Verfahren zur genauen Messung wenigstens einer magnetischen Eigenschaft, insbesondere der Verlustziffer, von Elektroblechen
Es ist bekannt, dass mit einer Feldmesswicklung an der Oberfläche eines magnetisierten Blechstreifens die Verluste und andere magnetische Eigenschaften. gemessen werden können. Insbesondere ist diesel Verfahren angewendet worden unter Zuhilfenahme von Schwinggleichrichtem oder Messkontakten, wel- che die Spannung an der Feldmesswicklung integrie ren. Auf dies e Weise kann punktweise die Hystereseschleife der Prabebleche aufgenommen und aus ihrem Flächeninhalt die Vertustzahl errechnet werden.
Dieses Verfahren führt nur dann zu richtigen Ergebnissen, wenn die Feldmesswicklung nahe genug an der Blechoberfläche angeordnet ist. Schliesslich haftet dem bekannten Verfahren ! der Mangel an, dass die Verluste nicht mit einer einzigen Ablesung ermittelt werden, sondern durch ein rechnerisches oder graphisches Verfahren, das einen gewissen Zeitauf- wand erfordert,'erhalten werden.
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es erstmalig, die magnetischen Eigenschaften von Blechstreifen unter eindeutigen physikalischen Be- dingungen zu messen, und zwar bei homogener Magnetis ! ierung der Blechproben und unter Ausschaltung jeglichen Eckeneinflusses, wie er beispiels- weise beim Epsteinrahmen auftritt. Das, Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es auch, den Einfluss der Schichbdicke der Blechpakete auf die magnetischen Eigenschaften zu untersuchen. Es eignet sich auch zur Untersuchung hochwertiger Bleche, beispiels. weise kornorientierte Siliziumbleche oder Eisen-Nickel-Legierungen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur genauen Messung wenigstens einer magnetischen Eigenschaft von Elektroblechen unter Anwendung einer Feldmesswicklung, einer Induktionsmesswick- lung und einer Magnetisierungswicklung. Die Erfin dung besteht darin, dass die Feldmesawicklung inner- hallb eines geschlossenen, durch die Probebleche gebildeten Hohlraumes angeordnet wird und dass die Probebleche ohne Schlussjoch in offener Wicklung magnetisiert wenden.
Durch die Anordnung der Feldmesswicklung entspricht die von ihr aufgefangene Feldstärke nach Grosse und Phasenlage genau der Feldstärke im Inneren, der Probebleche. Einer weiteren Ausbildungentsprechend ist die Feldmesswick- lung auf einen Wicklunjgsträger praktisch konstanten Querschnittes, beispielsweise auf ein keramisches Rohr mit kleinem Ausdehnungskoeffizienten mit möglichst konstanter Windungsdichte aufgebracht, so dass der Windungsquerschnitt der Feldmesstwicklung unveränderlich bleibt, da sich sonst das Messergebnis proportional mit diesem ändert. Zweckmässig sind die Probebleche polygonartig um die Feldmesswicklung angeordnet.
Damit sich der Kraftfluss auf alle Bleche des Polygons gleichmässig verteilt, muss der magnetische Rückschluss für alle Seiten des Blechpolygons gleichartig sein, was dann der Fall ist, wenn die Probebleche insbesondere die Form langer, gerader Streifen haben, die in einer offenen Wicklung magnetisiert werden. Ausserdem müssen die aufeinanderliegenden Einzelbleche mit genügender magnetischer Leitfä- higkeit miteinander verbunden sein, damit der Fluss von den inneren Blechen zu den äusseren ohne nennenswerten magnetischen Spannungsabfall herberwechseln kann.
Da ausserdem die magnetische Feldstärke und die Magnetisierungsverlustevom mechani schenSpannungszustandderBleche, insbesonderewenn es sich um kornorientierte Bleche handelt, abhängig sind, werdennacheinerweiterenAusgestaltung die Probebleche während der Messung mit einem defi nierten Druck zusammengepresst.
Die Spannung an der Feldmesawicklung,'die bekanntlich dem Differen- tialquotienten der Feldstärke proportional ist, wird nach einer weiteren Ausbildung des Verfahrens mittels eines elektronischen, integrierenden Verstärkers, der zur Erzielung ausreichender Konstanz und Genauigkeit hocher, gegengekoppelt sein kann, integriert, so dass sich am Ausgang des Verstänkers den AugenMickswerCen der Feldstärke proportionale Augenblicskwerte der Spannung ergeben.
Die Erfindung wind anhand eines in der Zeich- nung schematisch dargestellten AuSiführungsbeispie- les näher erläutert. Die Fig. l zeigt den konstruktiven Aufbau der Probebleche und Wicklungen im Schnitt und Fig. 2 zeigt. eine Ansicht des Aufbaues nach dem Schnitt A-B der Fig. 1. Femer ist in Fig. 2 eine mögliche, aus zwei Verstärkern und einem Leistungs- messer bestehende Messschaltung angedeutet.
Mit 1 ist ein keramisches Rohr bezeichnet, auf das die Feldmesswicklung 2 aufgebracht ist. Das keramische Rohr 1 ist in einem Isolierkörper 3 von beispielsweise quadratischem Querschnitt unterge- bracht.
Die vier Seiten des Körpers 3 sind mit den Pro boblechpaketen 4, 5, 6 und 7 belegt. Sie werden durci elastische Membranen 8, 9, 10 und 11 gegen den Isolierkörper 3 gepresst, wobei der Druck im In nern der elastischen Membranten in nicht weiter dargestellter Weise.einstell-undmessbar ist. Die Temperatur des Druckmittels im Innern der Membran- körper ist in gleicher Weise durch einen äussereni nicht weiter dargestellten Temperaturkreislauf einstell-und regelbar, so dass die Probebleche 4 bis 7 nach einiger Zeit die definierte Temperatur des Druckmittels annehmen.
Die Probebleche 4 bis 7 einschliesslich der Membr. andtuckkorper 8 bis 11 befinden sich in einem runden Isolierrohr 12, auf das die Magnetisierungswicklung 13 aufgebracht ist. Im mittleren Teil der Magnetisierungswicklung 13 befindet sich unter dieser Wicklung die Induktionsmesswicklung 14. Sie erstreckt. sich über die gleiche Länge wie die Feldmesswicklung 2, beispielsweise über eine Längevon400mm.DieMagnetisierunjgswicklung 13 hat beispielsweise eine Länge von 1000 mu, die Blechstreifenpakete 4 bis 7 eine Länge von 1500mm.
Diese Abstufung, der Längen ist zweck- mässig, um zu erreichen, dass auf der Länge der Feldmesswicklung 2 und Induktionsmesswicklung 14 die Induktion im Eisen angenähert konstant ist. Letzteres wird umso besser erreicht, je länger die Ge- samtlängederAnordnungimVerhältnis, zur Länge der Feldmesswicklung 2 ist. Im Innern des Rohres l befindet sich ein zweiter Wicklungsträger 15 aus Isolierstoff, vorzugsweise Keramik, auf dem eine Luft feldkompenaationswicklung 16 angebracht ist.
Ihn Windungsquerschnitt ist so abgestimmt, idass sie bei Reihenschaltung mit der Induktionsmesswicklung 14 gerade das von der letztgenannten Wicklung umfasste Luftfeld herauskompensiert, so dass an, der Induk- tionsmesswicklung 14 in Reihe mit der Luftfeldkom pensationswicklung 16. direkt die Induktion oder auch die Magnetisierung in den Prüfblechen 5 bis 7 gemessen-werden können.
Die Spannung dieser Wicklungen 14, 16 kann über einen linearen, hochgegengekoppelten elektro- nischen Verstärker 20 dem Spannungspfad eines dynamometrischen Leistungsmessers 21 zugeführt werden, während die. durch einen elektronischen inte grierenden Verstärker 22 integrierte Spannung der Feldmessfwicklung 2 der zweiten Spule des Leistungs- messers zugeführt werden kann.
Der Leistungsmesser zeigt dann bei geeigneter Eichung direkt die Verluste im mittleren Teil der Probeblecbe. an. Die Messung der Induktion in den Blechen kann in nicht weiter dargestellter Weise in bekannter Art mit ei. nem mechanischen Messgleichrichter erfolgen, der Formfaktor der Spannung an der Induktionsmesswicklung
14, von, dem die Eisenverluste abhängen, kann aus dem Mittelwert und dem Effektivwert dieser Span- nung oder auch nach anderen bekannten Verfahren ermittelt werden.
Die Durchmesser der Wicklungsträger und die Bruite der Blechpakete sind in etwa natürlicher Grosse dargestellt. Die Anordnung nach der Erfindung eignet sich. auch dazu, den Gang der Verluste mit der Frequenz zu messen. Bei Verwendung geeigneter Verstärker und geeigneter Leistungsmesser kann die Frequenz von sehr kleinen bis zu sehr hoben Werten geändert werden.
Ebenso kann durch Vorschalten von WiderständenoderDrosseln vor die ie Magnetisierungswicklung 13 der zeitliche Flussverlauf absichtlich verzerrt werden, um einerseits aus derartigen n Messungen rückwärts die Messergebnisse auf sinusförmigen Fluasverlaul zu extrapolieren oder auch um den Anstieg der Verluste mit dem Formfaktor zu messen ; aus diesem Anstieg kann der Wirbel- stromanteil der Verluste in bekannter Weise ermittelt werden.
Verwendet man nicht durchgebende Blecb- streifen, sondern schachtelt man auf der Länge der FeldmesswicHiung und der Induktionsmesswicklung die Blechstreifen nach, dem in der Praxis üblichen Verfahren ineinander, so lassen sich die Zusatzverluste an den Schachtelstellen messen.