IEC 60404-3:1992+AMD1:2002 CSV

Magnetic materials - Part 3: Methods of measurement of the magnetic properties of magnetic sheet and strip by means of a single sheet tester

Defines the general principles and the technical details of the measurement of the magnetic properties of magnetic sheets, at power frequencies, by means of a single sheet tester. This tester is applicable to flat plate specimens obtained from magnetic sheets and strips of any quality. The magnetic characterictics are determined for a sinusoidal induced voltage, for specified peak values of magnetic polarization and for a specified frequency. This consolidated version consists of the second edition (1992) and its amendment 1 (2002). Therefore, no need to order amendment in addition to this publication.

Matériaux magnétiques - Partie 3: Méthodes de mesure des caractéristiques magnétiques des tôles et feuillards magnétiques à l'aide de l'essai sur tôle unique

Définit les principes généraux et les détails techniques de mesure des propriétés magnétiques des tôles magnétiques aux fréquences industrielles à l'aide de l'essai sur tôle unique. Cet essai est applicable à des échantillons prélevés dans les tôles et feuillards magnétiques de toute qualité. Les caractéristiques magnétiques sont déterminées pour une tension induite sinusoïdale, pour des valeurs de crête spécifiées de la polarisation magnétique et pour une fréquence spécifiée.  Cette version consolidée comprend la deuxième édition (1992) et son amendement 1 (2002). Il n'est donc pas nécessaire de commander l'amendement avec cette publication.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 28-Oct-2002
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 17.220.20 - Measurement of electrical and magnetic quantities
• ICS: 29.030 - Magnetic materials
• Technical Committee: TC 68 - Magnetic alloys and steels
• Current Stage: DELPUB - Deleted Publication
• Completion Date: 08-Nov-2022

Standards Content (Sample)

IEC 60404-3
Edition 2.1 2002-10
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Magnetic materials –
Part 3: Methods of measurement of the magnetic properties of magnetic sheet
and strip by means of a single sheet tester

Matériaux magnétiques –
Partie 3: Méthodes de mesure des caractéristiques magnétiques des tôles et
feuillards magnétiques à l'aide de l'essai sur tôle unique
IEC 60404-3:1992+A1:2002

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Copyright © 2002 IEC, Geneva, Switzerland

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La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des
normes internationales pour tout ce qui a trait à l'électricité, à l'électronique et aux technologies apparentées.

A propos des publications CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu. Veuillez vous assurer que vous possédez
l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié.
ƒ Catalogue des publications de la CEI: www.iec.ch/searchpub/cur_fut-f.htm
Le Catalogue en-ligne de la CEI vous permet d’effectuer des recherches en utilisant différents critères (numéro de référence,
texte, comité d’études,…). Il donne aussi des informations sur les projets et les publications retirées ou remplacées.
ƒ Just Published CEI: www.iec.ch/online_news/justpub
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publications parues. Disponible en-ligne et aussi par email.
ƒ Electropedia: www.electropedia.org
Le premier dictionnaire en ligne au monde de termes électroniques et électriques. Il contient plus de 20 000 termes et
définitions en anglais et en français, ainsi que les termes équivalents dans les langues additionnelles. Egalement appelé
Vocabulaire Electrotechnique International en ligne.
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IEC 60404-3
Edition 2.1 2002-10
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Magnetic materials –
Part 3: Methods of measurement of the magnetic properties of magnetic sheet
and strip by means of a single sheet tester

Matériaux magnétiques –
Partie 3: Méthodes de mesure des caractéristiques magnétiques des tôles et
feuillards magnétiques à l'aide de l'essai sur tôle unique

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CG
CODE PRIX
ICS 17.220.20; 29.030 ISBN 2-8318-6655-3

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– 2 – 60404-3  CEI:1992+A1:2002
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 4
1 Objet et domaine d'application. 6
2 Références normatives . 8
3 Principes généraux . 8
3.1 Principe de la méthode d'essai . 8
3.2 Appareillage d'essai. 8
3.3 Inductance mutuelle de compensation .10
3.4 Eprouvette.12
3.5 Source d'alimentation .12
4 Détermination des pertes totales spécifiques .12
4.1 Principe de la mesure .12
4.2 Appareillage .12
4.3 Mode opératoire .14
5 Détermination de l'intensité du champ magnétique, du courant magnétisant
et de la puissance apparente spécifique .18
5.1 Principe de la mesure .20
5.2 Appareillage .20
5.3 Mode opératoire .22
5.4 Détermination des caractéristiques .24
5.5 Reproductibilité.28
Annexe A (normative) Exigences concernant la construction des culasses.34
Annexe B (informative) Etalonnage du dispositif d'essai par rapport au cadre Epstein .36
Annexe C (informative) Relation Epstein-SST pour les tôles d'acier à grains orientés .38
Bibliographie .44
Figure 1 – Schéma du dispositif d'essai .30
Figure 2 – Dimensions de la culasse .30
Figure 3 – Schéma de branchement des cinq bobines de l'enroulement primaire .30
Figure 4 – Circuit pour la mesure des pertes totales spécifiques .32
Figure 5 – Circuit pour la mesure de la valeur efficace du courant magnétisant.32
Figure 6 – Circuit pour la mesure de la valeur de crête de l'intensité du champ
magnétique .32
Figure C.1 – Facteur δP de conversion Epstein-SST pour matériau à grains orientés
en fonction de la polarisation magnétique J.42
Figure C.2 – Facteur δHS de conversion Epstein-SST pour matériau à grains orientés
en fonction de la polarisation magnétique J.42
Tableau C.1 – Facteurs δP et δHS de conversion Epstein-SST pour matériau à grains
orientés dans la gamme de polarisation 1,0 T à 1,8 T .40

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60404-3  IEC:1992+A1:2002 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD . 5
1 Object and field of application. 7
2 Normative references. 9
3 General principles. 9
3.1 Principle of the method . 9
3.2 Test apparatus . 9
3.3 Air flux compensation .11
3.4 Test specimen .13
3.5 Power supply.13
4 Determination of the specific total loss.13
4.1 Principle of measurement .13
4.2 Apparatus .13
4.3 Measuring procedure .15
5 Determination of magnetic field strength, excitation current
and specific apparent power .19
5.1 Principle of measurement .21
5.2 Apparatus .21
5.3 Measuring procedure .23
5.4 Determination of characteristics.25
5.5 Reproducibility.29
Annex A (normative) Requirements concerning the manufacture of yokes.35
Annex B (informative) Calibration of the test apparatus
with respect to the Epstein frame .37
Annex C (informative) Epstein to SST relationship for grain-oriented sheet steel .39
Bibliography.45
Figure 1 – Diagram of the test apparatus .31
Figure 2 – Yoke dimensions .31
Figure 3 – Diagram of the connections of the five coils of the primary winding .31
Figure 4 – Circuit for the determination of the specific total loss.33
Figure 5 – Circuit for measuring the r.m.s. value of the excitation current.33
Figure 6 – Circuit for measuring the peak value of the magnetic field strength .33
Figure C.1 – Epstein-SST conversion factor δP for grain-oriented material versus
magnetic polarization J .43
Figure C.2 – Epstein-SST conversion factor δHS for grain-oriented material versus
magnetic polarization J .43
Table C.1 – Epstein-SST conversion factors δP and δHS for grain-oriented material in
the polarization range 1,0 T to 1,8 T.41

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– 4 – 60404-3 © CEI:1992+A1:2002
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
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MATÉRIAUX MAGNÉTIQUES –

Partie 3: Méthodes de mesure des caractéristiques magnétiques
des tôles et feuillards magnétiques à l'aide
de l'essai sur tôle unique


AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes
internationales. Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national
intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement
avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les
deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les
Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 60404-3 a été établie par le comité d'études 68 de la CEI:
Matériaux magnétiques tels qu'alliages et aciers.
La présente version consolidée de la CEI 60404-3 comprend la deuxième édition (1992)
[documents 68(BC)68+75 et 68(BC)77+79] et son amendement 1 (2002) [documents
68/258/FDIS et 68/263/RVD].
Le contenu technique de cette version consolidée est donc identique à celui de l'édition de
base et à son amendement; cette version a été préparée par commodité pour l'utilisateur.
Elle porte le numéro d'édition 2.1.
Une ligne verticale dans la marge indique où la publication de base a été modifiée par
l'amendement 1.
L'annexe A fait partie intégrante de la présente norme.
L'annexe B et C sont données uniquement à titre d'information.
Le comité a décidé que le contenu de la publication de base et de son amendement 1 ne sera
pas modifié avant 2009. A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.

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60404-3 © IEC:1992+A1:2002 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________

MAGNETIC MATERIALS –

Part 3: Methods of measurement of the magnetic properties
of magnetic sheet and strip by means
of a single sheet tester


FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International
Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the
two organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 60404-3 has been prepared by IEC technical committee 68:
Magnetic alloys and steels.
This consolidated version of IEC 60404-3 consists of the second edition (1992) [documents
68(CO)68+75 and 68(CO)77+79] and its amendment 1 (2002) [documents 68/258/FDIS and
68/263/RVD].
The technical content is therefore identical to the base edition and its amendment and has
been prepared for user convenience.
It bears the edition number 2.1.
A vertical line in the margin shows where the base publication has been modified by
amendment 1.
Annex A forms an integral part of this standard.
Annex B and C are for information only.
The committee has decided that the contents of the base publication and its amendment 1 will
remain unchanged until 2009. At this date, the publication will be
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.

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– 6 – 60404-3  CEI:1992+A1:2002
MATÉRIAUX MAGNÉTIQUES –
Partie 3: Méthodes de mesure des caractéristiques magnétiques
des tôles et feuillards magnétiques à l'aide
de l'essai sur tôle unique
1 Objet et domaine d'application
La présente partie a pour objet de définir les principes généraux et les détails techniques de
mesure des propriétés magnétiques des tôles magnétiques à l'aide de l'essai sur tôle unique.
La présente partie de la CEI 60404 est applicable, aux fréquences industrielles:
a) aux tôles et feuillards magnétiques à grains orientés:
pour la mesure entre 1,0 T et 1,8 T:
– des pertes totales spécifiques;
– de la puissance apparente spécifique;
– de la valeur efficace du champ magnétique;
pour la mesure, jusqu'à des valeurs de crête de champ magnétique de 1 000 A/m:
– de la valeur de crête de la polarisation magnétique;
– de la valeur de crête du champ magnétique.
b) aux tôles et feuillards magnétiques à grains non orientés:
pour la mesure entre 0,8 T et 1,5 T:
– des pertes totales spécifiques;
– de la puissance apparente spécifique;
– de la valeur efficace du courant d'excitation;
pour la mesure, jusqu'à des valeurs de crête de champ magnétique de 10 000 A/m:
– de la valeur de crête de la polarisation magnétique;
– de la valeur de crête du champ magnétique.
L'essai sur tôle unique est applicable à des échantillons prélevés dans les tôles et feuillards
magnétiques de toute qualité. Les caractéristiques magnétiques sont déterminées pour une
tension induite sinusoïdale, pour des valeurs de crête spécifiées de la polarisation
magnétique et pour une fréquence spécifiée.
Les mesures sont effectuées à la température ambiante de 23 °C ± 5 °C sur des éprou-
vettes qui ont été au préalable désaimantées.
NOTE Dans la présente partie, la grandeur «polarisation magnétique» est utilisée conformément à la définition
figurant dans la CEI 60050(901). Dans certaines normes de la série CEI 60404, on a employé l'expression
«induction magnétique».

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60404-3  IEC:1992+A1:2002 – 7 –
MAGNETIC MATERIALS –
Part 3: Methods of measurement of the magnetic properties
of magnetic sheet and strip by means
of a single sheet tester
1 Object and field of application
The object of this part is to define the general principles and the technical details of the
measurement of the magnetic properties of magnetic sheets by means of a single sheet
tester.
This part of IEC 60404 is applicable at power frequencies to:
a) grain oriented magnetic sheet and strip:
for the measurement between 1,0 T and 1,8 T of:
– specific total loss;
– specific apparent power;
– r.m.s. value of the magnetic field strength;
for the measurement up to peak values of magnetic field strength of 1 000 A/m of:
– peak value of the magnetic polarization;
– peak value of the magnetic field strength.
b) non-oriented magnetic sheet and strip:
for the measurement between 0,8 T and 1,5 T of:
– specific total loss;
– specific apparent power;
– r.m.s. value of excitation current;
for the measurement up to peak values of magnetic field strength of 10 000 A/m of:
– peak value of the magnetic polarization;
– peak value of the magnetic field strength.
The single sheet tester is applicable to test specimens obtained from magnetic sheets and
strips of any quality. The magnetic characteristics are determined for a sinusoidal induced
voltage, for specified peak values of magnetic polarization and for a specified frequency.
The measurements are made at an ambient temperature of 23 °C ± 5 °C on test specimens
which have first been demagnetized.
NOTE Throughout this part the quantity "magnetic polarization" is used as defined in IEC 60050(901). In some
standards of the IEC 60404 series, the quantity "magnetic flux density" was used.

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– 8 – 60404-3  CEI:1992+A1:2002
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références
non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60050(221):1990, Vocabulaire Electrotechnique International – Chapitre 221: Matériaux et
composants magnétiques
CEI 60404-2:1996, Matériaux magnétiques – Partie 2: Méthodes de mesure des propriétés
magnétiques des tôles et bandes magnétiques au moyen d'un cadre Epstein
3 Principes généraux
3.1 Principe de la méthode d'essai
L'éprouvette, constituée par un échantillon de tôle magnétique, est introduite à l'intérieur de
deux enroulements:
– un enroulement primaire extérieur (enroulement d'excitation);
– un enroulement secondaire intérieur (enroulement de tension).
La fermeture du flux est assurée par un circuit magnétique constitué de deux culasses iden-
tiques dont la section est très élevée par rapport à celle de l'éprouvette (voir figure 1).
Afin de minimiser les effets de pression sur l'éprouvette, la culasse supérieure doit être
munie d'un système de suspension permettant de contrebalancer une partie de la masse de
la culasse conformément à 3.2.1.
Des précautions doivent être prises pour s'assurer que les variations de température sont
maintenues à un niveau inférieur à celui susceptible de produire des contraintes dans
l'éprouvette par dilatation ou contraction thermique.
3.2 Appareillage d'essai
3.2.1 Culasses
Chaque culasse en forme de U est composée de tôles isolées en acier au silicium à grains
orientés ou en alliage fer-nickel. Elle doit avoir une faible réluctance et des pertes totales
spécifiques ne dépassant pas 1,0 W/kg à 1,5 T et à 50 Hz. Elle doit être fabriquée selon les
exigences de l'annexe A.
Afin de réduire l'effet des courants de Foucault et d'obtenir une répartition plus homogène
du flux à l'intérieur de la culasse, celle-ci doit être constituée par une paire de culasses
en C ou un assemblage collé de bandes, auquel cas les coins doivent être à joints croisés
(voir figure 1).
Les faces polaires de la culasse doivent avoir une largeur de 25 mm ± 1 mm.
Les deux faces polaires de chaque culasse doivent être coplanaires à mieux que 0,5 mm
près et l'entrefer entre les faces polaires opposées des culasses ne doit dépasser
0,005 mm en aucun point. En outre, les culasses doivent être rigides afin d'éviter toute
contrainte mécanique appliquée à l'éprouvette.

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60404-3  IEC:1992+A1:2002 – 9 –
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition
of the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60050(221):1990, International Electrotechnical Vocabulary – Chapter 221: Magnetic
materials and components
IEC 60404-2:1996, Magnetic materials – Part 2: Methods of measurement of the magnetic
properties of electrical steel sheet and strip by means of an Epstein frame
3 General principles
3.1 Principle of the method
The test specimen comprises a sample of magnetic sheet and is placed inside two windings:
– an exterior primary winding (magnetizing winding);
– an interior secondary winding (voltage winding).
The flux closure is made by a magnetic circuit consisting of two identical yokes, the cross-
section of which is very large compared with that of the test specimen (see figure 1).
To minimize the effects of pressure on the test specimen, the upper yoke shall be provided
with a means of suspension which allows part of its weight to be counterbalanced in
accordance with 3.2.1.
Care shall be taken to ensure that temperature changes are kept below a level likely to
produce stress in the test specimen due to thermal expansion or contraction.
3.2 Test apparatus
3.2.1 Yokes
Each yoke is in the form of a U made up of insulated sheets of grain oriented silicon steel or
nickel iron alloy. It shall have a low reluctance and a specific total loss not greater than
1,0 W/kg at 1,5 T and 50 Hz. It shall be manufactured in accordance with the requirements of
annex A.
In order to reduce the effect of eddy currents and give a more homogeneous distribution of
the flux over the inside of the yokes, the latter shall be made of a pair of C-cores or a glued
stack of laminations in which case the corners shall have staggered butt joints (see figure 1).
The yoke shall have pole faces having a width of 25 mm ± 1 mm.
The two pole faces of each yoke shall be coplanar to within 0,5 mm and the gap between the
opposite pole faces of the yokes shall not exceed 0,005 mm at any point. Also, the yokes
shall be rigid in order to avoid creating mechanical stresses in the test specime
...