《T CPSS 1009-2020-磁性材料高勵磁損耗測量方法》

ICS號01.040.29

中國標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號K04

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CPSS1009－2020

磁性材料高勵磁損耗測量方法

Testmethodsofpowerlossofmagneticmaterialswith

highexcitation

2020-08-25發(fā)布2020-09-01實施

中國電源學(xué)會發(fā)布

T/CPSS1009—2020

磁性材料高勵磁損耗測量方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軟磁磁性材料在高勵磁下?lián)p耗的測量方法和測量技術(shù)要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于電子設(shè)備、開關(guān)電源和功率變換設(shè)備中感性元件的軟磁磁性材料。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T9637磁性材料與元件

GB/T20874磁性零件有效參數(shù)的計算

GB/T28869.1軟磁材料制成的磁心測量方法第1部分：通用規(guī)范

GB/T28869.2軟磁材料制成的磁心測量方法第2部分：低勵磁電平下的磁特性

GB/T28869.3軟磁材料制成的磁心測量方法第3部分：高勵磁電平下的磁特性

3術(shù)語和定義

GB/T9637、GB/T28869.1、GB/T28869.2和GB/T28869.3界定的術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

高勵磁highexcitation

為測量在給定磁通密度下的磁心損耗或磁導(dǎo)率所需施加的激勵。

4符號、代號和縮略語

下列符號、代號和縮略語適用于本文件。標(biāo)準(zhǔn)里的所有公式均采用SI單位制，當(dāng)采用倍數(shù)或子倍數(shù)

時，通常的數(shù)量級為10。

f：激勵的頻率，單位赫茲（Hz）；

Ts：激勵的周期，單位秒（s）；

Bm：磁心中磁通密度峰值，單位特斯拉（T）；

Hm：磁心中磁場強(qiáng)度峰值，單位安培每米（A/m）；

Pc：磁心損耗，單位瓦特（W）；

Pw：繞組損耗，單位瓦特（W）；

3

Pcv：總損耗（體積）密度，單位瓦特每立方米（W/m）；

2

Ae：試樣的有效截面積，單位為平方米（m）；

le：試樣的有效磁路長度，單位為米（m）；

3

Ve：試樣的有效體積，單位為立方米（m）；

?：試樣的阻抗角，單位弧度（rad）；

??：勵磁電壓和電流的相位誤差，單位弧度（rad）；

N2：感應(yīng)繞組的匝數(shù)；

N1：勵磁繞組的匝數(shù)；

π：圓周率。

1

T/CPSS1009—2020

5技術(shù)要求

5.1儀器和設(shè)備

5.1.1激勵源

5.1.1.1總則

本標(biāo)準(zhǔn)引入的激勵源包括正弦波激勵源和方波激勵源（占空比為0.5的矩形波）。當(dāng)選擇磁通密度

（磁場強(qiáng)度）為激勵，則磁場強(qiáng)度（磁通密度）的波形允許有偏差。激勵源應(yīng)具有低內(nèi)阻抗和高穩(wěn)定度

的幅值和頻率。測量時，幅值和頻率的波動應(yīng)保持在±0.1%之內(nèi)。

5.1.1.2正弦波激勵

當(dāng)激勵是正弦波時，激勵源的總諧波分量應(yīng)不大于1%。勵磁電壓是正弦波時，則磁通密度峰值計

算見公式（1）：

×

2Urms················································(1)

Bm=

2×××πfANe1×

式中：

Urms——勵磁電壓有效值，單位伏特（V）。

5.1.1.3方波激勵

當(dāng)勵磁電壓是方波（占空比為0.5的矩形波）時，如圖1所示（負(fù)半波與正半波波形一樣）。過沖

Uo應(yīng)小于方波幅值的5%，頂降UD應(yīng)小于方波幅值的2%，上升時間tr和下降時間tf應(yīng)小于周期的1%，方

波激勵中直流偏磁不應(yīng)超過方波幅值的2%。勵磁電壓是方波時，則磁通密度峰值計算見公式（2）。

Um··················································(2)

Bm=

4××fANe1×

式中：

Um——勵磁電壓幅值，單位伏特（V）。

%Um

UOUD

100

00.5Ts

trtt(s)

f

說明：

tr——上升延遲時間；

2

T/CPSS1009-2020

tf——下降延遲時間；

UD——頂降；

Uo——過沖。

圖1方波波形圖

5.1.1.4磁通密度峰值計算

對于任意波形勵磁電壓的磁通密度峰值計算見公式（3）：

U··················································(3)

Bm=

4××fANe1×

式中：

U——任意波形勵磁電壓整流后的平均值，單位伏特（V）。

5.1.2測量儀表和儀器

5.1.2.1總則

電壓表或其他電壓測量儀器應(yīng)是高阻抗儀器。探針應(yīng)具有高輸入電阻和低輸入電容。電壓表或其他

電壓測量儀器的測量帶寬要覆蓋幅值是基波幅值1%的諧波的頻率。

5.1.2.2電壓表

宜采用精度小于0.2%的電壓表。

5.1.2.3數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器的采樣率應(yīng)不低于256個點(diǎn)每周波和分辨率應(yīng)不低于12位。

5.1.3傳感器

5.1.3.1采樣電阻器

采樣電阻器電阻值的誤差應(yīng)不大于0.1%（包含電阻的溫度漂移）。采樣電阻器的寄生電感感值應(yīng)

滿足公式（4）和公式（5）：

R

L≤×2δ················································(4)

2××πfa

R×tan(δ)

L≤φ·····················································(5)

2××πf

式中：

R——采樣電阻器的阻值，單位歐姆（?）；

δa——測試頻率下采樣電阻電壓的最大允許相對增加值，無量綱；

δ?——采樣電阻上電壓和電流相位差，單位弧度（rad）。

示例：

-4

若δa=0.1%,δ?=4.363×10rad=0.025°,R=1?,f=500kHz,則有：

1

L≤2×=0.00114.2nH·········································(6)

π××3

250010

1×tan(0.025)

≤=··············································(7)

L30.1389nH

2××π500×10

因此采樣電阻的寄生電感感值應(yīng)滿足：L≤0.1389nH。

3

T/CPSS1009—2020

5.1.3.2電流互感器

電流互感器的幅值差應(yīng)不大于±0.5%；相位差應(yīng)不大于0.00043635弧度，相當(dāng)于0.025°。

5.1.4其他說明

5.1.4.1線路連接

測量電路中采用的連接線產(chǎn)生的寄生電阻、電感和電容在測量頻率范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生額外的相位差和

幅值差。

測量電路中的連接應(yīng)盡可能短，測量通道之間的相位差在測量頻率范圍內(nèi)應(yīng)滿足公式（8）：

δ

?=±?P······················································(8)

QC

式中：

δP——功率損耗相對誤差，無量綱；

fB××mmH品質(zhì)因數(shù)，無量綱。

QC——Q=

C×

2Pcv，

示例:

若δP=±1%,QC=5,則有：

0.01

?=±?=±0.002···················································(9)

5

若勵磁為非正弦波，則應(yīng)計算各次諧波下的相位差。

5.1.4.2恒溫裝置

為了測量某個溫度下的磁性材料磁心損耗，須提供恒溫裝置，恒溫裝置的溫度誤差應(yīng)不大于±1℃。

5.2試樣

5.2.1磁心

用來測量的磁心應(yīng)來自正常生產(chǎn)并且形成閉合磁路。對于評價材料特性，應(yīng)采用外內(nèi)徑比小于或等

于2的環(huán)形磁心，以保證磁心磁場分布的基本均勻性。

試樣的磁心應(yīng)去磁（按GB/T28869.1執(zhí)行）。

5.2.2繞組

5.2.2.1繞組繞制

繞組應(yīng)采用損耗較小的繞線盡可能地貼著磁心單層繞制。對于環(huán)形磁心，繞組均勻地沿磁心圓周繞

滿分布；對于非環(huán)形磁心，應(yīng)盡量使磁心中磁通均勻分布。與勵磁繞組相接的連接頭必須絕緣，并且要

確保繞線絕緣沒有被破壞。

試樣的自諧振頻率應(yīng)高于測試頻率的10倍。

5.2.2.2雙繞組

建議首選雙繞組繞制試樣，雙繞組分別為勵磁繞組和感應(yīng)繞組，兩個繞組的耦合系數(shù)盡可能接近1，

建議采用雙股并繞。

5.2.2.3單繞組

若測量儀器不能測量雙繞組試樣的磁特性時，則可采用單繞組繞制試樣。單繞組試樣繞組損耗與磁

心損耗相比足夠小時，可忽略繞組損耗，否則需采取一定的措施扣除繞組損耗。推薦以下措施：

a)當(dāng)激勵是正弦波時，且繞線直徑小于兩倍的測量頻率下的透入深度，則繞組的交流電阻近似等

于直流電阻，利用公式（10）計算繞組損耗。

PI=2×R·····················································(10)

wrmsdc

4

T/CPSS1009-2020

式中：

Irms——勵磁電流的有效值，單位安培（A）；

Rdc——繞線的直流電阻，單位歐姆（?）。

b)當(dāng)激勵是正弦波時，且繞線直徑大于兩倍的測量頻率下的透入深度，則利用公式（11）和（12）

計算繞組的交流電阻和繞組損耗。

(d/(2×?))2

RR=×······································(11)

ac(dd/(2×?))22?(/(2×?)?1)dc

2(12)

PIw=rms×Rac·····················································

式中：

d——繞線的直徑，單位米(m)；

?——透入深度，單位米(m)；

Irms——勵磁電流的有效值，單位安培（A）；

Rac——繞線的交流電阻，單位歐姆（?）。

c)當(dāng)激勵是方波，因為繞組損耗的線性性質(zhì)，可利用傅里葉諧波分析法計算繞組損耗，計算見公

式（13）和（14）。

n

··································(13)

it()=∑Irmsk×2cos(k××2π?×f×+tk)

k=1

n

2··················································(14)

Pw=∑IRrmsk×ack

k=1

式中：

i(t)——勵磁電流的瞬時值，單位安培（A）；

Irmsk——勵磁電流中k次諧波電流的有效值，單位安培（A）；

?k——勵磁電流中k次諧波電流的初相位，單位幅度（rad）；

n——建議勵磁電流的n次諧波幅值是基波幅值的1%；

Rack——勵磁電流中k次諧波電流頻率下的交流電阻，單位歐姆（?）。

d)當(dāng)試樣采用環(huán)形磁心，以相同尺寸的空心磁心替代原磁心并以相同繞組繞制空心試樣，利用阻

抗分析儀或LCR表測量空心試樣的不同諧波頻率的交流電阻即為測量試樣的繞組等效交流電

阻。

5.2.3磁心的固定

環(huán)形試樣距離外部金屬不小于20mm，非環(huán)形試樣應(yīng)盡量遠(yuǎn)離金屬。

5.2.4試樣的參數(shù)

試樣的有效截面積Ae、有效磁路長度le和有效體積Ve的計算參照GB/T20874。

5.3測量條件

5.3.1與實際工況有關(guān)的說明

選擇合適的測量條件、測量方法和測量過程，使測量結(jié)果可以預(yù)測實際工況下的損耗。但是并不苛

求實驗條件（特別是與激勵有關(guān)的條件）要與實際工況一致。

5.3.2有效參數(shù)

本標(biāo)準(zhǔn)中的測量方法是測量磁性材料損耗的有效量。

5.3.3測量的磁狀態(tài)

試樣磁心應(yīng)在穩(wěn)定和可重復(fù)的磁狀態(tài)下進(jìn)行測量，應(yīng)消除材料的各種剩磁和時間效應(yīng)。測量全過程

5

T/CPSS1009—2020

完成時間需要根據(jù)磁心材料損耗對溫度的敏感性確定。對鐵氧體磁心，建議時間不超過3秒，對磁粉心

磁心不應(yīng)超過10秒，測試結(jié)束應(yīng)及時斷開激勵源避免磁心過熱。

6測量方法

6.1概述

磁性材料高勵磁損耗測量方法有四種：交流功率法、有效值法、直流功率法和量熱法。

交流功率法可測量任意波形激勵下的磁性材料損耗。但是對于阻抗角接近90度的磁性材料，很小的

相位誤差會帶來很大的測量誤差。

有效值法利用高精度有效值電壓表獲得磁性材料損耗，其可測量正弦波激勵下的損耗。對于阻抗角

接近90度的磁性材料，很小的相位誤差會帶來很大的測量誤差。

直流功率法測量方波激勵下磁心損耗，需較大功率恒壓源和DC/AC逆變電路產(chǎn)生方波，測量精度

受DC/AC逆變電路損耗的影響但可采取某些措施消除或校準(zhǔn)。

量熱法理論上是最精確的方法，可測量任何波形激勵的磁心損耗，通過測量損耗導(dǎo)致的量熱罐里的

熱工質(zhì)的溫升獲得磁心損耗，但測量過程冗長，操作繁瑣。三種方法適用情況見表1。制造廠商和客戶

協(xié)商采用何種測量方法。

表1磁性材料損耗測量方法比較

測量方法勵磁波形激勵源繞組損耗的分離阻抗角的影響頻率的影響

交流功率法任意高頻大功率激勵源可分離（雙繞組）有影響有影響

有效值法正弦高頻大功率激勵源可分離（雙繞組）有影響有影響

直流功率法方波或PWM波恒壓源不可分離無影響有影響

量熱法任意無要求不可分離無影響無影響

6.2交流功率法

6.2.1概述

高頻激勵源通過勵磁線圈給試樣施加一定的勵磁交流磁場，采樣勵磁電壓和電流的瞬時值，兩者乘

積在一個周期的平均值得到平均功率，即是磁性材料損耗。

6.2.2基本電路圖

交流功率法基本電路如圖2所示。

i

**

高**+高電流傳感器+

頻頻

激N1N2激N1N2

u2u2

勵勵

_DUTDUT

源+uR_源_

R

a)雙繞組繞制試樣，電阻采樣勵磁電流b）雙繞組繞制試樣，電流探頭采樣勵磁電流

i

++

高高電流傳感器

頻頻

激N1激N1u1

u1

勵勵DUT

_DUT_

源+uR_源

R

c)單繞組繞制試樣，電阻采樣勵磁電流d）單繞組繞制試樣，電流探頭采樣勵磁電流

6

T/CPSS1009-2020

說明：

元件：

R——電阻器

N1——勵磁繞組

N2——感應(yīng)繞組

電源：

高頻激勵源——信號發(fā)生器+功率放大器或DC/AC逆變電路

圖2交流功率法測量電路圖

6.2.3測量裝置

6.2.3.1高頻激勵源

高頻激勵源由信號發(fā)生器和功率放大器組成或者DC/AC逆變電路。

6.2.3.2勵磁繞組N1和感應(yīng)繞組N2

根據(jù)勵磁電流和感應(yīng)電壓以及激勵源的電壓和電流容量設(shè)計勵磁繞組N1的匝數(shù)和線徑，推薦感應(yīng)

繞組N2的匝數(shù)等于勵磁繞組N1的匝數(shù)，感應(yīng)繞組N2的線徑可以很小。

6.2.3.3采樣電阻器R

該電阻器是無感電阻器，其阻值由被測的電流峰值決定且應(yīng)滿足功率要求。該采樣電阻器規(guī)范應(yīng)該

滿足5.1.3.1。也可采用同軸分流器。

6.2.3.4數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器參照5.1.2.3。

6.2.4測量步驟

測量步驟如下：

a)測量前應(yīng)對試樣先進(jìn)行退磁（按GB/T28869.1執(zhí)行）。

b)按照圖2中a)或b)或c)或d)將測量電路接好。

c)數(shù)字采集器采樣感應(yīng)繞組上的感應(yīng)電壓和采樣電阻器上電壓或勵磁繞組上的勵磁電壓和電流。

d)測量時應(yīng)從低磁通密度向高磁通密度測量。

6.2.5測量原理

當(dāng)試樣單繞組繞制時（如圖2中c）和d）所示），磁性材料損耗密度的計算見公式（15）：

1

=××······································（15）

Pcv∫u1()ti()tdt

TS

TVse×

式中：

感應(yīng)電壓瞬時值，單位伏特（）；

ut1()——V

it()——勵磁電流瞬時值，單位安培（A）。

當(dāng)試樣雙繞組繞制時（如圖2中a）和b）所示），磁性材料損耗密度的計算見公式（16）：

1N

=×1××···································（16）

Pcv∫u2()ti()tdt

TS

TVse×N2

式中：

感應(yīng)電壓瞬時值，單位伏特（）；

ut2()——V

it()——勵磁電流瞬時值，單位安培（A）。

根據(jù)磁性材料損耗計算公式可以推導(dǎo)勵磁電壓為正弦波時的相對誤差公式(17)：

???PUI

=++tan????·······································（17）

PUI

7

T/CPSS1009—2020

式中：

?P——磁性材料損耗測量誤差，單位瓦特（W）；

P——磁性材料損耗，單位瓦特（W）；

?U——電壓有效值測量誤差，單位伏特（V）；

U——電壓有效值，單位伏特（V）；

?I——電流有效值測量誤差，單位安培（A）；

I——電流有效值，單位安培（A）。

因此，交流功率法測量磁性材料損耗的相對誤差由三個部分構(gòu)成：

a)電壓有效值的測量誤差；

b)電流有效值的測量誤差；

c)阻抗角?的正切和相位誤差的乘積。

6.2.6注意事項

當(dāng)試樣的阻抗角趨于90°時，微小的相位誤差也會產(chǎn)生非常大的測量誤差。

6.2.7具體測試方法

6.2.7.1B-H分析儀法

B-H分析儀法是指利用儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)采集器采樣感應(yīng)電壓和勵磁電流計算磁通密度和磁場強(qiáng)度，

B-H磁滯回線的面積即是一周期磁心損耗。

注：現(xiàn)有B-H分析儀的通道是共地的，勵磁線圈和感應(yīng)線圈應(yīng)采用同名端共地，否則兩線圈間的分布電容和電壓差

會產(chǎn)生測量誤差。

6.2.7.2功率分析儀法

功率分析儀法是利用儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)采集器采樣感應(yīng)電壓瞬時值和電流瞬時值，兩者乘積并在一個周

期內(nèi)求平均值獲得磁心損耗。

注：對于通道隔離的功率分析儀，勵磁繞組和感應(yīng)繞組的同名端共地或異名端共地不會影響測量結(jié)果，推薦采用同

名端接地；對于通道非隔離的功率分析儀，應(yīng)采用同名端共地。

6.2.7.3電容無功補(bǔ)償法

電容無功補(bǔ)償法是利用電容的容性無功功率補(bǔ)償試樣的感性無功功率，從而減小采樣電流和電壓之

間的相位差角，以提高交流功率法的測量精度。有串聯(lián)電容無功補(bǔ)償法和并聯(lián)無功補(bǔ)償法。電容補(bǔ)償法

也有助于減小所需激勵源的容量。電路如圖3所示，損耗計算見公式(18)。

并聯(lián)電容無功補(bǔ)償法可降低激勵源電流容量要求，但難以扣除繞組損耗。串聯(lián)電容無功補(bǔ)償法可降

低激勵源電壓容量要求，采用雙繞組時可以扣除繞組損耗，勵磁繞組匝數(shù)應(yīng)等于感應(yīng)繞組匝數(shù)。

1

=××?······································（18）

Pcv∫u1()ti()tdt

TS

TVse×

式中：

電壓瞬時

ut1()——

值，單位伏特（V）。

i

i+

高高**

iC+N1

頻頻N2

激激L

CNu1u

勵1勵DUT1

源L源

RDUT_C

R_

a)并聯(lián)電容b）串聯(lián)電容

元件：

8

T/CPSS1009-2020

R——電流采樣電阻器

N1——勵磁繞組

N2——感應(yīng)繞組

C——可調(diào)電容器

圖3電容無功補(bǔ)償法電路圖

6.3有效值法

6.3.1概述

有效值法利用高精度有效值電壓表測量圖4中U1和U2，利用公式計算磁心損耗。

6.3.2基本電路圖

有效值法基本電路如圖4所示。

+

+**++*++

N1NU3N2

2N1U3

__

*

U

US1U

DUTSU2

DUT

++

RURU

_R_R

____

a)b)

元件：

DUT——被測試樣

R——采樣電阻器

N1——勵磁繞組

N2——感應(yīng)繞組

電源：

正弦激勵源

US——

圖4有效值法電路圖

6.3.3測量裝置

6.3.3.1高頻激勵源

高頻激勵源是正弦電壓激勵源。

6.3.3.2勵磁繞組N1和感應(yīng)繞組N2

根據(jù)勵磁電流設(shè)計勵磁繞組N1的匝數(shù)和線徑，感應(yīng)繞組N2的匝數(shù)應(yīng)使其感應(yīng)電壓有效值與采樣電

阻上電壓有效值的數(shù)量級相同，感應(yīng)繞組N2的線徑可以很小。

6.3.3.3采樣電阻器R

該電阻器是無感電阻器，其阻值由被測的電流峰值決定且應(yīng)滿足功率要求。該電阻規(guī)范應(yīng)該滿足

5.1.3.1。也可采用同軸分流器。

6.3.3.4有效值電壓表

有效值電壓表參照5.1.2.1。

9

T/CPSS1009—2020

6.3.4測量步驟

測量步驟如下：

a)測量前應(yīng)對試樣先進(jìn)行退磁（按GB/T28869.1執(zhí)行）。

b)按照圖4中a）將測量電路接好。

c)有效值電壓表測量圖4中a）圖中的U1。

d)按照圖4中b）將測量電路接好。

e)有效值電壓表測量圖4中b）圖中的U2。

f)利用公式（20）計算磁性材料損耗。

6.3.5測量原理

采用無感電阻器R，則利用公式（20）得到磁性材料損耗：

22

UU12?

P=·············································（19）

4/××RN21N

根據(jù)損耗計算公式可以得到激勵電壓為正弦波時的相對誤差公式（21）：

dP22U×dU+×UdU

=1122+tan(?θ?×)dθ···························（20）

P4UUR3××cos(?θ?)

式中：

dP——磁性材料損耗測量誤差，單位瓦特（W）；

P——磁性材料損耗，單位瓦特（W）；

dU1，dU2——電壓有效值測量誤差，單位伏特（V）；

R——采樣電阻器的阻值，單位歐姆（?）；

θ——采樣電阻的阻抗角，單位弧度（rad）；

dθ——采樣電阻上電壓和電流的相位誤差，單位弧度（rad）。

因此，相對誤差由三個部分構(gòu)成：

a)電壓的測量誤差；

b)試樣阻抗角?的余弦；

c)試樣的阻抗角?的正切和相位誤差的乘積。

6.3.6注意事項

當(dāng)試樣的阻抗角趨于90°時，微小的相位誤差會產(chǎn)生非常大的測量誤差。

6.4直流功率法

6.4.1概述

通過一個DC-AC逆變電路將直流電壓逆變?yōu)樗璧姆讲妷菏┘拥奖粶y磁件上，測量直流輸入的

有功功率得到方波激勵磁性材料損耗。直流功率法可用于測量有偏磁或無偏磁方波激勵下的磁心損耗。

6.4.2基本電路圖

直流功率法基本電路如圖5所示。

Ii-dc

i

i

L

DC/AC

N1

Ui逆變電路

DUT

10

T/CPSS1009-2020

元件：

DUT——被測試樣

DC/AC逆變電路——全橋電路或半橋電路

電源：

Ui——直流電壓源

圖5直流法電路圖

6.4.3測量裝置

6.4.3.1直流電壓源Ui

可采用合適功率的直流電壓源。

6.4.3.2DC/AC逆變電路

可采用全橋逆變電路或半橋逆變電路等。

6.4.3.3試樣DUT

根據(jù)試樣DUT伏秒積設(shè)計試樣的匝數(shù)，根據(jù)最大電流設(shè)計繞線的線徑。

6.4.3.4測量平均值的直流電流表和直流電壓表

測量誤差應(yīng)小于±0.1%。

6.4.4測量步驟

測量步驟如下：

a)測量前應(yīng)對試樣先進(jìn)行退磁（按GB/T28869.1執(zhí)行）。

b)按照圖5將測量電路接好。

c)平均值直流電流表和直流電壓表測量輸入電壓和輸入電流直流分量，數(shù)字采集器采樣被測試樣

的勵磁電壓和勵磁電流。

d)測量時應(yīng)從低磁通密度向高磁通密度測量。

6.4.5測量原理

直流激勵源Ui經(jīng)DC/AC逆變電路轉(zhuǎn)換成施加在試樣上的PWM波激勵電壓，直流激勵源Ui的輸

出功率等于激勵源以外電路消耗總功率，計算見公式(22)和(23)：

P=UI×···················································(21)

inii-DC

P=P++PP·················································(22)

inexcw

式中：

Pin——直流激勵源Ui的輸出功率，單位瓦特（W）；

Ui——輸入直流激勵源電壓值，單位伏特（V）；

Ii_DC——輸入端電流的直流分量，單位安培（A）。

Pex——除磁性元件損耗以外的其它損耗，單位瓦特（W）；

若Pex和Pw與Pc相比非常小，則直流激勵源Ui的輸出功率等于試樣的磁心損耗。因此，只要測量

直流電源Ui的電壓值和輸入端電流的直流分量Ii_DC便可得到試樣磁心損耗，規(guī)避了試樣阻抗角對測量

精度的影響。

6.4.6注意事項

6.4.6.1逆變電路損耗補(bǔ)償

推薦采用空心電感作為定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，通過定標(biāo)補(bǔ)償逆變電路損耗。

11

T/CPSS1009—2020

6.4.7具體測試方法

6.4.7.1差值直流功率法

差值直流功率法是利用兩次直流功率測量法的差值來消除DC/AC逆變電路損耗帶來的測量誤差，

電路原理圖如圖6所示。開關(guān)S斷開時，功率計算公式如式（24）；保證Ui不變合上開關(guān)S2，則功率計

算公式如式（25）：

(23)

PPPin1=ex1+L1···················································

(24)

Pin2=Pex2++PPL1c················································

式中：

Pin1、Pin2——直流激勵源Ui的輸出功率，單位瓦特（W）；

Pex1、Pex2——除磁性元件損耗以外的其它損耗（逆變電路損耗），單位瓦特（W）；

PL1——參考電感器的損耗，單位瓦特（W）；

Pc——被測試樣的損耗，單位瓦特（W）。

若被測試樣的感值遠(yuǎn)大于參考電感器的感值，則被測試樣的接入對DC/AC逆變器的工況和損耗基

本沒有影響，因此有：

(25)

PPex1=ex2······················································

則被測試樣的損耗為：

(26)

PPc=in2?Pin1···················································

Ii-dc

ii

S

DC/AC

L1N

Ui逆變電路1

DUT

元件：

DUT——被測試樣

S——開關(guān)

L1——參考電感器

圖6差值直流功率法電路圖

6.5量熱法

6.5.1概述

測量被測件損耗在熱工質(zhì)中的發(fā)熱引起的溫升獲得磁心損耗。被測試樣的勵磁波形可以是任意波

形，也可施加直流偏磁。

6.5.2基本電路圖

量熱法基本原理如圖7所示。

12

T/CPSS1009-2020

高頻激勵源溫度

傳感器

DUT

隔熱容器

熱工質(zhì)

元件：

DUT——被測試樣

電源：

高頻激勵源——高頻電壓源或DC/AC逆變電路

圖7量熱法原理圖

6.5.3測量裝置

6.5.3.1定標(biāo)恒壓源

可采用合適功率的恒壓源。

6.5.3.2高頻激勵源

高頻交流電壓源或DC/AC逆變電路。

6.5.3.3定標(biāo)電阻

定標(biāo)電阻的阻值由被測試樣的損耗決定，應(yīng)有很低的熱溫度系數(shù)。

6.5.3.4溫度傳感器

溫度傳感器的精度應(yīng)不大于±0.1°C。

6.5.3.5隔熱容器

隔熱容器的保溫性能應(yīng)非常好。

6.5.3.6熱工質(zhì)

推薦硅油作為熱工質(zhì)。

6.5.3.7試樣DUT

應(yīng)根據(jù)試樣的勵磁伏秒積設(shè)計試樣匝數(shù)。

6.5.4測量步驟

測量步驟如下：

a)測量前應(yīng)對試樣先進(jìn)行退磁（按GB/T28869.1執(zhí)行）。

b)按照圖7將測量電路連接好。

13

T/CPSS1009—2020

c)溫度傳感器測量初始溫度并定時。

d)高頻勵磁電源開始給試樣施加勵磁電壓，計時開始。

e)待熱工質(zhì)溫升上升到預(yù)設(shè)的值，停止激勵。

f)待工質(zhì)熱平衡后，溫度傳感器測量最終溫度。

g)根據(jù)試樣所在容器中熱工質(zhì)的溫升計算磁心損耗。

6.5.5測量原理

激勵線圈給試樣施加一定的勵磁，通過采樣勵磁電壓計算磁通密度，采樣放置試樣的隔熱容器中熱

工質(zhì)的溫升獲得損耗，計算見公式(28)和(29)。

W=Cm××?T···················································(27)

W·····················································(28)

Pcv=

tV×e

式中：

W——試樣在熱工質(zhì)中產(chǎn)生的熱量，單位焦耳（J）；

C——比熱容，單位J/(kg·°C)；

m——試樣的質(zhì)量，單位千克（kg）；

?T——熱工質(zhì)中的溫升，單位攝氏度（°C）；

t——時間，單位秒（s）。

6.5.6注意事項

6.5.6.1采用量熱法測量損耗，不僅熱工質(zhì)吸收熱量外，而且被測件、隔熱容器內(nèi)筒、溫度計和磁子

等都吸收熱量，且各自的吸熱情況不一樣，各種因素非常復(fù)雜，單純采用熱工質(zhì)的比熱容計算損耗會導(dǎo)

致較大的測量誤差。推薦定標(biāo)量熱法和比對量熱法。

6.5.6.2應(yīng)采用必要措施使熱工質(zhì)和試樣熱平衡。

6.5.6.3繞組損耗應(yīng)扣除。

6.5.7具體測試方法

6.5.7.1定標(biāo)量熱法

定標(biāo)量熱法針對量熱法比熱容難以確定的問題，在與測量環(huán)境相同的工況下，定標(biāo)電阻器代替被測

試樣作為參考熱源，測量定標(biāo)電阻在已知直流功率下的發(fā)熱導(dǎo)致的熱工質(zhì)的溫升，改變功率重復(fù)實驗，

獲得功率與溫升的曲線并采用線性擬合得到擬合系數(shù)。然后測量所需激勵的試樣磁心損耗在熱工質(zhì)中發(fā)

熱引起的溫升得到磁心損耗。測量原理如圖8所示。功率與溫升的函數(shù)關(guān)系見公式（30）。建議每次測