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Einrichtung zum genauen Messen der Verlustziffer und anderer magnetischer
Eigenschaften von Elektroblechen, insbesondere in Streifenform Es ist bekannt, daß
mit einer Feldmeßwicklung an der Oberfläche eines magnetisierten Blechstreifens
die Verluste und andere magnetische Eigenschaften gemessen werden können. Insbesondere
ist dieses Verfahren angewendet worden unter Zuhilfenahme von Schwinggleichrichtern
oder Meßkontakten, welche die Spannung an der Feldmeßwicklung integrieren. Auf diese
Weise kann punktweise die Hystereseschleife der Probebleche aufgenommen und aus
ihrem Flächeninhalt die Verlustzahl 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 Zeitaufwand erfordert, erhalten werden.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht es erstmalig, die magnetischen
Eigenschaften von Blechstreifen unter eindeutigen physikalischen Bedingungen zu
messen, und zwar bei homogener Magnetisierung der Blechproben und unter Ausschaltung
jeglichen Eckeneinflusses, wie er beispielsweise beim Epsteinrahmen auftritt. Die
Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht es auch, den Einfluß der Schichtdicke
der Blechpakete auf die magnetischen Eigenschaften zu untersuchen. Sie eignet sich
auch zur Untersuchung hochwertiger Bleche, beispielsweise kornorientierter Siliziumbleche
oder Eisen-Nickel-Legierungen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum genauen Messen
der Verlustzitter und anderer magnetischer Eigenschaften von insbesondere in Streifenform
vorliegenden Elektroblechen mit Wechselstrom, unter Verwendung einer Feldmeßwicklung,
einer Induktionsmeßwicklung und einer Wechselstrom-Magnetisierungswicklung. Die
Erfindung besteht darin, daß die Feldmeßwicklung innerhalb eines geschlossenen,
durch die Probebleche gebildeten Hohlraumes angeordnet ist und die Bleche ohne Schlußjoch
in offener Wicklung magnetisiert sind, daß die Feldmeßwicklung auf einen Wicklungsträger
konstanten Querschnittes mit konstanter Windungsdichte aufgebracht ist und daß die
Probebleche während der Messung pneumatisch oder hydraulisch mit einem definierten
Druck zusammengepreßt sind. Einer weiteren Ausbildung entsprechend sind Mittel zur
Einstellung und Regelung der Temperatur des Druckmittels vorgesehen. Die Erfindung
ist gekennzeichnet durch ein die Induktionsmeßwicklung und Magnetisierungswicklung
tragendes Isolierrohr, dessen Inneres die Probeblechpakete aufnimmt, die durch an
der
Innenwandung des Isolierrohres anliegende Membrandruckkörper gegen einen Isolierkörper
gepreßt sind, der in seinem Innern ein weiteres, die Feldmeßwicklung tragendes Isolierrohr
aufnimmt, in dessen Innern ein eine Luftfeldkompensationswicklung tragender Isolierkörper
angeordnet ist. Zweckmäßig umschlingen die Magnetisierungswicklung und die Induktionsmeßwicklung
die polygonartig angeordneten Probebleche, wobei die Induktionsmeßwicklung im mittleren
Teil der Magnetisierungswicklung und unter dieser angeordnet ist. Einer weiteren
Ausbildung entsprechend wird die Spannung der Feldmeßwicklung über einen elektronischen
integrierenden Verstärker dem Meßgerät zugeführt. Zweckmäßig ist zur Messung der
Verluste die integrierte Spannung der Feldmeßspule dem einen Pfad eines elektrodynamischen
Leistungsmessers zugeführt, während der andere Pfad des Leistungsmessers direkt
oder über einen Verstärker von der Spannung der die Blechproben umschließenden Induktionsmeßwicklung
gespeist ist.
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Es ist bereits ein Verfahren zur Permeabilitätsmessung mit Gleichstrom
bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden mit einem Gleichstrom-Permeameter
stabförmige Probekörper mit einer Länge von etwa 10 bis 15 cm und einem Durchmesser
von etwa 2 bis 5 mm gemessen. Die auf dem Probekörper befindliche Induktionsspule
hat eine Länge von etwa 2 bis 3 cm. Eine neben der Induktionsspule angeordnete weitere
Spule zur Feldstärkemessung hat die gleichen Abmessungen. Bei diesem bekannten Verfahren
wird zur Permeabilitätsmessung die Induktion ballistisch nach dem Kommutierungsverfahren
gemessen, wobei der Gleichstrom-Magnetisierungskreis geschaltet wird. In die Praxis
konnte sich das bekannte Verfahren nicht einführen. Die Maßnahmen des bekannten
Verfahrens sind ungeeignet, um eine Einrichtung
zum Messen der
Verlustzifler von Elektroblechen zu erstellen.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die F i g. 1 zeigt den konstruktiven Aufbau
der Probebleche und Wicklungen im Schnitt und F i g. 2 zeigt eine Ansicht des Aufbaus
nach dem Schnitt A-B der Fig. 1. Ferner ist in Fig. 2 eine mögliche aus zwei Verstärkern
und einem Leistungsmesser bestehende Meßschaltung angedeutet.
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Mit 1 ist ein keramisches Rohr bezeichnet, auf das die Feldmeßwicklung
2 aufgebracht ist. Das keramische Rohr 1 ist in einem Isolierkörper 3 von bei spielsweise
quadratischem Querschnitt untergebracht.
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Die Vier Selten des Körpers 3 sind mit denProbeblechpaketen 4, 5,
6 und 7 belegt. Sie werden durch elastische Membranen 8, 9; 10 und 11 gegen den
Isolierkörper 3 gepreßt, wobei der Druck im Innern der elastischen Membranen in
nicht weiter dargestellter Weise einstell- und meßbar ist. Die Temperatur des Druckmittels
im Innem der Membrankörper ist in gleicher Weise durch einen äußeren nicht weiter
dargestellten Temperaturkreislauf einstell- und regelbar, so daß die Probebleche
4- bis 7 nach einiger Zeit die definierte Temperatur des Druckmittels annehmen.
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Die Probebleche 4 bis 7 einschließlich der Membrandruckkörper 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 Länge von 400
mm, Die Magnet tisierungswicklung 13 hat bei'spielsweise eine Länge von 1000 mm,
die Blechstreifenpakete 4 bis 7 eine Länge von 1500 mm. Diese Abstufung der Längen
ist zweckmäßig, um zu erreichen, daß auf der Länge der Feldmeßwicklung 2 und Induktionsmeßwicklung
14 die Induktion itn Eisen angenähert konstant ist. Letzteres wird um so besser
erreicht, je länger die Gesamtlänge der Anordnung im Verhältnis zur Länge der Feldmeßwicklung
2 ist. Im Innern des Rohres 1 befindet sich ein zweiter Wicklungsträger 15 aus Isdier
stoff, vorzugsweise Keramik, auf dem eine Luftfeldkompensationswicklung 16 angebracht
ist. Ihr Windungsquerschnitt ist so abgestimmt, daß sie bei Reihenschaltung mit
der Induktionsmeßwicklung 14 gerade das von der letztgenannten Wicklung umfaßte
Luftfeld herauskompensiert, so daß an der Induktionsmeßwicklung 14 in Reihe mit
der Luftfeldkompensationswicklung 16 direkt die Induktion oder auch die Magnetisierung
in den Prüfblechen 5 bis 7 gemessen werden können.
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Die Spannung dieser Wicklungen 14, 16 kann über einen linearen, hoch
gegengekoppelten elektronischen Verstärker 20 (F i g. 2)) dem Spannungspfad eines
dynamometrischen Leistungsmessers 21 zugeführt werden, während die durch einen elektronischen
integrierenden Verstärker 22 integrierte Spannung der Feldmeßwicklung 2 der zweiten
Spule des Leistungsmessers zugeführt werden kann. Der Leistungsmesser zeigt dann
bei geeigneter Eichung direkt die Verluste im mittleren Teil der Probebleche an.
Die Messung dar Induktion in den Blechen kann in nicht weiter dargestellter Weise
in bekannter Art mit einem mecha nischen Meßgleichrichter erfolgen, der Formfaktor
der Spannung an der Induktionsmeßwicklung 14, von
dem die Eisenverluste abhängen,
kann aus dem Mittelwert und dem Effektivwert dieser Spannung oder auch nach anderen
bekannten Verfahren ermittelt werden.
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Die Durchmesser der Wicklungsträger und die Breite der Blechpakete
sind in etwa natürlicher Größe 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 hohen Werten geändert werden. Ebenso kann durch Vorschalten
von Widerständen oder Drosseln vor die Magnetisierungswicklung 13 der zeitliche
Flußverlauf absichtlich verzerrt werden, um einerseits aus derartigen Messungen
rückwärts die Meßergebnisse auf sinusförmigem Flußverlauf zu extrapolieren oder
auch um den Anstieg der Verluste mit dem Formfaktor zu messen; aus diesem Anstieg
kann der Wirbelstromanteil der Verluste in bekannter Weise ermittelt werden. Verwendet
man nicht durchgehende Blechstreifen, sondern schachtelt man auf der Länge der Feldmeßwicklung
und der Induktionsmeßwicklung die Blechstreifen nach dem in der Praxis üblichen
Verfahren ineinander, so lassen sich die Zusatzverluste an denSchachtelstellen messen
Patentansprùche: 1. Einrichtung zum genauen Messen der Verlustziffer und anderer
magnetischer Eigenschaften von insbesondere in Streifenform vorliegenden Elektroblechen
mit Wechselstrom, unter Verwendung einer Feldmeßwicklung, einer In duktionsmeßwicklung
und einer Wechselstrom-Magnetisierungswicklung, d a d u r c h g e k e n nz e i c
h n e t, daß die Feldmeßwicklung innerhalb eines geschlossenen, durch die Probebleche
gebildeten Hohlraumes angeordnet ist, und die Bleche ohne Schlußjoch in offener
Wicklung magnetisiert sind, daß die Feldmeßwicklung auf einen Wicklungsträger konstanten
Querschnitts mit konstanter Windungsdichte aufgebracht ist und daß die Probebleche
während der Messung pneumatisch oder hydraulisch mit einem definierten Druck zusammengepreßt
sind.