电工钢测量国际比对(2013年-2014年)

电工钢测量国际比对(2013年-2014年)

电工钢广泛应用于变压器、电机、发电机等领域,其具有低损耗和高磁通密度等特性。电工钢的磁特性参数与材料价格和能源转化效率直接相关,是材料生产、产品设计和贸易的最重要参数。因此,电工钢磁特性参数的准确测量显得尤为重要。工业上,测量电工钢磁特性参数主要有两种标准方法:爱泼斯坦方圈法和单片磁导计法。其中,爱泼斯坦方圈法是判定电工钢牌号的主要标准方法,应用最为广泛,影响范围最大;而单片磁导计法虽然操作简单,但主要用于判定激光刻痕取向电工钢产品的牌号。

基于此重要性,国际上组织了多次电工钢测量的国际比对,中国计量科学研究院作为多边比对的一方参加了比对,取得了很好的一致性。

一、方圈法和单片法电工钢测量国际比对

主要任务:基于国际标准IEC60404-2,IEC60404-3,采用方圈法和单片法测量电工钢磁特性参数的国际比对。

  1. 严格按照IEC60404-3(1992),比对单片法比总损耗的测量复现性。
  2. 更新20年前人们对方圈法分散性(复现性)的知识,特别是高性能取向电工钢。
  3. 提供方圈法和单片法测量结果之间关系的新数据。

传递样品

本次比对的传递样品为:5副取向爱泼斯坦方圈样品,5片取向单片样品,材料包括高磁感样品和激光刻痕样品。测量频率为20Hz~100Hz

参加实验室

比对参加实验室包括NIMNPLINRIM三个国家计量院,以及法国TKES、德国TKES,德国Brockhaus,瑞典ABB,美国AK steel,中国宝钢,中国武钢等七家电工钢制造商、电工钢用户、磁测仪制造商,如下表所示。

 

实验室

国别

实验室性质

INRIM(主导实验室)

意大利

国家计量院

PTB

德国

国家计量院

NPL

英国

国家计量院

NIM

中国

国家计量院

ThyssenKrupp Electrical Steel

法国

电工钢制造商

ThyssenKrupp Electrical Steel

德国

电工钢制造商

Brockhaus

德国

磁测仪制造商

ABB

瑞典

电工钢用户

AK steel

美国

电工钢制造商

宝钢

中国

电工钢制造商

武钢

中国

电工钢制造商

 

单片样品和方圈样品的国际比对结果

图(电工钢)单片样品和方圈样品的国际比对结果

Fig.Results of the Round Robin Test on SST and Epstein HGO samples.

 

图比总损耗的分散性:单片法和方圈法

图比总损耗的分散性:单片法和方圈法

Fig. Dispersion of Ps: SST and Epstein methods

比对结果

本次比对结果显示,方圈法和单片法的比总损耗相对标准偏差均在1%以内,对于高性能电工钢,也具有非常好的复现性。当限定为更严格的国家计量实验室后,测量结果的分散性变得更好。

比对结论

通过本次比对,中国计量科学研究院取得了很好的国际一致性,尤其对于高性能取向电工钢,比总损耗的测量结果与国际平均值的偏差在0.3%以内。本次比对,对于确保我国电工钢磁性能量值的国际等效性,提升电工钢磁特性测量水平,具有重要意义。

此外,本次比对结果,还对总结单片法与方圈法之间的关系,提供了新的、统计性的数据支撑。在此基础上,结合以往开展的研究,形成了IEC技术报告IEC/TR62981-2017Studies and comparisons of magnetic measurements on grainorientedelectrical sheet steel determined by the Single Sheet Test method andEpstein test method》,对于未来形成基于单片法的取向电工钢典型牌号的技术指标,具有积极意义。

单片法与方圈法的关系

IEC/TR62981-2017(不同牌号)单片法与方圈法的关系

Fig. Relationship between SST and Epstein methods