谐波对爱波斯坦方圈法测量结果的影响

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1、ChangeVieChangeVieF-XwF-XwDeDerrPPwClicktobuyNOW!wClicktobuyNOW!wmwmwowo.dock.c.dock.cu-tracu-trac谐波对爱波斯坦方圈法测量结果的影响作者：发布于：2013/7/1210:38:31点击量：36谐波对爱波斯坦方圈法测量结果的影响邹学良??周署根??周新华(长沙天恒测控技术有限公司，湖南?长沙?410100)?一．概述测量电工钢片比总损耗时需要保持磁通正弦，在初级注入

2、谐波会改变波形因数，使得次级感应电压偏离正弦，对测量结果产生影响，国标中介绍了在波形失真的情况按照波形因数修正比总损耗测量值的方法，然而，在谐波条件下测试时，波形因数不仅与注入的谐波量有关，还与注入谐波的初始相角有关，这两者都会对波形因数产生影响，本文通过测量不同谐波条件下的比总损耗，探讨了谐波对爱波斯坦方圈法测量结果的影响，证实了采用国标中的修正关系并不能得到理想的结果，对于在谐波条件下测量比总损耗具有一定的指导意义。二．原理1.数字法测量爱波斯坦方圈的比总损耗采用数字法测量爱波斯坦方圈比总损耗的原理图如图（1）所示，其中T为

3、爱波斯坦方圈，M为空气磁通补偿线圈，R为励磁电流采样电阻，U为励磁电源。两路AD分别转换励磁电流和次级感应电压。在一个周期内，进行N点等间隔采样，得到电压和电流的两组数据，则总损耗P如式（1）所示：图（1）数字法测量爱波斯坦方圈比总损耗的原理图2.比总损耗的傅立叶分析ChangeVieChangeVieF-XwF-XwDeDerrPPwClicktobuyNOW!wClicktobuyNOW!wmwmwowo.dock.c.dock.cu-tracu-trac对于数字法得到的次级电压，初级励磁电流，分别进行傅立叶分析，可得

4、到以下关系式：由上式（7）可以看出，总损耗为各次谐波损耗之和。3.波形因数修正按照国标要求，需要保证波形系数在1.111±1%范围内，在实际测量中，这一条件可以采用模拟或者数字反馈技术来实现，然而，当测量接近饱和磁感时，次级感应电压波形偏离正弦，很难保证波形因数在此范围内，为此，国标中介绍了依据波形因数的比总损耗修正方法，这种修正方法将比总损耗分为磁滞损耗和涡流损耗，其中磁滞损耗与波形因数无关，涡流损耗与波形因数有关，由于可以通过改变频率的办法确定这两种损耗在比总损耗的比例，最终可以得到仅依赖于波形因数的修正关系，如式（8）所

5、示，式中：：波形因数，为次级感应电压的有效值和平均值的比值；ChangeVieChangeVieF-XwF-XwDeDerrPPwClicktobuyNOW!wClicktobuyNOW!wmwmwowo.dock.c.dock.cu-tracu-trac：试样的比总损耗，单位为瓦特每千克（W/kg）；：波形失真时比总损耗的修正值，单位为瓦特每千克（W/kg）；：涡流损耗在比总损耗中占得比例；：磁滞损耗在比总损耗中占得比例，其值为（1-e）。三．实验方法依据原理1中介绍的方法，采用长沙天恒测控技术有限公司生产的TD8510硅钢片

6、测试仪及25CM爱波斯坦方圈构成实验装置，样品为马钢标准样品（样品编号为：TD-2011-0644），整个实验装置如照片（1）所示。TD8510硅钢片测试仪包括一个精密可调励磁电源和两个数字采集通道，通过软件可以方便地设置励磁电压的谐波分量及其相角，并进行傅立叶分析，初级磁感波形调节原理如下：其中：为基波和各次谐波的幅值；为基波和各次谐波的相角。通过计算机设定各次谐波的幅值和相角，TD8510即可在基波励磁电压的基础上添加谐波励磁分量。由于实际测量中主要的谐波成为为3次谐波，我们只考虑添加3次谐波的情况，为此进行了两组实验考察谐波对

7、比总损耗测量的影响，一是保持谐波相角为0，改变谐波分量的比重；二是保持谐波分量比重为5%，改变谐波相角。四．实验结果与分析按照（三）中所描述的实验装置及实验方法，得到了两组数据如表（1）和表（2）所示，表（1）为保持相位角为0，改变谐波分量比重得到的实验数据。表（2）为保ChangeVieChangeVieF-XwF-XwDeDerrPPwClicktobuyNOW!wClicktobuyNOW!wmwmwowo.dock.c.dock.cu-tracu-trac持谐波分量比重为5%，改变谐波相位角得到的实验数据。其中，波形因数、总

8、损耗、基波工作点是TD8510测试的原始数据，Ps为按照式（8）修正的数据，基波损耗和三次谐波损耗则是按照原理（2）进行的傅立叶分析所得数据。1．保持相位角不变，改变谐波分量的实验结果及分析3次谐波波形因数总损耗波形因数基波损耗三