基于爱泼斯坦方圈的电工钢比总损耗测量系统补偿与校准研究

作     者：侯佳骏 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孟志强;徐昱

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：爱泼斯坦方圈 电工钢磁性能测量 空气磁通补偿 温度 校准方法 

摘      要：随着电力工业建设飞速发展,作为各类变压器、大中小型电动机、家电、发电机等的制造材料,电工钢的性能备受关注,电工钢的磁性能检测成为了研究重点,电工钢磁性能检测逐渐向高稳定性、高准确性的方向发展。但是现阶段电工钢磁性能测量技术中,存在空气磁通补偿不规范、环境温度对测量结果产生影响、电工钢磁性能测量系统校准不规范等问题。因此,对电工钢磁性能测量的研究具有重要意义。本文基于爱泼斯坦方圈法测量电工钢磁性能的原理,依据国家标准GB/T3655-2008《用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》中关于爱泼斯坦方圈法的测量准则,采用TD8510、TD8520、TD8550、TH2100等电工钢磁性能测量系统对爱泼斯坦方圈法的空气磁通补偿、温度效应、磁性能测量系统校准方法展开了实验研究。首先,通过实验验证了一种空心线圈作为空气磁通补偿装置的可行性,补偿后感应线圈端电压小于感应线圈本身电压的0.1%,符合GB/T 3655-2008中对爱泼斯坦方圈空气磁通补偿效果的要求;研究了补偿线圈放置在不同位置对空气磁通补偿效果的影响,发现放置在方圈框架中心位置时,补偿效果最好;并通过实验对空气磁通对比总损耗测量的影响做了理论验证,补偿后测量的比总损耗比未补偿时更高。其次,通过实验发现了电工钢样品在5℃～45℃温度范围内比总损耗随温度呈非线性降低的规律,为在线检测下不同温度电工钢比总损耗测量提供了参考依据;并通过最小二乘法拟合这一数学工具对不同牌号的电工钢样品在不同磁感点下的比总损耗随环境温度的变化进行拟合,得到拟合表达式,并对拟合式进行了验算,非拟合点计算值与真实测量值误差小于0.5%。最后,对标准样品校准法的校准效果进行了实验,发现了标准样品法对不同牌号的电工钢样品不具有普遍适用性,使用标准样品修正系数对仪器修正后,非标准样品牌号的样品比总损耗误差平均提高了1%～1.5%,误差均方差修正后较修正前最大相对误差146.91%;提出了一种基于高精度电学表计的标准表校准法,得到了校准系数修正公式,通过实验验证了此方法的有效性,且误差均方差修正后较修正前最大相对误差35.64%。