T／CPSS 1009-2020 标准规范下载简介
T／CPSS 1009-2020 磁性材料高励磁损耗测量方法.pdfT/CPSS 10092020
完成时间需要根据磁心材料损耗对温度的敏感性确定。对铁氧体磁心，建议时间不超过3秒，对磁粉心 磁心不应超过10秒，测试结束应及时断开激励源避免磁心过热。
磁性材料高励磁损耗测量方法有四种：交流功率法、有效值法、直流功率法和量热法。 交流功率法可测量任意波形激励下的磁性材料损耗。但是对于阻抗角接近90度的磁性材料，很小的 相位误差会带来很大的测量误差。 有效值法利用高精度有效值电压表获得磁性材料损耗，其可测量正弦波激励下的损耗。对于阻抗角 接近90度的磁性材料，很小的相位误差会带来很大的测量误差。 直流功率法测量方波激励下磁心损耗，需较大功率恒压源和DC/AC逆变电路产生方波GB/T 34315.1-2022 小艇 气胀式救生筏 第1部分：I型，测量精度 受DC/AC逆变电路损耗的影响但可采取某些措施消除或校准。 量热法理论上是最精确的方法，可测量任何波形激励的磁心损耗，通过测量损耗导致的量热罐里的 热工质的温升获得磁心损耗，但测量过程穴长，操作繁琐。三种方法适用情况见表1。制造厂商和客户 协商采用何种测量方法。
表1磁性材料损耗测量方法比较
交流功率法基本电路如图2所示。
a）双绕组绕制试样，电阻采样励磁电流
c)单绕组绕制试样，电阻采样励磁电流
b）双绕组绕制试样，电流探头采样励磁电流
双绕组绕制试样，电流探头采样励磁电流
高频激励源 电通传感器 DUT 吉
d）单绕组绕制试样，电流探头采样励磁电流
单绕组绕制试样，电流探头采样励磁电流
6. 2. 3测量装置
6. 2. 3. 1高频激励源
图2交流功率法测量电路图
图2交流功率法测量电路图
高频激励源由信号发生器和功率放大器组成或者DC/AC逆变电路。 2.3.2励磁绕组N,和感应绕组N2
2.3.2励磁绕组N和感应绕组N2 根据励磁电流和感应电压以及激励源的电压和电流容量设计励磁绕组N：的匝数和线径，推荐 组N2的匝数等于励磁绕组Ni的匝数 欧绕 组N?的线径可以很小。
根据励磁电流和感应电压以及激励源 量设计励磁绕组N.的匝数和线径，推荐感应 绕组Nz的匝数等于励磁绕组N.的匝数 径可以很小。
6.2.3.3采样电阻器R
该电阻器是无感电阻器，其阻值由被测的电流峰值决定且应满足功率要求。该采样电阻器规范 足5.1.3.1。也可采用同轴分流器。
6.2.3.4数据采集器
女据采集器参照5.1.2.3。
测量步骤如下： a) 测量前应对试样先进行退磁（按GB/T28869.1执行） b 按照图2中a)或b)或c)或d)将测量电路接好。 数字采集器采样感应绕组上的感应电压和采样电阻器上电压或励磁绕组上的励磁电压和电流 d测量时应从低磁通密度向高磁通密度测量
6. 2. 5 测量原理
当试样单绕组绕制时（如图2中c） 磁性材料损耗密度的计算见公式（1
i（t) 励磁电流瞬时值，单位安培（A）。 当试样双绕组绕制时（如图2中a）和b）所示
u,(t)xi(t)xdt T×V
u(t）一感应电压瞬时值，单位伏特（V); （t） 励磁电流瞬时值，单位安培（A）。 当试样双绕组绕制时（如图2中a）和b）所示），磁性材料损耗密度的计算见公式（16
=T×V uz(t)xi(t)xdt
U2(t)一 感应电压瞬时值，单位伏特（V）； i(t）一一励磁电流瞬时值，单位安培（A)。 根据磁性材料损耗计算公式可以推导励磁电压为正弦波时的相对误差公式（17）：
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式中： △P一一磁性材料损耗测量误差，单位瓦特（W)； 磁性材料损耗，单位瓦特（W）； AU一一电压有效值测量误差，单位伏特（V)； U一一电压有效值，单位伏特（V)； △I一一电流有效值测量误差，单位安培（A)； 一电流有效值，单位安培（A）。 因此，交流功率法测量磁性材料损耗的相对误差由三个部分构成： a) 电压有效值的测量误差； b) 电流有效值的测量误差； C阻抗角的正切和相位误差的乘积
6. 2. 6 注意事项
6.2.7具体测试方法
6. 2. 7. 2 功率分析仪法
功率分析仪法是利用仪器内部数据采集器采样感应电压瞬时值和电流瞬时值，两者乘积并在一个周 期内求平均值获得磁心损耗。 注：对于通道隔离的功率分析仪，励磁绕组和感应绕组的同名端共地或异名端共地不会影响测量结果，推荐采用同 名端接地：对于通道非
5.2.7.3电容无功补偿
电容无功补偿法是利用电容的容性无功功率补偿试 羊的感性无功功率，从而减小米样电流和电压之 间的相位差角，以提高交流功率法的测量精度。有串联电容无功补偿法和并联无功补偿法。电容补偿法 也有助于减小所需激励源的容量。电路如图3所示，损耗计算见公式（18）。 并联电容无功补偿法可降低激励源电流容量要求，但难以扣除绕组损耗。串联电容无功补偿法可降 低激励源电压容量要求，采用双绕组时可以扣除绕组损耗，励磁绕组匝数应等于感应绕组匝数。
图3电容无功补偿法电路图
效值法利用高精度有效值电压表测量图4中U和U2，利用公式计算磁心损耗。
6.3. 2基本电路图
有效值法基本电路如图4
6. 3. 3测量装置
6.3.3.1高频激励源
6.3.3.2励磁绕组N.和感应绕组N
根据励磁电流设计励磁绕组N:的匝数和线径，感应绕组N2的匝数应使其感应电压有效值与采 上电压有效值的数量级相同，感应绕组N2的线径可以很小，
6.3.3.3采样电阻器R
该电阻器是无感电阻器，其阻值由被测的电流峰值决定且应满足功率要求。该电阻规范应该满足 5.1.3.1。也可采用同轴分流器。
6.3.3.4有效值电压表
有效值电压表参照5.1.2.1
改值电压表参照5.1.2.1
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6. 3. 4 测量步骤
测量步骤如下： 测量前应对试样先进行退磁（按GB/T28869.1执行）。 b) 按照图4中a）将测量电路接好。 有效值电压表测量图4中a）图中的U1。 dy 按照图4中b）将测量电路接好 e) 有效值电压表测量图4中b）图中的U2。 利用公式（20）计算磁性材料损耗
用无感电阻器R，则利用公式（20）得到磁性材
根据损耗计算公式可以得到激励电压为正弦波时的相对误差公式（21）
根据损耗计算公式可以得到激励电压为正弦波时的相对误差公式（21）：
式中： dP 磁性材料损耗测量误差，单位瓦特（W)； P 磁性材料损耗，单位瓦特（W） dUi,dU2 电压有效值测量误差，单位伏特（V)； R 采样电阻器的阻值，单位欧姆（Q)； 0 采样电阻的阻抗角，单位弧度（rad)； de 采样电阻上电压和电流的相位误差，单位弧度（rad） 因此，相对误差由三个部分构成： a) 电压的测量误差； b) 试样阻抗角的余弦； 试样的阻抗角的正切和相位误差的乘积。
电压施加到测微件上 测量直流辅 功功率得到方波激励磁性材料损耗。 偏或无偏波微励下的
直流功率法基本电路如图5所示
元件： DUT 被测试样 DC/AC逆变电路——全桥电路或半桥电路 电源： Ui 直流电压源
6. 4. 3. 1直流电压源 U
可采用合适功率的直流电压源。
6.4.3.2DC/AC逆变电路
可采用全桥逆变电路或半桥逆变电路等
6.4.3.3试样DUT
根据试样DUT伏秒积设计试样的匝数，根据最大电流设计绕线的线径。 6.4.3.4测量平均值的直流电流表和直流电压表 测量误差应小于±0.1%。
测量步骤如下： 测量前应对试样先进行退磁（按GB/T28869.1执行）。 a) b 按照图5将测量电路接好。 C) 平均值直流电流表和直流电压表测量输入电压和输入电流直流分量，数字采集器采样被测试样 的励磁电压和励磁电流。 d 测量时应从低磁通密度向高磁通密度测量。
6. 4. 5 测量原理
直流激励源U：经DCAC逆变电路转换成施册在 的PWM波激励电压，直流激励源Ui的输 出功率等于激励源以外电路消耗总功率，计算见公式(22)和(23)：
采用空心电感作为定标标准，通过定标补偿逆变
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6.4.7具体测试方法
6. 4. 7. 1 差值直流功率法
差值直流功率法是利用两次直流功率测量法的差值来消除DC/AC逆变电路损耗带来的测量误差， 电路原理图如图6所示。开关S断开时，功率计算公式如式（24）；保证U:不变合上开关S2，则功率计 算公式如式（25）：
Pn = Px + P.
式中： PinPin2 直流激励源U的输出功率，单位瓦特（W）： Pex1、Pex2 除磁性元件损耗以外的其它损耗（逆变电路损耗），单位瓦特（W）； PLI 参考电感器的损耗，单位瓦特（W）； P 被测试样的损耗，单位瓦特（W）。 若被测试样的感值远大于参考电感器的感值，则被测试样的接入对DC/AC逆变器的工况和损耗基 本没有影响，因此有：
图6差值直流功率法电路图
测量被测件损耗在热工质中的发热引起的温升获得磁心损耗。被测试样的励磁波形可以是任意波 形，也可施加直流偏磁。
量热法基本原理如图7所示。
6. 5. 3测量装置
6.5.3.1定标恒压源
高频交流电压源或DC/AC逆变电路
6.5. 3.3定标电阻
6.5.3.4温度传感器
6. 5. 3. 5隔热容器
隔热容器的保温性能应非常好
热容器的保温性能应非常
6. 5. 3. 6 热工质
6.5.3.7试样DUT
6. 5. 4 测量步骤
测量步骤如下： a）测量前应对试样先进行退磁（按GB/T28869.1执行） b）按照图7将测量电路连接好
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C) 温度传感器测量初始温度并定时。 d) 高频励磁电源开始给试样施加励磁电压，计时开始。 e) 待热工质温升上升到预设的值，停止激励。 f) 待工质热平衡后，温度传感器测量最终温度。
式中： W 试样在热工质中产生的热量，单位焦耳（J)； C 比热容，单位J/(kgC)； m 试样的质量，单位千克（kg）； AT 热工质中的温升，单位摄氏度（℃C)； 时间，单位秒（s)。
6. 5. 6 注意事项
6.5.6.1采用量热法测量损耗，不仅热工质吸收热量外，而且被测件、隔热容器内筒、温度计和磁子 等都吸收热量，且各自的吸热情况不一样，各种因素非常复杂，单纯采用热工质的比热容计算损耗会导 致较大的测量误差。推荐定标量热法和比对量热法。 6.5.6.2应采用必要措施使热工质和试样热平衡。 6.5. 6.3绕组损耗应扣除。
6.5.7具体测试方法
6.5.7.1定标量热法
定标量热法针对量热法比热容难以确定的问题，在与测量环境相同的工况下，定标电阻器代替被测 式样作为参考热源，测量定标电阻在已知直流功率下的发热导致的热工质的温升，改变功率重复实验， 获得功率与温升的曲线并采用线性拟合得到拟合系数。然后测量所需激励的试样磁心损耗在热工质中发 热引起的温升得到磁心损耗。测量原理如图8所示。功率与温升的函数关系见公式（30）。建议每次测 量前都进行定标操作。 图8中的定标电阻器R和定标恒压源参考6.4.3.1和6.4.3.3。
式中： ki、k²——线性拟合的系数。 注：测量环境改变时应重新定标
6. 5. 7. 2 比对量热法
图8定标量热法原理图
GBT 13663-2000 给水用聚乙烯(PE)管材·AT+k, txV
比对量热法采用测量容器和比对容器两套量热法装置的功率比对的方式消除测量误差，测量原理图 图9。系统由两套装有相同内容物和热工质的相同隔热容器构成，并且两个容器中均放入试样和参考 热源。试样在激励下产生的损耗使热工质温度升高，通过控制比对热源的输入功率，使比对热源所在隔 热容器（比对容器）中的热工质温升跟踪试样所在隔热容器（测量容器）的热工质温升，并使得两者达 到同样的稳定温升。在比热容和试样质量相等的条件下两隔热容器中热源的损耗相等，计算见公式（31）。 推荐采用如图9的b）图所示脉宽调制电压控制比对热源的输入功率。 图9中的比对电阻器R和比对恒压源参考6.4.3.1和6.4.3.3。
a）比对量热法框架图
图9比对量热法原理图
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Z(foni ×U? / R) txV
Z(foni ×U? / R) txV.
toni 脉宽调制控制第i次导通时间，单位秒（s）； U 脉宽调制控制参考热源的第i次导通输入直流电压源的电压值cad出图标准，单位伏特（V） R 作为参考热源的电阻器的电阻值，单位欧姆（Q）。 注：比对容器和测量容器中内容物及其工作环境应一致，