专利名称：铁芯磁感应强度最大值的检测方法和空载功率的设计方法
技术领域：
本发明涉及变压器领域，特别是一种变压器铁芯磁感应强度最大值Bm的检测方法和空载功率的设计方法。
背景技术：
目前铁芯磁感应强度最大值Bm一般的检测方法只能得到一个大概的估算值，未能直接用于变压器的设计。而要想得到一个准确的数值，只能通过结构复杂的检测仪器，例如高斯仪等进行检测，这对设计技术人员来说十分不便，同时设计成本增加，因此如何能既简单又准确的测量出磁感应强度是设计人员急切希望解决的。
发明内容
为解决上述问题，本发明目的是提供一种铁芯磁感应强度最大值Bm的检测方法，其操作简便，检测工具简单并能得到准确的数值，同时可鉴别出高铁损或低铁损材料。
本发明的另一个目的是提供一种变压器空载功率的设计方法，可设计出任意不同空载功率的变压器。
本发明的目的是这样实现的一种铁芯磁感应强度最大值Bm的检测方法，其特征在于包括以下步骤-确定重量为G，实际截面积为S的铁芯的总铁损PFe＝单位铁损×重量；-确定检测电压Ua，由I0＝PFe/Ua得出理论电流值I0；-将铁芯进行绕线，通入检测电压并用交流电流表检测电流I，调整线圈匝数N直至检测电流值I等于理论电流值I0，同时用电压表检测此时的电压值U；
-由N＝N0U得出每伏匝数N0；-由N0＝108/4.44fSBm得出Bm值。
所述的交流电流表的检测精度高于0.1安。
所述的检测电压Ua可选用220V或220V减倍数列中的一个。
一种变压器空载功率的设计方法，其特征在于包括以下步骤-确定变压器的空载功率P0和检测电压Ua；-由I0＝P0/Ua得出理论空载电流值I0；-将铁芯进行绕线，通过调压器调整输入等于检测电压Ua的实际电压值U，并用交流电流表检测电流I，调整线圈匝数N直至检测电流值I等于理论电流值I0；-确定线圈匝数N后，由N＝N0U确定每伏匝数N0，即可得出在不同取用电压下，达到空载功率P0时的铁芯线圈匝数。
本发明操作简便，检测时只需一只精度较高的交流电流表和电压表即可，检测工具简单，能够得到铁芯磁感应强度最大值Bm的准确值，也能进行变压器的空载功率的设计，直接用于变压器的设计，大大方便了设计人员，提高了工作效率，降低了检测成本。
图1是本发明检测环形铁芯时的连接电路图；图2是本发明检测山字形铁芯(壳式变压器铁芯)时的连接电路图；图3是本发明绕线操作示意图。
具体实施例方式
本发明是一种铁芯磁感应强度最大值Bm的检测方法及空载功率的设计方法。
首先确定硅钢带的单位铁损，将其制成重量为G，实际截面积为S的铁芯，按该类硅钢带的技术要求退火，冷却，也可以直接购买已经经过退火处理的铁芯进行检测。铁芯类型不限，例如可为环形铁芯或山字形铁芯。铁芯的总铁损PFe＝单位铁损×重量；然后确定检测电压Ua，由I0＝PFe/Ua得出理论电流值I0；如图1所示，用φ0.7-1mm的单股塑胶皮电线或φ0.7-1mm的单股塑胶皮电话线绕线，通入检测电压，检测电压可根据需要选用220V或优选220V减倍数列中的一个，例如220/2n的递减数列220V、110V、55V、27.5V、13.75V如此类推，通过变压调压器控制输入电压(最好选用调节精度为0.2V以上的调压器)，确保端电压与检测电压相符。用交流电流表(精度高于0.1安)检测电流I，调整线圈匝数N直至检测电流值I等于理论电流值I0，同时用电压表(数字万用表)检测此时的电压值U；然后由N＝N0U得出每伏匝数N0；最后由N0＝108/4.44fSBm得出Bm值(f为频率)，或者由N0得到在不同取用电压下达到空载功率P0时的铁芯线圈匝数。
利用本发明的铁芯磁感应强度最大值Bm的检测方法，还可确定某一类硅钢带的最佳退火温度。制造一批铁芯(3个以上)分别采用不同的退火温度和恒温时间，待冷却后绕线检测，计算出其Bm值，相互比较，Bm值最大者对应的退火温度为该类硅钢带的最佳退火温度。检测时用同一检测电压，可以采用低压电20V、30V或50V进行检测。
实施例1一A级环形铁芯1，重8.5千克，其Bm值约在18000高斯左右。该类硅钢带的单位铁损为1.3W/Kg，则铁芯总铁损PFe＝1.3×8.5＝11W。铁芯高8cm，环厚度3.5cm，外形截面积为8×3.5＝28cm2，实际截面积S＝外形截面积×卷绕系数＝28×0.93＝26.04cm2。采用220V交流市电作为检测电压Ua。理论电流值I0＝PFe/Ua＝11/220＝0.05A。开始绕制线圈，调整线圈匝数N直至检测电流值I等于理论电流值I0。如图3所示，绕线前先用钢锯片刮去铁芯1锋利的角边，避免损坏电线绝缘层，然后通过上线具4把塑胶皮电线2直接绕在铁芯1上，塑胶皮电线2可反复使用。
为提高效率，可先根据估算的Bm值(约18000高斯)算出大约所需卷绕的匝数。N0＝108/4.44fSBm＝108/(4.44×50×26.04×18000)＝0.961匝/伏，N＝N0Ua＝0.96×220＝211匝。
如图1所示，根据估算值，先绕线211匝，此时输入220V交流电，检得电流过小，需要减匝，当减至线圈匝数N为190匝时，通电检得电流I为0.05A，符合理论电流值I0，此时交流电压U为208V。由N＝N0U计算出N0＝190/208＝0.91346匝/伏。由N0＝108/4.44fSBm即可计算出Bm＝108/4.44fSN0＝108/(4.44×50×26.04×0.91346)＝18937高斯。
实施例2一B级环形铁芯1，重11.4千克，其Bm值约在16000高斯左右。该类硅钢带的单位铁损为1.3W/Kg，则铁芯总铁损PFe＝1.3×11.4＝14.82W。铁芯高9cm，环厚度3.8cm，外形截面积为9×3.8＝34.2cm2，实际截面积S＝外形截面积×卷绕系数＝34.2×0.93＝31.806cm2。为提高效率，可先根据估算的Bm值算出大约的每伏匝数N0＝108/4.44fSBm＝108/(4.44×50×31.806×16000)＝0.88519匝/伏。
如图1图3所示，采用220V交流市电或通过调压器输入220V减倍数列(最优选220/2n的递减数列220V、110V、55V、27.5V、13.75V等)中的一个作为检测电压Ua。理论电流值I0＝PFe/Ua。开始用电线2绕制线圈，调整线圈匝数N直至检测电流值I等于理论电流值I0。同时通过调压器调整交流电压U值等于检测电压Ua(以电压表进行监测)，并由N＝N0U计算出N0值，再由N0＝108/4.44fSBm即可计算出Bm值。实验数据见表1。
表1.实施例2环形铁芯的检测数据
从上表可以看到，同一铁芯采用不同的电压检测，其N0值和Bm值都一样或很接近，从理论上讲应该是完全一样的，但实际操作中由于检测仪表在测量高压电流和低压电流，高电压和低电压时会出现误差，再加上计算的理论值和检测仪表精度的差别，所以出现检测结果的误差。检测时可根据铁芯大小，重量以及仪表的量程\精度等来选择高压或低压检测。无论采用高压或低压检测，都应尽量将实际端电压U调整到与检测电压Ua相等或很接近，实际电流值I尽量等于或很接近理论电流值I0，实际值越接近理论值则检测结果越准确。低压检测由于绕线匝数较少，可大大简化操作，但如果选得太低，会因为匝数太少，电流很大，电压降也较大，导致结果的误差较大，反而不够精确。
实施例3一山字形铁芯3，材料为无取向形硅钢片，Bm值在10000-12000高斯，经780℃退火，重2.45千克，实际截面积S为14.36cm2。该类硅钢带的单位铁损为4W/Kg，则铁芯总铁损PFe＝4×2.45＝9.8W。
为提高效率，可先根据估算的Bx值(如10000高斯)算出大约的每伏匝数N0＝108/4.44fSBm＝108/(4.44×50×14.36×10000)＝3.136匝/伏。
如图2所示，采用220V交流市电或通过调压器输入220V减倍数列中的一个电压作为检测电压Ua，由于本实施例中的铁芯体积较小，绕线匝数不宜太多，因此适宜采用低压检测，例如220/2n的递减数列55V、27.5V、13.75V。理论电流值I0＝PFe/Ua。开始用电线2绕制线圈，调整线圈匝数N直至检测电流值I等于理论电流值I0。通过调压器调整交流电压U值等于检测电压Ua(以电压表进行监测)，并由N＝N0U计算出N0值，再由N0＝108/4.44fSBm即可计算出Bm值。实验数据见表2。
表2.实施例3山字形铁芯的检测数据
从上表可以看到，同一铁芯采用不同的电压检测，其N0值和Bm值都一样或很接近。从数据中可知，本铁芯在无取向形硅钢中，属于中等铁损材料。
实施例4利用本发明可对变压器的空载功率进行设计，利用低压检测确定N0值。
例如采用实施例2中的环形铁芯来制造空载功率P0为35W的弧焊变压器。检测电压Ua选用55V，由I0＝P0/Ua得出理论空载电流值I0＝35/55＝0.6363A。将铁芯进行绕线，通过调压器调整输入55V电压，并用交流电流表检测电流I，调整线圈匝数N到45匝时，电流值I等于0.63A，此时电压表检测到U为55.4V。确定线圈匝数N为45匝后，由N＝N0U确定每伏匝数N0＝45/55.4＝0.81277匝/伏，即可得出在不同取用电压下，达到额定空载功率P0时的铁芯线圈匝数。例如该弧焊变压器的取用电压U为220V，N＝N0U＝0.81277×220≈179匝(取整数，小数点后均进一位)，按179匝绕好线圈，通入220V电压，检测到空载电流在0.16A上下波动，则实际空载功率P0＝220×0.16＝35.2W，符合设计要求。
权利要求
1.一种铁芯磁感应强度最大值的检测方法，其特征在于包括以下步骤-确定重量为G，实际截面积为S的铁芯的总铁损PFe＝单位铁损×重量；-确定检测电压Ua，由I0＝PFe/Ua得出理论电流值I0；-将铁芯进行绕线，通入检测电压并用交流电流表检测电流I，调整线圈匝数N直至检测电流值I等于理论电流值I0，同时用电压表检测此时的电压值U；-由N＝N0U得出每伏匝数N0；-由N0＝108/4.44fSBm得出铁芯磁感应强度最大值Bm。
2.根据权利要求1所述的铁芯磁感应强度最大值的检测方法，其特征在于所述的交流电流表的检测精度高于0.1安。
3.根据权利要求1所述的铁芯磁感应强度最大值的检测方法，其特征在于所述的检测电压Ua可选用220V或220V减倍数列中的一个。
4.根据权利要求1所述的铁芯磁感应强度最大值的检测方法，其特征在于所述的绕线采用φ0.7-1mm的单股塑胶皮电线或φ0.7-1mm的单股塑胶皮电话线。
5.根据权利要求1所述的铁芯磁感应强度最大值的检测方法，其特征在于所述的铁芯由硅钢带制成，并按技术要求退火，冷却。
6.根据权利要求1所述的铁芯磁感应强度最大值的检测方法，其特征在于所述的铁芯为环形铁芯或山字形铁芯。
7.根据权利要求1所述的铁芯磁感应强度最大值的检测方法，其特征在于所述的电压值U通过调压器调整至与检测电压Ua相等。
8.根据权利要求1所述的铁芯磁感应强度最大值的检测方法，应用于确定硅钢带的最佳退火温度。
9.根据权利要求7所述的铁芯磁感应强度最大值的检测方法的应用，其特征在于按权利要求1所述的步骤，用某一类硅钢带制造3个或3个以上铁芯，分别采用不同的退火温度和恒温时间，冷却后分别绕线检测，计算出其Bm值，Bm值最大者对应的退火温度为该类硅钢带的最佳退火温度。
10.一种变压器空载功率的设计方法，其特征在于包括以下步骤-确定变压器的空载功率P0和检测电压Ua；-由I0＝P0/Ua得出理论空载电流值I0；-将铁芯进行绕线，通过调压器调整输入等于检测电压Ua的实际电压值U，并用交流电流表检测电流I，调整线圈匝数N直至检测电流值I等于理论电流值I0；-确定线圈匝数N后，由N＝N0U确定每伏匝数N0，即可得出在不同取用电压下，达到空载功率P0时的铁芯线圈匝数。
全文摘要
本发明公开了一种铁芯磁感应强度最大值的检测方法和空载功率的设计方法，包括以下步骤确定铁芯的总铁损P
文档编号G01R33/12GK1811483SQ20061000556
公开日2006年8月2日 申请日期2006年1月12日 优先权日2005年4月21日
发明者黄汝明 申请人:黄汝明