部分代替GB/T9632.1—2002軟磁材料制成的磁心測量方法第3部分：高勵磁水平下的磁特性2023-11-27發布國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會 Ⅲ V 12規范性引用文件 l 3.1術語和定義 1 44高勵磁水平下測量的一般注意事項 54.1通則 54.2測量線圈 64.3多部分組合磁心的固定 64.4測量設備 75樣品 86測量程序 86.1一般程序 86.2(有效)振幅磁導率的測量方法 96.3功耗的測量方法 7信息陳述 8測試報告 附錄A(資料性)測量振幅磁導率的基本電路和相關設備 附錄B(資料性)有效值法測功耗——電路實例和相應測量程序 B.1測量方法 B.2測量線圈 B.3測量設備 B.4測量程序 B.5脈沖測量和準確度 附錄C(資料性)乘積法測量功耗——基本電路和相關測量程序 C.1要求 C.2測量線圈 C.3準確度 C.4V-A-W(伏特-安培-瓦特)表法 C.5阻抗分析儀法 C.6數字化法 IⅡGB/T28869.3—2023C.7矢量譜法 C.8互功率法 附錄D(資料性)反射法測功耗——基本電路和相關測量程序 D.1要求 D.2測量線圈 D.3測量程序和準確度 附錄E(資料性)量熱法測量功耗 E.1要求 E.2測量線圈 E.3準確度 E.4在熱平衡狀態下測量 E.5在非熱平衡狀態下測量 附錄F(規范性)脈沖狀態下的磁特性 F.1概述 F.2方法原理 F.3樣品 F.4測量線圈 F.5測量儀器 F.6測量程序 F.7計算 附錄G(資料性)脈沖測量的電路示例 參考文獻 圖1無偏置場的脈沖勵磁 3圖2有偏置場的脈沖勵磁 3圖A.1測量振幅磁導率的基本電路 圖B.1有效值法測量電路實例 圖C.1乘積法基本電路 圖D.1基本電路 圖E.1基本電路和相關測量程序——測量方案 圖F.1電壓脈沖參數 圖F.2典型的測量波形 圖F.3磁化電流的非線性度 圖G.1無偏置場和孤立脈沖勵磁狀態下測量的電路 圖G.2有偏置場和重復脈沖勵磁狀態下測量的電路 表1部分乘積法及其相關勵磁波形探測及數據處理項目 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定本文件是GB/T28869《軟磁材料制成的磁心測量方法》的第3部分。GB/T28869已經發布了——第2部分：低勵磁水平下的磁特性；——第3部分：高勵磁水平下的磁特性。本文件部分代替GB/T9632.1—2002《通信用電感器和變壓器磁心測量方法》。與GB/T9632.1—2002相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：——更改了文件的范圍(見第1章，2002年版的第1章);——增加了術語、定義和符號(見第3章);——增加了信息陳述(見第7章);——增加了測試報告(見第8章)。本文件修改采用IEC62044-3:2000《軟磁材料制成的磁心測量方法第3部分：高勵磁水平下的本文件與IEC62044-3:2000相比做了下述結構調整：2000的E.4中的懸置段，其下序號依次進行了調整；——附錄F對應IEC62044-3:2000的4.4中引用的IEC60367-1:1982中的內容，并將其中的“術語”內容調整至第3章中(見3.1.10～3.1.18),其中提及的附錄內容調整至附錄G中，相關圖本文件與IEC62044-3:2000的技術差異及其原因如下：——用規范性引用的GB/T9637替換了IEC60050(221):1990(見3.1),以適應我國的技術條——用規范性引用的GB/T28869.1—2012替換IEC60367-1:1982(見6.1),以適應我國的技術條本文件做了下列編輯性改動：——納入了IEC62044-3:2000/COR1:2021的勘誤內容，所涉及的條款的外側頁邊空白位置用垂直雙線(Ⅱ)進行了標示；——增加了注(見3.1.12的注3,3.13,3.14);——對第3章中符號的排序進行了調整；——刪除了IEC62044-3:2000中3.2的注4;的注、第7章的注1、圖C.1的注2、圖E.1的注1～注4更改為段；——更改了第7章的列項編號；——增加了參考文獻。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中華人民共和國工業和信息化部提出。本文件由全國磁性元件與鐵氧體材料標準化技術委員會(SAC/TC89)歸口。本文件起草單位：中國電子科技集團公司第九研究所。本文件所代替文件的歷次版本發布情況為：VGB/T9632.1—2002《通信用電感器和變壓器磁心測量方法》作為軟磁行業的基礎標準，被企業廣泛采用。GB/T9632.1—2002等同采用IEC60367-1:1982,而IEC60367-1:1982已被IEC62044系列標準代替，因此按新的IEC標準的結構關系進行修訂。IEC62044-1:2002已轉化為GB/T28869.1—2012。GB/T28869《軟磁材料制成的磁心測量方法》由三個部分構成。——第1部分：通用規范。目的在于確立軟磁材料制成的磁心的各種可能的測量方法遵循的通用原則。 第2部分：低勵磁水平下的磁特性。目的在于確立低勵磁水平下工作的磁心的磁性能和電性能測量方法的規范導則。——第3部分：高勵磁水平下的磁特性。目的在于規定閉路磁心在高勵磁水平下的功耗和振幅磁導率的測量方法。GB/T28869的修訂，有利于軟磁材料制成的磁心的測試方法與國際接軌，測試結果國際互認，從而擴大相關產品的出口貿易。1軟磁材料制成的磁心測量方法第3部分：高勵磁水平下的磁特性本文件規定了高勵磁水平下工作的電感器、扼流圈、變壓器和其他有功率要求的電子器件等用的閉路磁心的功耗和振幅磁導率的測量方法。本文件給出的測量方法如量熱法和反射法能實現磁性能的測量頻率范圍從直流(d.c.)到10MHz,甚至更高。對于給定頻率范圍的磁特性測量，選用哪種測量方法取決于需要達到的準確度。本文件中的測量方法基于通常的正弦波勵磁情況，對其他周期性波形也適用。但是，只有在相應的頻譜范圍內磁通密度和磁場強度波形準確度只有輕微降低的情況下，所用的測量電路和儀器能夠控制注：對于某些軟磁合金材料，遵循樣品準備和計算規定等相關的通用原則、材料慣例是必要的。這些原則見2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T9637電工術語磁性材料與元件[GB/T9637—2001,eqvIEC60050(221):1990]GB/T28869.1—2012軟磁材料制成的磁心測量方法第1部分：通用規范(IEC62044-1:3術語、定義和符號GB/T9637界定的以及下列術語和定義適用于本文件。Pa;μea當磁通密度和磁場強度隨時間呈周期性變化且其平均值為0,并且材料起始處于規定的磁中性狀態時，由有效磁通密度的峰值B。和有效磁場強度的峰值A。(兩者注1:本定義與GB/T9637—2001中221-03-07的定義不同。注2:常用兩種振幅磁導率，即：——磁通密度的峰值和磁場強度的峰值均取實際波形的峰值；——磁通密度和磁場強度的峰值均取基波分量的峰值。注3:如果磁心被反復磁化且B-H曲線不出現偏移，則磁通密度、磁場強度和振幅磁導率甚至可以是靜態值。2波形和振幅均保持在規定的公差范圍內的磁通密度或磁場強度。當磁導率大小依賴于勵磁幅度時(特別在低頻)和/或功率損耗導致明顯溫升時(特別在高頻)的勵磁水平。正弦勵磁sinusoidalexcitation勵磁的諧波成分不大于1%。勵磁繞組excitingwinding測量線圈中被施加勵磁電壓或流過勵磁電流的繞組。電壓感應繞組voltagesensingwinding無負載繞組，可以測出其兩端由勵磁產生的電動勢。通常為次級，可帶負載或空載，是除了勵磁繞組和/或電壓感應繞組外的用于測量的繞組。功耗powerloss被磁心消耗的功率。復到原剩余磁通密度。在B-H平面上因這種脈沖產生的變動范圍如圖1所示。3圖1無偏置場的脈沖勵磁注1:如果恢復時反向電動勢僅受測量電路的時間常數限制，則磁化電流按指數規律衰減。注2:反向電動勢可以用另一種方法限制為一個常數，如通過次級繞組將能量返回到電壓源，這樣磁化電流就近似為線性衰減。后一種方法可以防止過高的反向電動勢和高的磁通變化率。兩者的差別主要與損耗測量有關。一種勵磁，在這種勵磁中，磁心受脈沖電壓激勵，從偏置場確定的磁通密度到偏置場確定的相反方法的一個磁通密度，再恢復到偏置場確定的同一數值。在B-H平面上，因這種脈沖產生的變動范圍如圖2所示。圖2有偏置場的脈沖勵磁注：同3,1,10的注。43.1.12脈沖磁導率pulsepermeabilityμp當磁通密度與磁場強度在規定的范圍之間以任意形式變化時，由磁通密度的變化和磁場強度的相應變化獲得的相對磁導率。注1:脈沖磁導率的值很大程度上取決于磁通密度或磁場強度的變動范圍，這些變動范圍無需對稱于零點。注2:脈沖磁導率往往適用于勵磁繞組上加方形脈沖電壓，因此該磁通密度波形為近似三角形的特定情況。3.1.13Um理想電壓脈沖相對于脈沖間電壓穩定值所具有的最大瞬時值。理想脈沖是由實際電壓脈沖忽略不必要的或不相關的現象(例如過沖)而得到的。3.1.14脈沖電壓瞬時值大于脈沖幅度50%期間的時間間隔。 (2)△im——脈沖持續過程中im總變化量；對于單向勵磁的脈沖△im=1m。3.1.15脈沖電感除以測量線圈匝數的二次方：3.1.16電壓脈沖的幅度與從脈沖開始經過的時間的乘積所規定的極限度。在這個限度內，通過磁心上測量線圈的磁化電流的非線性度不超過規定值。3.1.17非線性度(相對于時間)non-linearity(withtime)特性曲線上在時刻t的實際瞬時值與按曲線上線性部分外推到同一時刻得到的數值之比。注：見圖F.3。3.1.18脈沖重復率pulserepetitionrate脈沖周期性序列中脈沖重復出現的頻率。3.2符號本文件中所有的公式都采用國際單位制(SI)單位，當使用倍數或約數時，應引入適當的10的冪。5下列符號適用于本文件。i:電流的瞬時值。l.:磁心的有效磁路長度。N:測量線圈的繞組匝數。P:磁心的功率損耗。Q:給定頻率下磁心的品質因數。t:時間。U:電壓。u:電壓的瞬時值。V.:磁心的有效體積。w:角頻率(=2πf)。注1:對于給定符號，附加下標、上標等賦予了更具體的含義。注2:本文件中偶爾使用的符號，在文中出現時再定義。注3:有效磁路長度l、有效截面積A。和磁心有效體積V。等有效參數的計算見IEC60205。4高勵磁水平下測量的一般注意事項測量條件、方法及程序的選擇，應使測量結果適用于磁心在實際環境中的預期性能。但是，測量條件(特別是與勵磁有關的條件)不必與實際條件完全一致。的振幅磁導率和功率損耗，但這些參數的有效值可用于計算磁心中的有效峰值磁通密度B。和有效峰值測量材料的振幅磁導率和功率損耗時，應將磁心制成環形，其外徑與內徑之比宜不大于1.4,繞組宜均勻分布且閉合在磁心上，使其實際的感應耦合系數可視為1。6為了消除剩磁和時間效應對磁心材料的影響，測量應在穩定和可重復的磁狀態下進行。磁條件下的時間。4.2.1繞組的匝數應依據測量條件、所用儀器以及所要獲得的準確度而定。繞組應盡可能靠近磁心繞制，以便使測量線圈和磁心之間以及測量線圈相互之間的耦合系數(磁通鏈)盡可能地趨近100%。為了使相關誤差可以忽略不計，繞組的電阻、自身電容以及繞線之間的電容宜盡可能低。對于環形磁心，繞組應均勻分布在磁心圓周上。高頻測量時，首要的是勵磁繞組宜由絕緣的多芯絞線繞制。4.2.2在下列情況下，推薦使用兼具勵磁和電壓感應繞組作用的單繞組：——勵磁繞組和電壓感應繞組之間的耦合降低，導致在測量磁心磁通密度B時，產生不可忽略的誤差；——繞組之間的電容過高；——在勵磁繞組與測量儀器輸入端直接連接且沒有電路連接禁忌時。注：當使用單繞組時，建議其繞組電阻盡量低，使其電阻功耗相對于磁心功耗可以忽略不計。無論如何，推薦使用分立的勵磁和電壓感應繞組(即雙繞組),勵磁繞組宜與電壓、電流測量儀器實注1:當用勵磁及電壓感應繞組時，使磁耦合系數盡可能地接近100%至關重要。注2:磁心中磁通密度對應的電壓需要計算，且通常是通過與載流(勵磁)繞組分開的電壓感應繞組測量的。測量磁心損耗時，電壓感應繞組中的電阻損耗不影響計算，但載流(勵磁)繞組中的電阻損耗需排除在外，才能得到磁心損耗值。注3:頻率超過200kHz時，推薦使用兩個繞組。在整個測量期間，裝配在測量線圈周圍的多部分組合磁心應用膠、膠帶或者夾持裝置固定好。無論用何種方法將磁心各部件固定，都應具有以下特征：——施加到配合面的結合力應均勻一致，不在磁心中引起彎曲應力；——磁心各部件夾持牢固，部件間相對位置固定；——當用規定的夾持方法時，閉合磁心時應施加比規定值高10%的初始夾持力，以便消除清潔后的配合面間細微的不平整，然后，應施加規定的夾持力(夾持力變化不超過5%);——在所有測量條件下(包括全部給定溫度范圍)和整個測量過程中，施加的夾持力變化不超這些磁心的固定應遵從以下要求。應檢查配合面的損壞和清潔情況。損壞的磁心不得使用。配合面應使用非研磨方式清潔，例如，用干燥軟皮輕擦。接下來，若需粘接，應對配合面進行去油污處理。塵粒應用干凈干燥的壓縮空氣吹走。切忌裸指接觸配合面。然后應裝配測量線圈周圍的部件，應用合適的方法(例如泡沫墊)將線圈固定在與磁心相應的位置處。磁心部件對準中心并用膠固定或放置在夾持器件中。如果使用膠，膠應均勻涂77GB/T28869.3—2023如果使用夾持裝置，應施加相關規范中規定的夾持力。用膠、膠帶或夾持裝置固定的磁心，應在規定的條件下(見GB/T28869.1—2012的第3章)放置一段時間，以便消除應力效應變化的影響。4.4測量設備4.4.1任何合適的測量設備均可使用。附錄A～附錄E給出了較為適合的測量線路實例。除特殊方法和/或測量線路規定的要求外，還應滿足4.4.2～4.4.12的通用要求。4.4.2為了保證勵磁為磁通密度模式(或為磁場強度模式),勵磁功率源的輸出阻抗應低于(或高于)裝有被測磁心的測量線圈的勵磁繞組和電流采樣電阻器的串聯阻抗。4.4.3當規定勵磁為正弦波時，勵磁源的總諧波應小于1%。當規定為方形脈沖波時，應滿足附錄F的相關要求。4.4.4測量期間，勵磁振幅變化不應超過士0.05%,頻率穩定性應由合適的測量方法和所用的設備保證。4.4.5電壓表和其他電壓感測儀器的頻率范圍，應涵蓋被測電壓的所有振幅為基波的1%或更高的諧波。頻率范圍應在相關的儀器規范中規定。4.4.6電壓表和其他電壓測量儀器應具有高的輸入阻抗，這樣它與測量電路連接時，其影響可以忽略不計(尤其是在高頻下)。高輸入電阻和低輸入電容的探頭可減少負載效應。4.4.7電壓表和/或電壓感測儀器的準確度用校準正弦波形確定，如果測量的波形峰值因子在儀器規定的極限范圍內，則有效值和平均值的準確度應在±0.5%之內，峰值的準確度應在士1%之內。若不準確度超過上述極限值，建議只使用總諧波含量不大于1%的正弦波勵磁，以及：——為了確定正弦波的有效值、平均值和峰值，建議使用準確度在±1%以內的真有效值型電壓表。通過所示的有效值乘以一個系數(0.9和1.414),可分別獲得平均值和峰值； 為了確定非正弦波的有效值、平均值和峰值，應采用數字存儲和處理示波器或適當的數據采集及處理儀器。對每個波形周期，它應能采集和處理不低于150個樣品數據，而且分辨率不低于8個數位。4.4.8電流采樣電阻器的不準確度，包括電阻值受熱后可能產生的變化，應在電阻值的第三位有效數字位上不超過±1位數。對電阻器進行吸熱或冷卻可減緩上述的熱變化。在4.4.5中規定頻率范圍內電阻R的電感LR不應超過：式中：om——om=2πfm,fm為4.4.5中規定的頻率范圍內的最高頻率；δU在頻率fm下，由于電感L引起的電阻R兩端的電壓降UR所允許的相對增加值。電流采樣電阻器可用一個比較適合的電流探頭替代，只要在4.4.5要求的整個頻率范圍內，該探頭的振幅和相位準確度不會降低。此外，該探頭應是線性器件，即不會引起諧波等。注：測量振幅磁導率時，主要考慮的是電流探頭的幅度準確度。4.4.9所有電路元件間的連接線路應盡量短，此外，若連接線超出一根，應采用相同的長度和型號的線，否則會引起額外的不相等的相移。在4.4.5規定的頻率范圍，在通向磁通密度和磁場強度的信號引線通路期望為等相位的，其任何相移△φ不應超過下列值：………………8δP(△φ)——功率損耗測量總不準確度中與相移△φ相關的不準確度分量；Q——被測磁心的品質因數w——角頻率(w=2πf);B。——磁心中有效峰值磁通密度；非正弦波方式勵磁時應考慮所包含的諧波的相移。在計算每個諧波頻率時，要使用上述參數的值。相關規范規定的測量電壓值、電流值，并符合環境條件。在包括4.4.5中規定的頻率范圍內的所有相關對測量結果應小到可忽略不計。4.4.11宜對測量設備進行計量和/或校準，以確保在所有測量條件下，振幅磁導率和功率損耗測量結果的不準確度不超過相應附錄中給定的測量方法和測量線路所規定的不準確度。4.4.12應提供溫度可控的環境，能夠在調控、設置、測量和讀數操作期間在規定的溫度范圍內保持磁心和該環境之間的熱平衡。5樣品用于測量的磁心應從正常生產且形成閉合磁路的磁心中選取。6測量程序6.1一般程序6.1.1用于測量的磁心應按4.3的要求裝配測量線圈。若是環形磁心，則按4.2.1的要求制作測量線圈。6.1.2磁心應放置在與4.4.12的要求相一致的溫控環境中。所有的測量操作，如磁正常狀態化、設置、測量，都應在磁心溫度達到并保持在允許溫差限值范圍內后進行。式中，當使用兼具勵磁和電壓讀出兩個功能的單一繞組時，N=N?;當使用具有電壓讀出功能式中的符號定義見3.2,N?為勵磁繞組匝數。Umx=π·√2·f·N·A.·B。若使用的磁心橫截面積不同于A。,例如Amn,則U的計算應在相關規范中明確說明。6.1.4除非另有說明，磁心按照GB/T28869.1—2012中5.3a)規定的電的方法進行磁正常狀態化96.1.5磁正常狀態化開始后規定時間t.內，應盡快設置勵磁源進行勵磁，最好在時間函數參數t=在所有測量條件下，為了保持正確的勵磁波形，宜對測量條件進行控制。在磁通密度勵磁模式6.1.6在時間tm時，記錄測量讀數，然后立即關閉勵磁。磁心在規定勵磁下的時間應盡可能短，但不超過10s,以防止磁心過度自熱。6.1.7當磁心被有偏置場的脈沖勵磁或無偏置場的脈沖勵磁時，應按附錄F的相應補充規定。6.2(有效)振幅磁導率的測量方法規定閉路磁心在高勵磁水平和對稱周期性波形情況下的(有效)振幅磁導率的測量方法。注：在勵磁時，可以確定在規定的磁場強度峰值下獲得磁通密度峰值，或者在規定的磁通密度峰值下獲得磁場強度峰值，二者必居其一。磁心的磁通密度和磁場強度通過測量纏繞在磁心上的測量線圈的電壓感應繞組兩端的每半個周期的平均電壓以及與該測量線圈勵磁繞組串聯的電阻器兩端的峰值電壓來確定的。測量時，磁通密度峰值或磁場強度峰值、頻率和溫度都在規定范圍內。可以使用任何合適的設備，只要能夠實現附錄A中所示電路的功能。應滿足4.4的要求。由于在測量振幅磁導率時，對磁通密度和磁場強度波形要求不嚴苛，因此4.4.2和4.4.3的要求不必嚴格遵循。若振幅磁導率需要由磁通密度和磁場強度波形的基波分量的峰值確定，則參照4.4的要求，宜用選頻測量儀器來測量這些峰值。應遵循6.1的一般程序。需要測量感應繞組兩端規定的平均值電壓U。和電流采樣電阻器R兩端的峰值電壓UR或流經勵磁繞組的峰值電流1。對于磁場強度勵磁而言，U值應在規定的Ug或1下讀取。(有效)振幅磁導率由式(6)得出：若用電流探頭取代電阻器R,則：………………(7)N?——勵磁繞組N?的匝數；N?——感應繞組N?的匝數；U——電壓感應繞組N?兩端的電壓平均值；1——流過勵磁繞組N?的峰值電流。其余符號在3.2中定義。注：如果只用初級繞組N?來完成勵磁和電壓讀出功能，則將N?替換為N?,N?N?替換為N?2。規定在高勵磁水平和周期性波形條件下閉路磁心功耗的測量方法。根據測量原理和應用情況，可采用以下幾種方法。——通常適用于滿足4.4要求的電路元件、夾具和設備；——對于波形的失真度不敏感。用真值有效值電壓表測量兩個電壓(第一個為裝有磁心的測量繞組的空載電壓，第二個為與勵磁繞組串聯的電流采樣電阻器兩端的電壓)的和與差的有效值，這些電壓有效值的平方之差與磁心功耗成附錄B給出了相關測量程序。通過時間或頻域技術的模擬、數字轉換或合成方法，采集、處理并乘積磁心中與磁通密度有關的電壓和與磁場強度有關的電壓。一些方法如表1所列。表1部分乘積法及其相關勵磁波形探測及數據處理項目測量方法范圍條款號可用勵磁波形采集處理V-A-W表法正弦時間時間C.4阻抗分析儀法正弦不適用不適用C.5數字化法任意時間時間C.6矢量譜法任意頻率頻率C.7互功率法任意時間頻率C.8附錄C給出了相關測量程序。該方法僅限于4.4.3中定義的正弦波勵磁。V-A-W表法是將內部的測量電壓相乘，并給出的這些電壓瞬時值的乘積的時間平均值，該平均值與磁心的功耗成正比。該方法僅限于4.4.3中定義的正弦波勵磁。在基準頻率下，阻抗分析儀分別確定出與磁心的磁通密度和磁場強度有關的電壓矢量分量，并計算出與磁心功耗有關的并聯電阻值。與磁通密度有關的電壓的平方除以并聯電阻的值就是磁心的功耗。該方法適用于任意勵磁波形。測量電壓通過數字化儀采樣并轉換成數字數據。在每個采樣點計算所涉及電壓的乘積。功耗與一個周期內電壓乘積的平均值成正比。該方法適用于任意勵磁波形。用網絡分析儀器測量電壓信號的幅度和相位差。測量是在所施加電壓處于基波頻率和諧波頻率下進行的。將對應于基波頻率和諧波頻率的功率損耗分量疊加，得到磁心的功率損耗。該方法適用于任意勵磁波形。在規定的勵磁值下，對測量電壓的一個或多個周期進行采樣并轉換成數字數據。用FFT(快速傅里葉變換)將測量周期內的復雜信號頻譜進行計算求解。由這些數字數據推導出將每個頻率點的互功率譜的實數部分疊加，便可得到磁心的功耗。該方法基于測量正向功率Pp和反射功率PR之差，該方法：——不限于正弦波勵磁；——適用于頻率高于500kHz的場合；——更適合于磁通密度勵磁模式，而不是磁場強度勵磁模式。均值檢測電壓表或儀器連接到電壓感應繞組，以便能夠設置勵磁磁通密度峰值。注：對于磁場強度勵磁模式而言，接入的電流采樣串聯電阻器并聯到電壓測量儀器，可能會降低測量的準確度。附錄D給出了相關測量程序。該方法是基于繞線磁心的功耗會引起容器內液體溫度升高的原理來測量磁心功耗的，該方法：——特別適用于校準目的；——對測量頻率的依賴性較小；——對失真波形不敏感；——耗時(每個測量點常常要耗時幾小時)。在熱平衡狀態下，功率損耗通過測量校準的熱電阻上的溫差△T(由繞線磁心的功率損耗引起)來確定；或者匹配這個溫差△T,向加熱電阻器提供一個確定量級的功率使其產生相等的溫差△T來確定功率損耗。在非熱平衡狀態下，將期望的測量溫度作為設定點。繞線磁心的功耗的測定，是在繞線磁心加載功率和不加載功率時，通過向加熱電阻施加確定量級的功率來確定的。附錄E給出了相關測量程序。a)測量頻率；b)測量溫度及公差；d)勵磁波形；e)用于計算的磁心的橫截面積(如果與有效橫截面積A。不同);g)測量方法和相關測量電路；h)勵磁繞組的匝數N?;i)電壓感應繞組的匝數N?(若使用);j)測量繞組的匝數N?(若需要);k)線的規格尺寸及在磁心上繞組的分布；1)用電的方法磁正常狀態化的電流初始振幅；m)磁正常狀態化開始后，設定的勵磁時間間隔t.和測量時間tm;磁通密度B.值下，功耗作為溫度的函數；在給定頻率和溫度下，振幅磁導率作為有效磁通密度選擇與磁心材料特性相關的測量和/或測量條件a)～f)時，宜考慮IEC60401-3:2015第3章和第4章以及IEC61332:2016的4.3中給出的建議。注1:測量振幅磁導率時，列項j)不需要陳述。注2:如有必要，可以在詳細規范中要求更多的信息。8測試報告a)按照本文件測試的陳述；c)樣品尺寸；d)測量參數；e)所用測試方法及其準確度；f)試驗條件(第7章的列項a)～f]]。(資料性)測量振幅磁導率的基本電路和相關設備測量振幅磁導率的基本電路如圖A.1所示。所用電路和設備宜滿足4.4的要求。若滿足了4.4的要求，則測量結果準確度能達±3%之內。標引序號說明：電路a)—-兩個繞組，N?為勵磁繞組，N?為電壓感應繞組，R為電流讀出用的無電抗電阻器；電路b)——兩個繞組，N為勵磁繞組，N?為電壓感應繞組，CP為電流探頭(互感器);電路c)——N?為單一勵磁繞組，R為電流讀出無電抗電阻器，V和Vg為可變的輸入儀器；電路d)——N?為單一勵磁繞組，CP為電流探頭(互感器);ES——勵磁源，通常含有信號發生器和功率放大器；R——電阻器，其兩端電壓正比于測量過程中流經勵磁繞組的電流I;CP——感應電流峰值1的電流探頭；Vg——測量電阻R兩端的電壓峰值U的電壓表或儀器；V——測量電壓平均值U的電壓表或儀器；N?和N?——分別是勵磁繞組和電壓感應繞組。(資料性)有效值法測功耗——電路實例和相應測量程序在有效值法中，開關S用來連接有效值電壓表或儀器，以便測量兩個電壓(見圖B.1)差和總電推薦使用高阻抗衰減探頭連接電壓測量儀器V…和V,以最大限度地減小瞬間過電壓對儀器Vm.和V的影響。開關S接觸位置改變和/或轉換勵磁太急劇時，可能會產生過電壓效應。圖B.1有效值法測量電路實例B.2測量線圈在有效值法中，使用了由單獨的勵磁繞組、測量繞組和電壓感應繞組三個繞組組成的測量線圈。B.3測量設備勵磁源ES宜滿足4.4.3和4.4.4的要求。對于方形脈沖電壓而言，不管有無偏置，勵磁源都宜滿足F.5的要求。若磁心被正弦波或方波以外的其他波形勵磁，宜參照F.5的要求在相關規范中做出規定。變壓器T由被測磁心和繞于磁心上的三個單獨的繞組組成。N?是勵磁繞組，N?是電壓感應繞組，N?是測量繞組。建議適當調整測量繞組N?的匝數，以便使N?繞組兩端電壓與電流采樣電阻R兩端的壓降大致相同。當這些電壓數值接近相等時，該方法的測量準確度就會提高。V是真有效值電壓表或者具有這一功能的其他儀器，V是平均值電壓表或儀器。Vm和V均宜滿足4.4.5、4.4.6和4.4.7的要求。GB/T28869.3—20234.4的其他要求也宜滿足。B.4測量程序宜滿足6.1規定的一般程序。此法中，有效值電壓表或儀器指示讀數時，首先測量兩個電壓的和，然后是兩個電壓的差。讀取數據應盡可能快，這樣磁心和測量線圈熱狀態差異的影響便可忽略。磁心功耗由式(B.1)計算。……………(B.1)裝在磁心上的測量線圈勵磁感應的瞬時電壓與流經勵磁繞組的瞬時電流的乘積按時間得出的平均值；U?——測量繞組兩端的電壓和電阻器R兩端的電壓之和的有效值；U?——測量繞組兩端的電壓和電阻器R兩端的電壓之差的有效值；N?——測量線圈的測量繞組的匝數；N?——測量線圈的勵磁繞組的匝數；R——電流采樣電阻器的電阻值。B.5脈沖測量和準確度脈沖測量情況下，脈沖重復頻率f,是根據恢復時間來選擇的。因此，在這種情況下，用每個周期的P=Ef·pe該方法在滿足4.4要求的情況下，功耗值測定準確度能達到±5%以內。(資料性)乘積法測量功耗——基本電路和相關測量程序所用電路和測量設備宜滿足4.4的要求。其基本電路如圖C.1所示。標引序號說明：電路a)——兩個繞組，N?為勵磁繞組，N?為電壓感應繞組，R為電流讀出用無電抗電阻器；電路b)——兩個繞組，N?為勵磁繞組，N?為電壓感應繞組，CP為電流探頭(互感器);電路c)——N?為單一勵磁繞組，N?與電流讀出無電抗電阻器R連接在一起且構成輸入回路；電路d)——N?為單一勵磁繞組，CP為電流探頭(互感器);ES——勵磁源；R—-無電抗電流讀出電阻器，其兩端的電壓U。與流過勵磁繞組N?的測量電流I成正比；MI——實現包括電壓U,和U,乘積在內的目標顯示、數據處理功能的測量儀器；N?——勵磁繞組；N?——電壓感應繞組；U?——與流過勵磁繞組的電流I成正比的電壓降；U?——繞組N?或N?兩端的壓降，其平均值與磁心中的磁通密度成正比(見4.2.2);U,和U,——依據具體的乘積法，表示電壓的瞬值、平均值或有效值。若使用了電流探頭CP,則CP宜是一個線性器件，即不會產生諧波，并宜滿足4.4.8的要求。注：勵磁源ES通常包括信號發生器和功率放大器；也可以添加阻抗匹配連接器。勵磁源ES和測量儀器MI能夠集成為一個通常由計算機控制的測量單元(系統)。GB/T28869.3—2023C.2測量線圈宜滿足4.2的要求。C.3準確度測量設備的最終準確度是一個復雜的函數，它取決于測量儀器以及測量條件和設備的其他特性。因此在既定乘積法儀器系統及所有測量條件下，確定其能達到的絕對準確度并不總是可能的。測量的幅度和相位誤差嚴重影響功耗測量的準確度，測量誤差可能是下列相關誤差的綜合體現： 校準后的剩余誤差：——校準標準的誤差；——兩個測量通道(幅度和相位)之間的跟蹤偏差；——儀器的非線性(例如放大器、混合器、A-D變換器、電流變壓器);——頻率誤差；——設置的準確度(例如設置的磁通密度準確度);——計算誤差；——其他誤差。宜參考儀器隨附的制造商說明書，了解可能出現的誤差及其糾正方法，特別是關于電路連接和校準程序。為了盡量減小誤差，應認真遵守第4章的注意事項，協調乘積法儀器的能力及誤差極限使其與儀器的特定測量范圍一致。C.4V-A-W(伏特-安培-瓦特)表法測量電壓在V-A-W表內相乘。V-A-W表確定了電壓乘積的時間平均值，該乘積與磁心的功耗P成正比。式(C.1)給出了功耗P[單位為瓦(W)]。式中：u·i——磁心功耗瞬時值的時間平均值；K——儀器常數；α——V-A-W表的讀數。C.5阻抗分析儀法阻抗分析儀確定了測量電壓的矢量分量，并計算出等效并聯電阻值R。。測量功耗P[單位為瓦(W)]由式(C.2)給出。P=U2m/R……(C.2)式中：Ums——測得的勵磁繞組兩端電壓的有效值。P=Um·Im·cosqC.6數字化法根據圖C.1可知，電壓U,(t)和U?(t)由數字轉換器采樣存儲為U,和U,其中i是指采集的第i個信號樣(i=1,2,3,…)。采樣周期內每個采樣點i的瞬間功耗值與U。×U?成正比。測量周期采集了n個樣，則測量功耗值由式(C.3)計算。C.7矢量譜法用網絡分析儀測量基波電壓和諧波電壓的有效值U和Uμ,以及這些電壓間的相位角φ,其中k是指第k次諧波數(k=1,2,3,…)。測量功耗值由式(C.4)計算。C.8互功率法電壓的采樣按照數字化法中所述進行。通過FFT(快速傅里葉變換)法對電壓U,(t)和U?(t)進行數據處理，得到基波電壓和諧波電壓的有效值Ua和Uu,以及這兩個電壓間的相位角φ測量功耗的計算方法同矢量譜法。(資料性)反射法測功耗——基本電路和相關測量程序D.1要求電路和測量設備宜滿足4.4的要求。若用非正弦波勵磁，則反射表應能測量不低于7次諧波的反射功率分量的平均值。基本電路如圖D.1所示。專標引序號說明：ES——通常含信號發生器和功率放大器的勵磁源；RM——反射表；MH——雙通道測量頭；V—-用于檢測平均值電壓U的電壓表或儀器。D.2測量線圈宜滿足4.2的要求。D.3測量程序和準確度宜滿足6.1規定的一般程序。直接從反射表上讀出正向功率和反射功率。測量磁心功耗由式(D.1)給出。Pr——正向功率；PR——反射功率。測量準確度取決于下列主要誤差因數：——儀器誤差；——阻抗失配。為盡量減小誤差，應認真遵從第4章的注意事項。隨著(Pp-PR)值的減小，測量準確度也會降低。(資料性)量熱法測量功耗E.1要求電路和測量設備宜滿足4.4的要求。基本電路如圖E.1所示。RES1VR。恒溫器容器ES2JR——無電抗電流采樣電阻器，其兩端電壓U正比于測量電流1;Vw——用于檢測平均值電壓U的電壓表或儀器；在測量頻率和溫度下，容器中的液體宜具有低的介電常數和低介電損耗。圖E.1基本電路和相關測量程序——測量方案E.2測量線圈宜滿足4.2的一般要求。E.3準確度若符合圖E.1,同時又滿足了4.4的要求，則此法測功耗的測定結果準確度能達±5%。宜特別注意溫度的測量，因為溫度測量的誤差對功耗測量準確度的影響很大。E.4在熱平衡狀態下測量E.4.1概述溫差(T。一T,)的測量是在熱平衡狀態下進行的。由于最終溫差(由加熱電阻器或由繞線磁心的功率耗散引起)確定為時間的非線性函數(由于熱電阻和熱電容在熱測量系統中的共同作用),因此只能在熱平衡狀態下進行測量。由于無法預知測量線圈功耗引起的最終溫差值，因此無法準確地預先確定磁心損耗的測量溫度。注：如果溫差(T.-T)是趨向于與時間成指數關系的一恒定值，則熱電阻和熱電容的影響可以表述為由單一熱電阻和熱電容組合引起的效應。對于這種情況，溫差測量不必只在熱平衡狀態下進行。測量可以提前開始，因為其響應曲線能用來推算熱平衡時的最終溫度。E.4.2通過校準熱電阻測量功耗測量開始前，需要先校準容器內的液體和恒溫器之間的熱電阻R,如式(E.1):R=△T-/P.……………(E.1)△T.——由加熱電阻器R.中功耗引起的容器和恒溫器之間的溫差(T。-T。);繞線磁心的功耗由式(E.2)給出：△T——由繞線磁心的功耗引起的容器和恒溫器之間的溫差(T。-T。);R——先前校準的熱電阻。E.4.3磁心和電阻器溫升匹配的測量由于熱阻校準耗時，另一種替代方法是通過調整P,將△T.和△T匹配。測量因繞線磁心損耗引起的最終溫升△T。在其后確定因施加功率通過加熱電阻器引起最終溫升E.5在非熱平衡狀態下測量將期望的測量溫度作為設定點。在下列兩種情況下，容器內的設定點溫度會受影響：——僅由加熱電阻器中的功耗引起(Pc);——由加熱電阻器和勵磁磁心的功耗引起(Pa)。通過測量施加到加熱電阻器的兩個功率值，就可以獲得繞線磁心的功耗(P):P=P2-P·(規范性)脈沖狀態下的磁特性F.1概述脈沖狀態下磁心的一些重要特性主要有脈沖電感因數或脈沖磁導率以及與規定的電壓-時間乘積的限度有關的磁化電流非線性度，本附錄描述了有關這些磁特性的測量方法。F.2方法原理磁心受方形脈沖電壓勵磁。主要有兩種可能的方法。如下所示。a)以合適的重復頻率重復脈沖。測量線圈兩端的電壓被整流以消除反擺，并用平均值電壓表進行測量。同時測量出磁化電流的峰值。b)磁化電流為時間的函數im(t),而電感器兩端電壓對時間的積分又是磁化電流的函數,這兩組曲線均在適當校準過的示波器上顯示出來。這種方法可用于重復脈沖和單脈沖電感因數或脈沖磁導率能用這兩種方法確定；與規定的電壓-時間乘積限度有關的磁化電流的非線性度只能用第二種方法確定。F.3樣品用于測量的樣品應取自正常生產并形成完整磁路的磁心。F.4測量線圈線圈匝數宜根據測量條件、使用儀器和測量準確度而定。測量線圈的電阻和固有電容在測量頻率下宜盡可能低，以使誤差可以忽略不計。測量線圈宜按規定盡可能緊貼磁心，并均勻地沿著磁心零件或組件纏繞，繞組排列通常接近于磁心的實際應用情況。對于環形磁心，線圈應沿圓周均勻分布。當線圈電阻不能做得足夠小，因而外加電壓不能以滿意的準確度近似等于電動勢，則宜采用包含電壓繞組與電流繞組的雙繞組。電壓繞組的電阻宜遠小于電壓表的阻抗，固有電容宜非常小，使誤差可以忽略不計。電壓繞組宜盡可能緊貼磁心繞制，而電流繞組應完全覆蓋電壓繞組。注1:兩繞組之間最好加一層靜電屏蔽。注2:若線圈繞在磁心銳利的棱角上，宜避免導線絕緣層破壞。任何合適的測量儀器均可使用。附錄G中列出了幾種按指數恢復方法進行測量的合適電路示例。應滿足以下要求。a)脈沖發生器。在測量電路調到合適的反擺和恢復時間的條件下，測量用的脈沖發生器接上線1)調到給定值后，脈沖幅度應保持恒定在5%以內；2)由電源獲得的功率應能足以獲得頂降不超過10%的電壓脈沖；3)開關應足夠快，不明顯影響上升時間與下降時間；4)過沖不應超過規定限度。b)電流測量。通過測量線圈(或通過電流繞組)的電流應用以下任一方法測量：1)用電流探頭，它產生的信號與電流成正比，準確度在2%以內，當接入示波器時，不會引起脈沖電壓下降。2)測量線圈與地之間接一精密電阻器，它所引起的電壓降不超過標準脈沖幅度的1%,且其電感可以忽略不計。c)恢復時間。對于重復脈沖測量，為確保磁心內的通量回到初始值，測量電路的時間常數應能使恢復時間小于脈沖之間間隔。d)電壓表。當用平均值電壓表法時，電壓表應為I級或更高級別的電表，而且應選擇使引入誤差可以忽略不計的二極管。e)示波器法。當用示波器法時，電壓積分電路的時間常數應大于脈沖持續時間或有效的恢復時間常數(取其中大者)的100倍，相位漂移宜盡量小。為使脈沖電感因數的測量準確度優于5%,需要對電壓和電流的顯示提供校準條件。連接示波器的電纜應是低電容型的(如空氣絕緣電纜)。F.6.1.1按4.2和4.3的要求將被測磁心與測量線圈裝配在一起。F.6.1.2對于重復脈沖測量，脈沖重復率的選擇要使磁心與線圈的自身發熱可以忽略不計。F.6.1.3校驗信號發生器，確保滿足規定的脈沖電壓特性，測量線圈由一個電阻器代替，該電阻器的阻值近似等于脈沖條件下線圈阻抗的絕對值。為了給出有關參數的定義，圖F.1給出了一個夸大的變形在示波器顯示的脈沖上，應畫一條與脈沖中間的平穩電壓正好重合的直線，并畫一條與脈沖頂部大部分重合的直線或一條簡單的指數型曲線。后一條線與實際脈沖前沿相交給出脈沖幅度Um。在Um的一10%、+10%、+50%、+80%、+90%各點平行于時間軸畫線，通過脈沖右側0.9Um和0.1Um兩點畫一直線，若頂降接近Um的10%時，應以0.8Um代替0.9Um。這條線與脈沖頂的畫線的交點是脈沖頂1?=上升時間tr=下降時間注：為清晰地圖示頂降，用80%和10%兩點繪制的線來確定脈沖頂部與后沿之間的分界。GB/T28869.3—2023F.6.2脈沖電感因數和磁化電流的測量F.6.2.1對于無偏置場的脈沖勵磁的測量，應使用符合F.4規定的測量線圈。對于有偏置場的脈沖勵磁的測量，規定匝數的附加偏流繞組應繞在測量線圈上，而且通過一個阻抗器