谐波对爱波斯坦方圈法丈量成果的影响

1.概述
丈量电工钢片比总损耗时需求坚持磁通正弦，在初级注入谐波会改动波形因数，使得次级感应电压违背正弦，对丈量成果产生影响，国标中介绍了在波形失真的状况依照波形因数批改比总损耗丈量值的办法，可是，在谐波条件下测验时，波形因数不只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，本文经过丈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丈量成果的影响，证明了选用国标中的批改联系并不能得到抱负的成果，关于在谐波条件下丈量比总损耗具有必定的指导意义。

2.原理
2.1数字法丈量爱波斯坦方圈的比总损耗
选用数字法丈量爱波斯坦方圈比总损耗的原理图如图（1）所示，其间T为爱波斯坦方圈，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别离转化励磁电流和次级感应电压。在一个周期内，进行N点等距离采样，得到电压和电流的两组数据Uk、Ik, k=1…N则总损耗P如式（1）所示：


图（1）数字法丈量爱波斯坦方圈比总损耗的原理图

a)比总损耗的傅立叶剖析
关于数字法得到的次级电压U2(t)，初级励磁电流I(t)，别离进行傅立叶剖析，可得到以下联系式：

因为：

当M≠N时，

当M＝N时

因而：

由上式（7）能够看出，总损耗为各次谐波损耗之和。

b)波形因数批改
依照国标要求，需求确保波形系数在1.111±1%范围内，在实践丈量中，这一条件能够选用模仿或许数字反应技能来完成，可是，当丈量挨近饱满磁感时，次级感应电压波形违背正弦，很难确保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批改办法，这种批改办法将比总损耗分为磁滞损耗和涡流损耗，其间磁滞损耗与波形因数无关，涡流损耗与波形因数有关，因为能够经过改动频率的办法确认这两种损耗在比总损耗的份额，终究能够得到仅依赖于波形因数的批改联系，如式（8）所示：

式中：
K：波形因数，为次级感应电压的有效值平和均值的比值；
Ps：试样的比总损耗，单位为瓦特每千克（W/kg）；
Pˊs：波形失真时比总损耗的批改值，单位为瓦特每千克（W/kg）；
e：涡流损耗在比总损耗中占得份额；
h：磁滞损耗在比总损耗中占得份额，其值为（1-e）。

3.试验办法
依据原理1中介绍的办法，选用长沙天恒测控技能有限公司出产的TD8510硅钢丈量设备及25CM爱波斯坦方圈构成试验设备，样品为马钢规范样品（样品编号为：TD-2011-0644），整个试验设备如相片（1）所示。

TD8510硅钢丈量设备包含一个精细可调励磁电源和两个数字收集通道，经过软件能够方便地设置励磁电压的谐波重量及其相角，并进行傅立叶剖析，初级磁感波形调理原理如下：

其间：
U11、U12…U1n为基波和各次谐波的幅值；
φ1、φ2…φn为基波和各次谐波的相角。
经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增加谐波励磁重量。
因为实践丈量中首要的谐波成为为3次谐波，咱们只考虑增加3次谐波的状况，为此进行了两组试验调查谐波比照总损耗丈量的影响，一是坚持谐波相角为0，改动谐波重量的比重；二是坚持谐波重量比重为5%，改动谐波相角。

4.试验成果与剖析
依照（三）中所描绘的试验设备及试验办法，得到了两组数据如表（1）和表（2）所示，表（1）为坚持相位角为0，改动谐波重量比重得到的试验数据。表（2）为坚持谐波重量比重为5%，改动谐波相位角得到的试验数据。其间，波形因数、总损耗、基波作业点是TD8510测验的原始数据，Pˊs为依照式（8）批改的数据，基波损耗和三次谐波损耗则是依照原理（2）进行的傅立叶剖析所得数据。
a)坚持相位角不变，改动谐波重量的试验成果及剖析

表（1）初始相位角为0，改动谐波重量比重所得测验数据列表
从上表能够看出，跟着谐波重量的增加，
l波形因数会发生改动，关于3次谐波，谐波重量到达5%时，波形因数改动仍在1.111±1%的范围内，这是因为TD8510选用了模仿反应的办法坚持次级磁通正弦;
l总损耗Ps会增加，依据傅立叶剖析，即便基波作业点不变，当谐波功率增加时，基波损耗减小，可是基波损耗与谐波损耗的和近似等于总损耗；
l当谐波重量为0时，其所得总损耗应该最挨近实在值，可是依照国标给出的批改联系，谐波重量增加时，Ps改动为1.7%，批改后的Pˊs改动为2.6%，比总损耗与抱负值差错反而增大，批改作用不抱负。

b)坚持谐波重量为5%，改动谐波相位角的试验成果及剖析

表（2）谐波重量为5%，改动谐波相位角所得试验数据列表
上表中3次谐波重量为5%，谐波相位角从0°改动到90°：波形因数改动为1%左右，可是基波损耗改动8%，基波损耗和谐波损耗之和仍等于总损耗；跟着谐波相位角的改动，谐波功率能够为负功。
归纳上述剖析，咱们以为：当磁感非正弦，波形因数违背1.111时，因为谐波相位角不确认，选用国标中介绍的批改办法可能会带来比较大的差错。

5.展望
本文经过试验开始探讨了谐波比照总损耗丈量的影响，因为谐波状况非常复杂，更多的试验包含持续增大谐波重量，使波形因数违背5%或许10%、增加比3次更高次的谐波、使谐波相位角在0°～360°内改动等。当磁通波形失真时，特别是在谐波测验条件下，能否选用国标中主张的批改办法来确保丈量差错需求愈加全面的调查。