначається, як зазначено в ГОСТ 21427.1.
6.3.3 Площа поперечного перерізу зразків, м, складених з смуг, для апарату Епштейна розраховують за формулою
де - довжина смуги, м.
6.4 Похибка визначення маси зразків не повинна виходити за межі ± 0,2%; зовнішнього і внутрішнього діаметрів кільця - ± 0,5%, довжини смуг - ± 0,2%.
6.5 Вимірювання при значенні амплітуди магнітної індукції менше 1,0 Тл проводять після розмагнічування зразків в поле частотою 50 Гц.
Встановлюють напруга, що відповідає амплітуді магнітної індукції не менше 1,6 Тл для анізотропної стали і 1,3 Тл - для ізотропного стали, і потім плавно зменшують його.
Час розмагнічування має бути не менше 40 с.
При вимірюванні магнітної індукції в поле напруженістю менше 1,0 А / м зразки витримують після розмагнічування 24 год; при вимірюванні індукції в поле напруженістю понад 1,0 А / м час витримки може бути скорочено до 10 хв.
Допускається зменшувати час витримки при відносної різниці значень індукції, отриманих після нормальної і скороченою витягів, в межах ± 2%.
6.6 Для вольтметра, отградуированного в средневипрямленних значеннях, напруга, В, відповідне заданій амплітуді магнітної індукції, Тл і частоті перемагнічування, Гц розраховують за формулою
де - число витків обмотки II зразка;
6.7 Для вольтметра, отградуированного в діючих значеннях напруги синусоїдальної форми, значення величини, В розраховують за формулою
6.8 При магнітному потоці поза зразка, що перевищує 0,2% вимірюваного, розраховують поправку, В, по формулі
де - число витків обмотки I зразка;
- магнітна постійна, рівна 4 · 10, Гн / м;
- площа поперечного перерізу обмотки II зразка, м;
- середня довжина магнітної силової лінії, м;
- амплітуда струму, А.
Для зразків кільцевої форми середню довжину магнітної силової лінії, м розраховують за формулою
У стандартних випробуваннях для зразка зі смуг середню довжину, м, приймають рівною 0,94 м. При необхідності підвищення точності визначення магнітних величин допускається вибирати значення з таблиці 2.
Амплітуду струму, А розраховують залежно від амплітуди падіння напруги, В на резисторі опором, Ом, включеному в намагнічує ланцюг, по формулі
6.9 При визначенні питомих магнітних втрат в апараті Епштейна слід враховувати неоднорідність намагнічування кутових частин магнітної ланцюга введенням ефективної маси зразка, кг, розраховується для зразків зі смуг по формулі
- маса зразка, кг;
7 Порядок проведення вимірювань
7.1 Визначення комплексної відносної магнітної проникності і питомих магнітниx втрат мостовим методом засновано на вимірі активної провідності і взаємної індуктивності зразка.
7.2 Встановлюють частоту перемагничивания, Гц, напруга, В.
7.3 Збільшують чутливість індикатора напруги до появи на його екрані зображення еліпса або похилій прямій. Регулюють ємність магазином, потім опір магазином до мінімального значення напруги на вході індикатора, при цьому на екрані повинна бути пряма горизонтальна лінія.
7.4 Повторюють операції по 7.3 при наступному збільшенні чутливості індикатора.
7.5 Операцію закінчують, якщо зміна параметрів магазинів на ± (0,2-0,3)% буде призводити до появи напруги на вході індикатора. Визначають показання магазинів, Ом, і, Ф.
7.6 Встановлюють наступне більшого значення напруги, В і повторюють операції, зазначені в 7.2-7.5.
8 Правила обробки результатів вимірювань
8.1 Активну провідність, См і взаємну індуктивність, Гн розраховують за формулами:
де - кутова частота, рад / с;
- число витків обмотки I компаратора;
- число витків обмоток II, III компаратора;
- активний опір обмотки II зразка, Ом;
- активний опір обмотки II компаратора, Ом;
8.2 Дійсні та уявні складові комплексної відносної магнітної проникності і розраховують за формулами:
де - довжина магнітної силової лінії, яка визначається, як зазначено в 5.7, м;
- площа поперечного перерізу зразка, яка визначається, як зазначено в 6.3, м;
- число витків обмоток зразка;
- магнітна постійна, рівна 4 · 10, Гн / м.
8.3 Магнітні втрати, Вт розраховують за формулою
де - активна провідність, См;
- напруга, яка розраховується за формулою (6), В.
8.4 Питомі магнітні втрати, Вт / кг розраховують за формулою
де - ефективна маса зразка, яка визначається, як зазначено в 6.9, кг.
8.5 Похибка вимірювання,, повинна виходити за межі ± 3%.