IEC 60404-17:2021

Magnetic materials - Part 17: Methods of measurement of the magnetostriction characteristics of grain-oriented electrical steel strip and sheet by means of a single sheet tester and an optical sensor

IEC 60404-17:2021 is applicable to grain-oriented electrical steel strip and sheet specified in IEC 60404-8-7 for the measurement of magnetostriction characteristics under an applied AC magnetic field at 50 Hz or 60 Hz.
This document defines the general principles and technical details of the measurement of magnetostriction characteristics of grain-oriented electrical steel strip and sheet by means of a single sheet tester and an optical sensor.
This document is applicable to the measurement of:
the butterfly loop;
the peak-to-peak value λp-p;
the zero-to-peak value λ0-p.
The magnetostriction characteristics are determined for a sinusoidal induced secondary voltage, for a specified peak value of the magnetic polarization and at a specified magnetizing frequency.

Matériaux magnétiques - Partie 17: Méthodes de mesure des caractéristiques de magnétostriction des bandes et tôles magnétiques en acier à grains orientés au moyen d’un essai sur tôle unique et d’un capteur optique

L’IEC 60404-17:2021 est applicable aux bandes et tôles magnétiques en acier à grains orientés spécifiées dans l’IEC 60404-8-7 pour le mesurage des caractéristiques de magnétostriction sous un champ magnétique appliqué alternatif à une fréquence de 50 Hz ou 60 Hz.
Le présent document définit les principes généraux et les détails techniques de mesure des caractéristiques de magnétostriction des bandes et tôles magnétiques en acier à grains orientés au moyen d’un essai sur tôle unique et d’un capteur optique.
Le présent document est applicable au mesurage:
de la boucle papillon;
de la valeur de crête à crête λp-p;
de la valeur zéro à crête λ0-p.
Les caractéristiques de magnétostriction sont déterminées pour une tension secondaire induite sinusoïdale, pour une valeur crête définie de la polarisation magnétique et à une fréquence magnétisante définie.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 03-Nov-2021
• ICS: 17.220.20 - Measurement of electrical and magnetic quantities
• ICS: 29.030 - Magnetic materials
• Technical Committee: TC 68 - Magnetic alloys and steels
• Drafting Committee: WG 2 - TC 68/WG 2
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 29-Nov-2021
• Completion Date: 04-Nov-2021

Standards Content (Sample)

IEC 60404-17 ®
Edition 1.0 2021-11
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Magnetic materials –
Part 17: Methods of measurement of the magnetostriction characteristics of
grain-oriented electrical steel strip and sheet by means of a single sheet tester
and an optical sensor
Matériaux magnétiques –
Partie 17: Méthodes de mesure des caractéristiques de magnétostriction des
bandes et tôles magnétiques en acier à grains orientés au moyen d’un essai sur
tôle unique et d’un capteur optique

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and an optical sensor
Matériaux magnétiques –
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bandes et tôles magnétiques en acier à grains orientés au moyen d’un essai sur

tôle unique et d’un capteur optique

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 17.220.20; 29.030 ISBN 978-2-8322-1042-5

– 2 – IEC 60404-17:2021 © IEC 2021
CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms and definitions . 8
4 General principles . 9
4.1 Principle of the method . 9
4.2 Test specimen . 11
4.3 Test apparatus . 12
4.3.1 General . 12
4.3.2 Yoke . 12
4.3.3 Windings . 13
4.3.4 Bridge . 14
4.3.5 Optical sensor . 15
4.3.6 Optical target . 16
4.3.7 Clamp . 16
4.3.8 End stop . 17
4.3.9 Flat glass plate . 17
4.4 Air flux compensation . 18
4.5 Power supply . 18
4.6 Measuring instruments . 18
5 Measurement procedure . 20
5.1 Principle of measurement. 20
5.2 Preparation of measurement . 20
5.3 Adjustment of power supply . 22
6 Determination of characteristics . 22
6.1 Determination of the magnetic polarization J(t) . 22
6.2 Determination of the magnetostriction strain λ(t) . 22
6.3 Determination of the butterfly loop . 23
6.4 Determination of the peak-to-peak value λ and the zero-to-peak
p‑p
value λ . 23
0‑p
7 Reproducibility of the measurement of the peak-to-peak value λ . 23
p-p
8 Test report . 24
Annex A (normative) Requirements of the test apparatus for measurements of the
magnetostriction characteristics . 25
A.1 General . 25
A.2 Correct setting of the base length of the magnetostriction measurement . 25
A.3 Strict control of the sinusoidal magnetic polarization . 26
A.4 Isolation of the test apparatus from external noise . 26
A.5 Control of the frictional force acting on the test specimen . 28
A.6 Suppression of out-of-plane vibrations of the test specimen . 29
A.7 Avoidance of resonances in the test specimen and the test apparatus . 30
A.8 Calibration and verification of the test apparatus . 30
Annex B (informative) Measurements of the magnetostriction characteristics under an
externally applied compressive stress . 33
B.1 General . 33

B.2 Test specimen . 33
B.3 Test apparatus . 33
B.4 Measurement procedure . 34
B.5 Determination of characteristics . 34
Annex C (informative) Air flux compensation by digital means. 36
Annex D (informative) Sinusoidal waveform control of the induced secondary voltage
by digital means . 37
Annex E (informative) Magnetostriction characteristics for the acoustic design of
power transformers . 39
E.1 Transformer no-load noise/sound development process . 39
E.2 Transformer no-load sound levels and magnetostriction strain . 39
E.3 Vibration levels characterizing magnetostriction strain . 40
E.4 Determination of vibration levels . 41
E.4.1 General . 41
E.4.2 Velocity levels . 41
E.4.3 Acceleration levels . 42
E.4.4 Reproducibility of the measurements of the velocity level and the

acceleration level values. 43
Bibliography . 44

Figure 1 – Illustrations of butterfly loop, peak-to-peak value and zero-to-peak value . 8
Figure 2 – Schematic diagram of a test apparatus (cross-sectional) . 9
Figure 3 – Schematic diagram of test frames with different types of yoke . 13
Dimensions in millimetres . 14
Figure 4 – Cross-section of the winding former and the bridge (schematic) . 14
Figure 5 – Fundamental circuit of the measurement system . 19
Figure A.1 – Butterfly loop of a high permeability grain-oriented electrica
...