磁芯电感线圈测试仪表的替换试验

1、磁芯电感线圈测试仪表的替换试验Replacement of testing instrument applied to measurement of magnetic core inductance coilJIA CHao?ying ， WANG Hong( Shaanxi Lingyun Electronics Group Co. ， Ltd. ， Baoji 721006， China )： Based on the analysis of TH2828S broadband LCR digital electric bridge measurement principle， incom

2、bination with the relevant theories of non?linear magnetic core inductance coil， the measurement data isanalyzed by making a comparison test on different magnetic core inductance coils to find the measuring difference between two measuring instruments. By measuring the DC?free magnetization core ind

3、uctor coil ， the equivalent manner of the tester is selected according to the reactance. As fore the measurement of DC magnetization core inductor coil ， an external ammeter is used to monitor the magnetizing current. By the method， the measurement error of the replacement instrument was eliminated，

4、 and themethods to measure different magnetic core inductor coils by the alternative instrument and to set parameters werealso found out.Keywords： magnetic ore inductor coil； non?linearelement ； DC magnetization ； inductance value ； reactance 0 引 言磁芯电感线圈指标的测量结果随测试信号、 测量频率及测量 偏置的不同有很大变化，原因就是磁芯电感线圈是非线

5、性元件， 其电感量不是常数而是与通过线圈的交、直流电流的大小有关， 对测试仪表有要求。 此外磁芯电感线圈还有剩磁效应现象， 在测 量时还须注意交、直流电流的施加方式。我厂目前测量低频、 交直流同时磁化的磁芯线圈指标时， 使 用的测量仪表为20世纪60年代生产的电子管LCD?1型大电感测 量仪，到目前国内暂无适合直接替换仪表， 需寻找满足使用要求 的替换仪表。测量磁芯电感线圈的LCD?1型大电感测量仪，适用 于测量低频、有直流磁化 1 或交、直流同时磁化的大功率磁芯 电感线圈。 该测量仪制造于 20世纪 60 年代的电子管产品， 使用 年代长久，测量精度低，容易出现故障，无维修备件，需要相应 的

6、替代仪表，满足大电感磁芯线圈指标测试需求。智能化的宽带LCR数字电桥测量磁芯电感器和电感线圈，对小功率、小信号、高频条件下进行的，测量值比较准确，但是， 在测量大功率磁芯电感， 尤其是低频大功率磁芯电感的时候， 往 往会出现测量值偏差较大2，与原来采用LCD?1型大电感测量 仪的测试方式存在较大差异， 并且国内目前尚无这方面的技术资料，需要进行试验来解决这一制约生产的问题。 本次选用工厂现有的TH2828S宽频LCR数字电桥替代LCD?1型大电感测量仪。1 技术要求LCD?理大电感测量仪与 TH2828S宽频LCR数字电桥技术性能及工厂在线生产的主要几种磁芯电感线圈测试条件和技术要 求分别如表

7、 1，表 2 所示 3 。表1 LCD?1型电感测量仪与 TH2828S宽频LCR数字电桥技术 性能注： *OPT00 1选件是内置偏流源表 2 在线生产的主要几种非线性磁芯电感测试条件和技术要求注： *I 为直流磁化对比表1、表2中的数据，TH2828S在选配安装了 OPT001偏 流板选件后，技术性能参数虽然还不能与 LCD?1型大电感测量仪 等同，但却可以满足工厂现有磁芯电感线圈产品的生产技术要 求，给仪表替换奠定了一个良好基础。2 试验过程 由于磁芯电感线圈是非线性元件，其电感量与通过线圈的 交、直流电流的大小有关， 此外磁芯电感线圈还有剩磁效应现象， 测量时还须注意所加的交、 直流电

8、流施加方法， 所以结合磁芯电 感线圈的特点， 分为无直流磁化磁芯电感线圈和直流磁化磁芯电 感线圈 2 个阶段进行分析、试验。2.1 无直流磁化磁芯电感线圈首先用TH2828S与LCD?1两种测量仪，进行无直流磁化产品 电感线圈 1、音频变压器对比测试，测试结果见表 3 所示。表3无直流磁化磁芯电感线圈产品 LCD?1/TH2828S寸比测 试结果从表3对比测试结果数据来看，LCD?1型大电感测量仪与 TH2828S宽频LCR数字电桥测试指标还存在一定差异，如表3中电感线圈 1 序号 42#数据就不符合技术要求，其他数据虽符合技 术要求，但也存在较为明显地差异。经过对宽频LCR数字电桥工作原理分

9、析得知，宽频LCR数字 电桥是使用相敏检波器（PSD分别测出被测器件电压和标准电 压对应于某一参考相量的同相量分量和正交分量， 然后经模数转 换（A/D）器将其转化为数字量，再由计算机进行复数运算，得 到组成被测器件阻抗的电阻值与电抗值4。TH2828S宽频LCR数字电桥在电感测试时， 阻抗等效方式选择为并联方式或串联方 式都可以用于电感值得测量， 而且等效方式的选择对测试结果影 响很大。由于大电感对应高阻抗， 此时并联电阻的影响比串联电阻影 响大，因此选择并联等效方式进行测量更加合理， 相反小电感对 应低阻抗值， 串联电阻对电感的影响更重要， 因此串联等效方式 进行测量更加合理 5 。等效电

10、路可根据以下规律选择，测量较 大电感值（电抗10 k Q）时，采用并联等效电路模式6;测 量中小电感值（电抗v 10 k Q）时采用串联等效电路模式。根据等效电路选择规律， 在音频变压器生产过程中， 配合生 产进行了验证测试（见表 4）,结果表明TH2828S宽频LCR数字 电桥，对测量电抗在10 k Q以下的无直流磁化磁芯电感线圈产 品时，选择串联模式即“ LS?Q状态，测试结果与LCD?1型大电 感测量仪指标基本一致，电感量测试值相差w0.8%。表4 TH2828S测试音频变压器对比结果2.2 直流磁化磁芯电感线圈TH2828S宽频LCR数字电桥设置的测试电流是当被测试端短 路时的输出电流

11、值， 测试电压则是当被测试端开路时的输出电压 值4，也就是说当在设置测量仪测试电压值为“ 1 V,接上磁 芯电感线圈进行测量时， 由于测量仪内阻的原因， 实际加到被测 试电感线圈上的电压往往是会下降的, 当被测试电感线圈连接到 测量仪之后, 加到被测电感线圈上的电压大小取决于测量仪内阻 的大小和被测电感线圈的阻抗大小, 所以应当保证磁芯电感线圈 两端的测试电压恒定才能得到真实的测试结果。2.2.1 磁化电流较小时,测试结果比较接近在变压器 1（ 30 件）生产过程中,结合生产抽测了 6 个样品 进行验证测试（见表5）,结果表明TH2828S宽频LCR数字电桥 测量电抗在10 k Q以下的小直流

12、磁化磁芯电感线圈产品时，选 择串联模式即“ LS?Q状态，测试结果 LCD?1型测量仪基本一 致，电感量测量相差w 1.0%。表5 TH2828S测试变压器1对比测试结果注：LCD?1的L, Q测试精度受仪器限制只能确定到个位， 即小数点后0位；828S的L，Q测试精度可以达到小数点后 3位2.2.2 较大磁化电流磁芯电感线圈验证测试为验证以上结论， 结合生产对小磁化电流的变压器 3 和较大 磁化电流的电感线圈 2 作了专门对比测试，测试结果见表6。表 6 不同直流磁化电流对比测试TH2828S宽频LCR数字电桥按照测试要求设定电压和电流 （用测量仪的内置偏流源），测试结果表明：直流磁化电流较

13、小 时，测试结果误差较小，电感量相差率在0.8%1.8%之间；直流磁化电流增大后测试结果则存在较大差异，电感量相差率在 7.3%14.8%之间。2.2.3 磁化电流较大时，采用外接电流表监控在对测试结果进行比对分析和查找有关电感线圈资料得知， 由于加在电感线圈上的电压随阻抗而变化， 而电感线圈的阻抗又 随着电流而变化，带有磁芯电感线圈对其施加的磁场非常敏感， 当TH2828S宽频LCR数字电桥测量电感线圈时，就会引起电感值 的偏差。这种偏差的产生是由于加在电感线圈上的电流不能保持 恒定不变而引起的。对电感线圈 2 重新进行测试并监测磁化电 流，找出产生差异的原因主要是 TH2828S宽频LCR

14、数字电桥的磁 化电流变化。 采取针对性措施， 使用外接电流表监控测试过程中 的磁化电流变化， 随时调节磁化电流的输出， 确保输出的偏置磁化电流达到测试要求， 在调节时不要调节太快， 防止因剩磁现象 而产生测量误差。对电感线圈 2样品（ 10个）再次进行对比测 试，取得了较为满意的结果（见表7）。表 7 TH2828S 直流磁化电感对比测试结果测试结果表明：在确保TH2828S的磁化电流满足测试要求的 情况下，TH2828S宽频LCR数字电桥与LCD?1型大电感测量仪的 测试对比误差率最大不超过 0.7%，完全满足有关技术文件要求。又选择电感量最大的变压器 2 进行测试， 也取得了较为满意 的结果（见表8）。测试结果表明：在确保 TH2828S的磁化电流 满足测试要求的情况下，TH2828S宽频LCR数字电桥与LCD?1型 大电感测量仪测试对比误差率最大不超过0.8%，完全满