ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СЕРДЕЧНИКИ ДЛЯ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ И ТРАНСФОРМАТОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В АППАРАТУРЕ ДАЛЬНЕЙ СВЯЗИ

ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

ГОСТ 29004-91 (МЭК 367-1-82)

Издание официальное

КОМИТЕТ СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ СССР Москва

V/IK hi 1.314.21.042:006.354    Группа    Э02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СЕРДЕЧНИКИ ДЛЯ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ И ТРАНСФОРМАТОРОВ. ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В АППАРАТУРЕ ДАЛЬНЕЙ СВЯЗИ

Часть 1. Методы измерений

Inductor aiul transfoimcr cores for telecommunications. Part 1. Measuring methods

OKI! *>30000

Дата введения 01.01.92*

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.    Область применения

Папоящий стапдар* распространяется на магнитные сердеч-ч .км. ii.ii от а вливаемые, главным образом, из магнитных оксидных материалов иди металлических порошков, используемые в трансформаторах и катушках индуктивности, применяемых в аппара-!\ре дальней связи и аналогичной ей электронной аппаратуре.

Некоторые из предлагаемых в настоящем стандарте методов мог\т также применяться к магнитным сердечникам, используемым в устройствах другого рода.

Данный стандарт применяется для разработки технических условий па магнитные сердечники, в том числе подлежащие сертификации.

2.    Назначение

Дать руководство по составлению той части технических условий на магнитные сердечники, которая касается методов измерения их магнитных и электрических свойств. В настоящем стандарте приводятся только общие принципы, которыми следует руководствоваться при проведении различных испытаний, и рассматриваются факторы, которые необходимо принимать во внимание при решении вопроса о том, какой метод испытания следует включать в технические условия.

* Порядок введения — в соответствии с приложением 14.

Издание официальное

Издательство стандартов, 1991

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССР

<    _    iOU    290    J1—91

1$ cooi bcici вин l па значением методов измерений час»*» ! ю юи1 из I pc \ pa $ дел on*

Раздел 1. Общие положения. Включает основные мегомы и условия измерении, обычно применяемые в комплексе с мою¹ w ( измерений, приведенными в разд. JJ и III.

Раздел II. Общие методы измерений Включаем м тел и -пользугмыс для измерения основных параметров сердечи «ков трансформаторов и катушек индуктивности.

Раздел III. Специальные методы измерений. Включает методы, предназначенные для сведения и помещаемые в технические и лови я только в особых случаях

П р и м е ч а н и е Все уравнения в настоящем стандарте приводятся в едя лицах системы СИ. В случае использования кратных или дольных едении необходимо ввесш множитель 10 в соответствующей степени

В \рашинин\ применяются следующие условные обо чтения / — время,

В— ie.Miiepai>pd L- индуктивное lb.

Но — магнитая постоянная. 0,4яХ1О-⁶ Гн/.м,

Мт —относительная магнитная проницаемость*,

I*-i — начальная магнитная проницаемость;

\х_е —эффективная магнитная проницаемость, равная LC|/НоЛ².

\irev “ обратимся магнитная проницаемость;

N — число витков измерительной катушки;

С, и Сг — постоянные сердечника, определенные в ГОСТ 28899.

Л_е — эффективная площадь поперечного сечения сердечника <«> — угловая частота, равная 2л на частоту измерите тыки о юк

3. Условия окружающей среды

3.1.    Основные положения

Обычно сердечники подвергают магнитной подготовке в cooi ветствии с разд. 6 не менее чем за 24 ч до начала измерении Во время измерений сердечник должен быть защищен от механических ударов и вибраций, а также от магнитных возмущений. Следует избегать конденсации паров на измерительных обмотках, которая может иметь место при изменении температуры

3.2.    Температура окружающей среды

Если нет других указаний, то измерения следует проводить при температуре в пределах диапазона стандартных атмосферных условий испытаний в соответствии с требованиями Публикации МЭК 68 «Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов» (ГОСТ 28198). Во время измерений температура не должна изменяться настолько, чтобы это оказывало значительное влияние на получаемые результаты. В отдельных случаях может

+ Когда разновидности магнитной проницаемоеm приводи ии 6ci донолпь тельных указаний, например начальная магнитная проницаемость jij , п нет

друшх указаний, имеется в виду относительная величина

ГОСТ 29004-91 С. 3

появиться необходимость использования камеры, и которой обеспечивается регулирование температуры.

Собранный сердечник с измерительной катушкой и зажимными устройствами должен находиться в этих условиях окружающей среды в течение времени, достаточного для достижения теплового равновесия. Должна быть указана температура измерения.

Примечание Миожеииос нышс означает, чго измерения можно проводил, при любой температуре и диапазоне от 15 до 35°С. по и ел>чае выхода за пределы указанного диапазона допускается лопторенис измерении нредпоч-тите.п.ио при температуре (25±1)°С или при одной из ряда стандартных температур для арбитражных пеныiaiinli (20±1)Х, (23±))°С или (27±1)°С.

4. Основные меры предосторожности при измерении магнитной проницаемости

4.!. У ч п тыка е м ы е пара м е т р ы

Эффективная магнитная проницаемость сердечника зависит от многих факторов, в том числе от магнитного состояния, предшествующего измерению, времени, температуры, напряженности поля, механического давления, частоты измерительного тока, конфигурации сердечника, а также от конфигурации и расположения измерительной катушки. Для различных методов измерения, предлагаемых в настоящем стандарте, выбирается один из этих факторов, например время или температура, н на время измерений должны быть приняты меры предосторожности, направленные на то, чтобы устранить влияние всех других факторов. Например, зажимное устройство должно обеспечивать постоянство давления во времени и при изменении температуры так, чтобы изменение давления не влияло на результат измерения.

4.2.    Связь с условиями эксплуатации

Условия измерения должны выбираться таким образом, чтобы с помощью полученных результатов можно было предсказать характеристики сердечника в реальных условиях эксплуатации. Это не означает, что все условия должны соответствовать тем, которые широко применяются на практике.

4.3.    Сборка сердечников, состоящих из нескольких чаетей

Для сердечников, состоящих из нескольких частей, собранных с измерительной катушкой, во время измерений следует использовать зажимное устройство. Зажимное устройство должно выполнять следующие функции:

распределять сжимающее усилие равномерно по контактирующим поверхностям, нс деформируя сердечник;

удерживать части сердечника неподвижно по отношению друг к другу;

создавать при соединении частей сердечника кратковременную !0 %-ную перегрузку для уничтожения небольших неровностей между контактирующими поверхностями;

С. 4 ГОСТ 29004-91

подвергать сердечник действию нормированного сжимающего усилия с отклонением ±5 %;

поддерживать в течение всего процесса измерений сжимающее усилие постоянным с отклонением ±\ %.

Примечание. Можно считан* .щеточным поддержание сжимающею усилия постипиым с отклонением 1 % и юм случае, если указанное значение сжимающего усилия нибираски на плоской части кривой зависимое!и магииIнон проницаемое!и ш сжимающею усилия. В противном случае voiyi потребоваться Сплее жесткие допуски

При сборке сердечников необходимо соблюдать следующие правила.

Необходимо убедиться в отсутствии повреждений и загрязнений контактирующих поверхностей. Нельзя использовать поврежденные сердечники. При необходимости следует очистить контактирующие поверхности с помощью мягкого материала, например, осторожно вытирая их сухой моющейся замшей.

Частицы пыли следует удалить струей чистого сухого сжатого воздуха. К контактирующим поверхностям нельзя прикасаться голыми руками. Отдельные части сердечника собирают вместе с измерительной катушкой, причем катушка устанавливается в фиксированное положение относительно сердечника, например, с помощью прокладки из пенопласта. Части сердечника центрируют, к сердечник помещают в зажимное устройство. Затем следует приложить сжимающее усилие, значение которого указано в прилагаемых технических условиях. Сжатый сердечник следует выдержать в заданных условиях окружающей среды (см. п. 3) в течение времени, достаточном для того, чтобы свести к минимуму любое, обусловленное сжатием, изменение эффективной магнитной проницаемости во времени.

5. Основные меры предосторожности при измерении потерь при низкой магнитной индукции

5.1. Вносимые потери

При низкой магнитной индукции (т. е. в пределах области Релся) потерн, измеренные в сердечнике с применением измерительной катушки или другого первичного измерительного преобразователя, обусловлены рядом причин: одни присущи самому сердечнику, другие—первичному измерительному преобразователю, третьи — элементам соединения первичного преобразователя с измерительным прибором. При измерениях с помощью измерительных катушек можно выделить следующие составляющие вносимых общих потерь: потери в сердечнике, потери в катушке на постоянном токе, потери из-за поверхностного эффекта и эффекта близости, диэлектрические потери в катушке, потери в соединительных проводах и потери в любом элементе электрической цепи (например в конденсаторе колебательного контура).

ГОСТ 29004-91 С. 5

Следует выделить потери в сердечнике из общих измерительных потерь посредством либо корректировки, либо выбора условий таким образом, чтобы сделать другие составляющие вносимых потерь незначительными. Потери в катушке па постоянном гоке if потери в любом элементе электрической цепи могут быть измерены по отдельности; другие составляющие вносимых общих потерь могут быть либо рассчитаны, либо определены экспериментально.

Для ферритовых сердечников без воздушного зазора или с очень небольшим воздушным зазором (например кольцевые или бронсоде сердечники с остаточным воздушным зазором) определение потерь в сердечнике не представляет большой трудности, гак как при соответствующей конструкции измерительной катушки потери в сердечнике значительно выше, чем любые из вносимых потерь.

Этого не наблюдается при измерении потерь в сердечниках с зазором. 13 данном случае трудно получить достаточно точный результат для потерь собственно в сердечнике.

При этом можно следовать двумя путями:

1)    Измерить коэффициент потерь в сердечнике до того, как будет сделан воздушный зазор, а затем рассчитать потери в сердечнике с зазором.

Примечание. Не разрешается измеряй» коэффициент потерь в сердечнике без зазора, имеющем конфигурацию, отличную от конфигурации сердечника с зазором, например, на кольце и* того же самого материала, так как hoi ери на вихревые точки в сердечнике сильно зависят от конфигурации сердечника.

2)    Не разделять потери в сердечнике и катушке, а сравнивать общие потери в сердечнике и в измерительной катушке с результатами, полученными после подобных измерений других сердечников с катушками идентичных конструкций и одинаковыми сопротивлениями постоянному току.

Лучше всего было бы получать эти измерительные катушки из одного источника и время от времени сравнивать результаты измерений разных катушек на одних и тех же сердечниках. Кроме того, помимо результатов измерений должно указываться значение сопротивления катушки постоянному току; при сравнении результатов измерений, полученных с помощью разных катушек, в эти результаты должны вноситься поправки для учета разности сопротивления катушек.

5.2. Подключение

Следует избегать связи между полем рассеяния измерительной катушки с сердечником и внешними объектами. Соединительные провода между измерительной катушкой или другим первичным измерительным преобразователем и измерительным прибором должны быть короткими, прямыми и размещаться таким образом,

С. 6 ГОСТ 29004-91

чтобы перемещение образца не могло вызывать дополнительной погрешности.

Сердечники, состоящие из нескольких частей, собранных с измерительной катушкой, должны, в основном, закрепляться в соответствии с п. 4.3, но сжимающее усилие не должно быть таким критическим, как при измерении индуктивности.

Расположение измерительной катушки на сердечнике должно быть таким, как описано в и. 7.2.

6. Магнитная подготовка

6.1.    Назначение

Привести сердечник в определенное и воспроизводимое магнитное состояние перед началом измерений.

6.2.    Методы

Существуют два основных метода:

1)    электрический — когда образец помещается в переменное магнитное поле достаточной величины, амплитуда которого плавно уменьшается до нуля;

2)    термический — когда образец нагревается до температуры выше точки Кюри.

6.3.    Электрический метод

Начальное амплитудное значение напряженности поля должно быть выше напряженности ноля технического насыщения сердечника, и за каждый период уменьшения амплитуды напряженности поля магнитный поток в сердечнике должен дважды изменять свой знак.

Существует два основных варианта.

Вариант 1

Через измерительную катушку с образцом пропускают переменный ток, величина которого плавно уменьшается до нуля. Уменьшение тока может происходить:

1)    но линейному закону с помощью потенциометра. Уменьшение амплитуды должно производиться не менее чем за 50 циклов;

2)    по экспоненциальному закону при разрядке конденсатора. В этом случае отношение двух последовательных амплитудных значений тока одного направления должно быть не менее 0,78.

Во время магнитной подготовки катушка не должна сильно нагреваться иод воздействием проходящего через нее тока.

Подробное описание этого варианта дано в приложениях 1 и

2.

Вариант 2

Образец помещают в переменное поле воздушного зазора электромагнита.

Подробное описание этого варианта дано в приложении 3.

6.4.    Термический метод

Сердечник следует нагревать с определенной скоростью воз-

ГОСТ 29004-91 С 7

рааания температуры и выдерживать око то 40 мни при темпера-I у ре. превышающей ючку Кюри примерно на 25 ^СС

Подробное описание ме|Ода дано и при южеиии 4.

7. Измерение индум явности

7.1.    Назначение

Дам» общие указании для измерения ищу ктпвпоеги обмоток 1ч<п\лек и фанефорчаюров, не в изваять в подробноетн нетода измерения, коюрые завися! ог используемой д 1Я измерения j.ick-I роиз мерIп e/iьной а 1111 ара гур ы.

Основные цели измерения.

1)    полечить значение абсолютной величины индуктивного параметра сердечника;

2)    получить зависимость индуктивного параметра сердечника от различных факторов.

7.2.    Пер в и ч II ы е измерительные п р е о б р а з о в а-т с л и

Как правило, применяется измерительная катушка, но можно также использовать любую коаксиальную линию, резонатор или другое устройство, обеспечивающее необходимое взаимодействие между магнитным материалом и электромагнитным сигналом.

При измерении кольцевых сердечников с помощью катушек витки измерительной катушки должны быть распределены таким образом, чтобы для обеспечения удовлетворительной точности измерения уменьшить до минимума собственною емкоек> и поле рассеяния.

При измерении сердечников, собираемых вокруг катушки, форма измерительной катушки должна соответствовать форме катушек, обычно используемых с данным сердечником, и влияние ее формы на величину измеряемой индуктивности должно быть незначительным

Нели неI других указаний, ю измерительную катушку с каркасом клушки или капсулой, или с тем и другим следует установить коакспально той части сердечника, которую она охватывает

Слороиу катушки, где расположено начало обмотки, для осуществления контакта с сердечником необходимо слегка прижать к последнему на одном конце стержня. При этом в случае симметричного сердечника катушка должна соприкасаться с сердечником на одном или на друюм конце пержня: в случае симметричною сердечника с несимметричным воздушным зазором ка-|\шка юлжна соприкасаться с тон половиной сердечника, которая содержит меньшую часть возчушпого зазопа.

О «ня из поверхниией ка!\шьч должна чмегь vcik\ мя опре-**е но южеиии Глсдич сочргчягь п laiiroc положение катим! ■() конца измерений для обеспечения чтксималыюй повторяемое in резу Пдгаюв

С. 8 ГОСТ 29004-91

Подробное описание конструкции измерительной катушки и ее расположения должно быть приведено в соответствующей части технических условий. Руководство но конструированию катушек для измерения индуктивности дано в приложении 5.

7.3.    Л б с о л ю т и ы с и з м е р синя

Может быть использована любая измерительная аппаратура, если точное и» ее совместима с заданными допусками и принята в расчет также воспроизводимость измерения других составляющих метода измерения.

Частота измерительного тока должна быть достаточно низкой, чтобы избежать, влияния собственной емкости измерительной катушки на результат измерения даже при удвоении этой частоты При измерении индуктивности, соответствующей начальной магнитной проницаемости, величина магнитной индукции должна быть настолько малой, чтобы удвоение ее значения вызывало» лишь незначительное изменение измеряемой величины. При необходимости результат может быть скорректирован методом линейной экстраполяции по результатам измерения, полученным при низкой магнитной индукции.

Следует указывать частоту измерительного тока и амплитудное значение эффективной индукции.

Примечание. Амплитудное значение эффективной индукции В_с в сердечнике можно получить из формулы

Я _ ^и^'^г

''⁼ со \^гА_е ’

где U — действующее значение синусоидального напряжения, прикладываемого» к катушке

7.4.    Относите л ь н ы е измерения

Для относительных измерений справедливы те же положения, что и для измерений абсолютных, за исключением того, что в этом случае не имеет значения абсолютная точность измерительного прибора, поскольку относительное приращение индуктивности ДL/L может быть определено с требуемой точностью в используемой части диапазона (диапазонов) измерений. Практически верхний предел амплитудного значения индукции для любой части сердечника равен 0,25 мТл, и в поле с индукцией такой величины во время каждого измерения сердечник можно помещать не дольше чем на 1 мин.

Пели применяется частотный метод измерения, следует убедиться что частоты низки для обеспечения плоской части кривой зависимости магнитной проницаемости материала от частоты, и чю отсутствует заметное влияние распределения тока, обусловленное вихревыми токами в измерительной катушке.

Следует указывать (примерную) частоту измерения н велнчп ну индуктивности.

ГОСТ 29004 -91 С. 9

РАЗДЕЛ II. ОБЩИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ

8. Дезаккомодация

8.1.    Назначение

Оцепить изменение магнитной проницаемости сердечника но времени.

П р и меча н и я.

1.    Обо составляющие комплексной магии гнои проницаемости проявляют де-ааккомодацию, по в настоящем стандарте рассматривается только ее действительная часть

2.    Для оценки изменения магнитной проницаемости во времени может быть использована либо дезаккомодация, либо (фактор) относительный коэффициент дезаккомодации. См. также п 8.6

8.2.    Метод

Сердечник подвергается магнитной подготовке; дважды при заданных значениях времени после магнитной подготовки измеряется индуктивность или какой-либо другой параметр, соответствующий начальной магнитной проницаемости. Дезаккомодация или (фактор) оносительный коэффициент дезаккомодации рассчитывается по разности измеренных значений.

Примечание С увеличением индукции дезакко.модация обычно уменьшается, поэтому ее величина указывается, главным образом, для низких значений магнитной индукции.

8.3.    Образцы

Измерения должны производиться на сердечниках, выпускаемых серийно.

Если сердечник состоит из нескольких частей (например броневой сердечник) и требуется измерить дезаккомодацию с обычной для сердечника данного типоразмера катушкой индуктивности, желательно, чтобы единственным воздушным зазором на пути магнитного потока был остаточный воздушный зазор между контактирующими поверхностями. Если имеется несколько сердечников с различной величиной воздушного зазора, допускается проводить измерение на сердечниках с наименьшим воздушным зазором.

П р и м е ч а н и я:

I. В некоторых случаях, как например, при использовании броневых сердечников с центральным отверстием, обмотку можно наматывать на чашки броневого сердечника, как на кольцевой сердечник При этом измерение деза-ккомодацни можно производить после того, как установлено, что результаты незначительно отличаются или могут быть скоррелированы с результатами, получаемыми при измерениях с обычной броневой катушкой индуктивности, и кроме того, величина начальной магнитной проницаемости, измеренная на тороидальной обмотке, незначительно отличается от величины, измеренной па обычной кэIушке Измерения по этому методу следует проводить с болыи »й осторожностью Когда тороидальная обмотка наносится на броневой сердечник с пазом, влияние внешних стенок на магншный поток пренебрежимо мало.

2 У некоторых материалов дезаккомодання заметно изменяется сразу же после обжига. В таких случаях в справочных листах должно быть указано, что