DE1267345B - Measuring device for A-value measurement of magnetic cores by measuring inductance with direct current bias - Google Patents

Description

Meßgerät zur A L-Wert-Messung von Magnetkernen durch Induktivitätsmessung bei Gleichstromvormagnetisierung Die Messung von Induktivitäten oder des A A,,-Wertes von Magnetkernen in Abhängigkeit von der Wechselstrommagnetisierung bei beliebiger Frequenz ist prinzipiell einfach. Der Prüfling bei der n Az,-Wert-Messung, also der Magnetkern. wird dabei von einer Spule umgeben. deren Windungszahl n bekannt ist. Gemessen wird die Wechselspannung U1, die an die Spule gelegt wird. und der Wechselstrom 1, der sie durchfließt. Aus der Windungszahl, der Spannung dem Strom und der Frequenz f' läßt sich der AL-WCfl errechnen: Um den Vormagnetisierungsgleichstrom einstellen zu können. erfordert dieses Meßprinzip aber bei Messungen mit sehr hohen Gleichstromvormagnetisierungen einen zu großen Aufwand an Potentiometern hoher Leistung oder stellt zu-hohe Anforderungen an ein regelbares Netzgerät. Bei niedrigen Frequenzen ist der Aufwand zur Trennung des Gleich- und Wechselstromkreises zu groß. wenn zur Gleich- und Wechsel magnetisierung die gleiche Spule verwendet wird. Die Meßfehler. die entstehen. weil die Trennung von Gleich- und Wechselstromkreis nie vollständig zu erreichen ist. ändern sich außerdem stark mit der Frequenz. Die Wirkung von Siebdrosseln ist dazu noch stark von der Gleichstromvormagnetisierung abhängig. Bei Verwendung von Meßbrücken gilt das gleiche. auch bezüglich der obengenannten hohen Aufwände und der Frequenzabhängigkeit der Meßfehler. Ein Beispiel dafür liefert ein bekanntes Gerät obwohl dieses sogar nur für relativ kleine Vormagnetisierungsströme bis 200 mA vorgesehen ist (Marconi Instrumentation, Vol. 7, Nr. 7, September 1960, S. 205ff.). Zur Erzeugung hoher Wechselmagnetisierungen ist bei Verwendung üblicher Wechselspannungsgeneratoren außerdem ein zusätzlicher Stromverstärker erforderlich, und alle Brückenteile müssen trotz der hohen Anforderungen an ihre Genauigkeit für hohe Leistungen dimensioniert werden.Measuring device for measuring the A L value of magnetic cores by measuring the inductance with direct current bias The measurement of inductances or the AA ,, value of magnetic cores as a function of the alternating current magnetization at any frequency is basically simple. The test item in the n Az, value measurement, i.e. the magnetic core. is surrounded by a coil. whose number of turns n is known. The AC voltage U1 that is applied to the coil is measured. and the alternating current 1 that flows through it. The AL-WCfl can be calculated from the number of turns, the voltage, the current and the frequency f ': To be able to set the direct bias current. However, for measurements with very high direct current bias, this measuring principle requires too much expenditure on potentiometers of high power or places too high demands on a controllable power supply unit. At low frequencies, the effort to separate the DC and AC circuits is too great. if the same coil is used for direct and alternating magnetization. The measurement errors. that arise. because the separation of DC and AC circuits can never be completely achieved. also change greatly with frequency. The effect of filter chokes is also heavily dependent on the direct current bias. The same applies when using measuring bridges. also with regard to the above-mentioned high costs and the frequency dependence of the measurement errors. An example of this is provided by a known device, although this is only intended for relatively small bias currents up to 200 mA (Marconi Instrumentation, Vol. 7, No. 7, September 1960, pp. 205ff.). In order to generate high alternating magnetizations, when using conventional alternating voltage generators, an additional current amplifier is also required, and all bridge parts must be dimensioned for high power despite the high demands on their accuracy.

Durch die nachfolgend beschriebene Erfindung wird der Aufwand zur Messung des Al-Wertes von Magnetkernen bei Gleichstromvormagnetisierung erheblich herabgesetzt. Bei einem Meßgerät zur Induktivitätsmessung oder A,-Wert-Messung von Magnetkernen bei beliebigen Frequenzen bei Gleichstromvormagnetisierung mit einer gemeinsamen Spule für die Gleich- und Wechselstrom magnetisierung wird erfindungsgemäß die Gleichstromvormagnetisierung des Prünings durch den Ruhestrom einer Röhre oder eines Transistors erzielt, während der zur Wechselmagnetisierung erforderliche, dem Gleichstrom überlagerte Wechselstrom durch Ansteuerung einer Steuerelektrode der Röhre oder des Transistors mit einer frei zu wählenden Wechselspannung oder einem Wechselstrom erzeugt wird. Die Gleichstromvormagnetisierung läßt sich dadurch über den Ruhestrom mit geringem Aufwand an einer Steuerelektrode der Röhre oder des Transistors einstellt, wobei entweder ein Spannungsteiler, Vorwiderstände oder ein getrenntes Netzgerät zur Erzeugung der Steuerelektrodenvorspannung Verwendung finden kann. The invention described below makes the effort to Measurement of the Al value of magnetic cores with direct current bias considerably degraded. In the case of a measuring device for inductance measurement or A, -value measurement of Magnetic cores at any frequency with direct current bias with a common coil for direct and alternating current magnetization is according to the invention the direct current bias of the Prüning by the quiescent current of a tube or of a transistor, while the required for alternating magnetization, Alternating current superimposed on the direct current by activating a control electrode the tube or the transistor with a freely selectable alternating voltage or an alternating current is generated. The direct current bias can thereby via the quiescent current with little effort on a control electrode of the tube or of the transistor, using either a voltage divider, series resistors or Use a separate power supply unit to generate the control electrode bias Can be found.

Die Trennung des Gleich- und Wechselstromkreises und die Erzeugung großer, einstellbarer Wechselströme zur Wechselmagnetisierung wird gleichzeitig dadurch erreicht, daß einstellbare Wechselspannung beispielsweise über einen Ubertrager - auf die Steuerelektrode der Röhre oder des Transistors gegeben wird. Im Ausgangsstromkreis der Röhre oder des Transistors, in dem die gemeinsame Spule für die Gleich- und Wechselstrommagnetisierung des Prüflings liegt, entsteht dadurch ein starker, dem Gleichstrom überlagerter einstellbarer Wechselstrom. Die so erreichte Trennung des Gleich- und Wechselstromkreises ist für alle Frequenzen und alle Gleichströme gleich gut, solange die Röhre oder der Transistor nicht übersteuert wird.The separation of the direct and alternating current circuit and the generation large, adjustable alternating currents for alternating magnetization is simultaneously achieved in that adjustable alternating voltage, for example via a transformer - is given to the control electrode of the tube or transistor. In the output circuit the tube or the transistor, in which the common coil for the DC and AC magnetization of the test object is, this creates a strong, dem Direct current superimposed adjustable alternating current. The separation of the DC and AC circuits are the same for all frequencies and all direct currents good as long as the tube or transistor is not overdriven.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines A,,-Wert-Meßgerätes nach der Erfindung. Die Gleichspannung liegt an den Klemmen 1 und 2. Um die gesamte Spannung nicht so stark sieben zu müssen, könnte man auch die Transistor-Basis-Vorspannung einem getrennten Netzgerät entnehmen. Hier wird sie an einem Spannungsteiler R3 R4, R5. R(, abgegriffen. The drawing shows an embodiment of an A 1 - value measuring device according to the invention. The DC voltage is applied to terminals 1 and 2. To the entire If you don't have to sift as much voltage, you could also use the transistor base bias a separate power supply unit. Here it is connected to a voltage divider R3 R4, R5. R (, tapped.

Die Vormagnetisierung wird durch die Grob-und Feinregler R4 und R5 eingestellt, und der Gleichstromvormagnetisierungsstrom mit dem Strommesser A~ gemessen. Die dem späteren Betriebsfall entsprechenden frei zu wählende Wechselstrommagnetisierung wird durch den vom Transistor T verstärkten Strom des Generators erzielt und der eingestellte Wechselstrom über den Spannungsabfall am Normalwiderstand R1 mit dem Wechselspannungsmesser UR gemessen. Am gleichen Normalwiderstand liegt ein Oszillograph 0. der zum Feststellen der einwandfreien Sinuskurvenform des Stromes dient, um Ubersteuerungen des Transistors zu erkennen. Dic Meßfrequenz j' wird am Generator eingestellt. Die Wechselspannung an der gemeinsamen Spule für die Gleich- und Wechselmagnetisierung des Prüflinge P wird mit dem Röhrenvoltmeter UL gemessen. Aus den gemessenen Werten: Ul = Wechselspannung an der Spule zur Magnetisierung des Prüflinge. The premagnetization is controlled by the coarse and fine controllers R4 and R5 and the DC bias current measured with the ammeter A ~. The alternating current magnetization to be freely selected according to the later operating case is achieved by the transistor T amplified current of the generator and the set alternating current via the voltage drop across the normal resistor R1 with the AC voltmeter UR measured. An oscilloscope is connected to the same normal resistance 0. which is used to determine the correct sinusoidal shape of the current in order to avoid overloads of the transistor. The measuring frequency j 'is set on the generator. the AC voltage on the common coil for DC and AC magnetization of the test item P is measured with the tube voltmeter UL. From the measured values: Ul = alternating voltage on the coil for magnetizing the test object.

Ur = Wechselspannungsabläll an R. Ur = AC voltage drop at R.

.1 = Frequenz. .1 = frequency.

11 = Windungszahl läßt sich der A,-Wert wie folgt berechnen: AL = L U1 ~ U1R1 ~ R1 ~ 1 n² n² #I1 n² #Ur r 112 1 - 1. I,r Durch das Voltmeter Uc und das Amperemeter A wird die Verlustleistung des Transistors überwacht. 11 = number of turns, the A, value can be calculated as follows: AL = L U1 ~ U1R1 ~ R1 ~ 1 n² n² # I1 n² #Ur r 112 1 - 1. I, r through the voltmeter Uc and the ammeter A monitors the power loss of the transistor.

Wegen der unterschiedlichen Spannungen und Ströme wäre es bei einem Meßgerät sinnvoll. einen Hallgenerator zur Uberwachung heranzuzichen; wenn das von ihm gebildete Produkt aus Kollektorstrom und -spannung den zulässigen Wert der Transistorvcrlustleistung übersteigt. soll ein Relais oder ein clektronischer Schalter die Gleichspannung abschalten.Because of the different voltages and currents, it would be with one Measuring device makes sense. to use a Hall generator for monitoring; if that of The product of collector current and voltage formed for it is the permissible value of the transistor dissipation power exceeds. should a relay or a clektronic switch provide the DC voltage switch off.

Um bei kleinen Gleichstromvormagnetisierunger den Arbeitspunkt des Transistors so einstellen zu können, daß er im linearen Bereich arbeitet. kann außerdem parallel zu Klemme 1 und 9 ein Widerstand in Reihe mit einer Drossel geschaltet werden. Durch die Drossel würde die Wechselspannung gesperrt. In order to adjust the operating point of the To be able to adjust the transistor so that it works in the linear range. can also A resistor connected in series with a choke parallel to terminals 1 and 9 will. The alternating voltage would be blocked by the choke.

Der zusätzliche Gleichstrom durch Widerstand und Drossel würde einen besseren Arbeitspunkt des Transistors einstellen.The additional direct current through the resistor and choke would create a set better operating point of the transistor.

Zur Erleichterung der Ablesung des Meßergebnisses ist es außerdem möglich, statt der Meßgeräte Uß und UR einen Quotientenmesser zu verwenden. der den den Quotienten Ur bildet und sich damit für das Produkt eichen läßt.To make it easier to read the measurement result, it is also possible to use a quotient meter instead of the Uß and UR measuring devices. which forms the quotient Ur and is thus for the product can be calibrated.

Der Schalter S dient dazu, auch Messungen ohne Gleichstromvormagnetisierung zu ermöglichen. Die Diode D soll unbeabsichtigte Spannungsstöße vom Transistor fernhalten. Der Widerstand R2 dient der Gleichstromstabilisierung des Transistors. The switch S is also used for measurements without direct current bias to enable. The diode D is intended to keep unintentional voltage surges away from the transistor. The resistor R2 is used to stabilize the direct current of the transistor.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Meßgerät zur A -Wert-Messung von Magnetkernen durch 1 nduktivitätsmessung bei beliebigen Frequenzen be Gleichstromvormagnetisierung mit einer gemeinsamen Spule für die Gleich- und Wechselstrommagnetisierung. dadurch gekennz e i c h n e t, daß die Gleichstromvormagnetisierung durch den über eine Steuerelektrode eingestellten Ruhestrom einer Röhre oder eines Transistors (T) erzielt wird, während der zur Wechselmagnetisierung erforderliche, dem Gleichstrom überlagerte Wechselstrom durch Ansteuerung einer Steuerelektrode der Röhre oder des Transistors mit einer frei zu wählenden Wechselspannung oder einem Wechselstrom erzeugt wird. Claims: 1. Measuring device for A -value measurement of magnetic cores by 1 inductivity measurement at any frequency with direct current bias with a common coil for direct and alternating current magnetization. through this marked that the direct current bias by the over a Control electrode adjusted quiescent current of a tube or a transistor (T) achieved is, while the required for alternating magnetization, superimposed on the direct current Alternating current by controlling a control electrode of the tube or the transistor is generated with a freely selectable alternating voltage or an alternating current. 2. Meßgerät nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Wechselstromes. der die Wechselmagnetisierung erzeugt, durch Messung des Spannungsabfalles an einem Widerstand erfolgt. der in Serie zur gemeinsamen Spule für die Glcich- und Wechselstrommagnetisierung dcs Prtiflings liegt. und daß der sinusförmige Vcrlauf des Stromes durch die gemeinsame Spule mit einem Oszillographen geprüft wird. der an denselben Widerstand angeschlossen ist. 2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the measurement of alternating current. which generates the alternating magnetization, by measuring the voltage drop takes place at a resistor. which in series to the common coil for the equal and AC magnetization of the test specimen. and that the sinusoidal course the current through the common coil is checked with an oscilloscope. the connected to the same resistor. 3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet. daß ein Relais oder ein elektronischer Schalter die Gleichspannung abschaltet. wenn das von einem Hallgenerator gebildete Produkt aus Kollektorstrom und Kollektorspannung den zulässigen Wert der Tn'insistorverlustleistung übersteigt. 3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized. the existence Relay or an electronic switch switches off the DC voltage. if that Product of collector current and collector voltage formed by a Hall generator exceeds the permissible value of the Tn'insistor power loss. A. Meßgerät nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet. daß zur Messung bei geringer Gleichstromvormagnet isierung parallel zur Serienschaltung. gebildet aus der gemeinsamen Spule für die Gleich- und Wechselstrommagnetisicrung des Prüflinge und den Gleich- und Wechselstrommeßgeräten. eine Serienschaltung. gebildet aus Widerstand und Drossel. geschaltet wird. A. Measuring device according to one of claims I to 3, characterized. that for measurement with a low direct current bias, parallel to the series connection. formed from the common coil for direct and alternating current magnetization of the test item and the DC and AC current measuring devices. a series connection. formed from resistance and throttle. is switched. 5. Meßgerät nach einem der Ansprüchc 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet. daß das Produkt aus ,q, -Wert. Quadrat der Windungszahl und Frequenz direkt von einem Quotientenmesser angezeigt wird, der gespeist wird mit der Spannung an der gemeinsamen Spule für die Gleich- und Wechselstrommagnetisierung des Prüflinge und mit dem Strom durch ihn bzw. mit dem Spannull,gsabfall an einem Widerstand in Serie zur gemeinsamen Spule für die Gleich- und Wechselstrommagnetisierung des Prüflinge. 5. Measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized. that the product of, q, value. Square the number of turns and frequency directly from a quotient meter is displayed, which is fed with the voltage at the common coil for direct and alternating current magnetization of the test object and with the current through it or with the voltage zero, gsabfall at a resistor in series to the common coil for direct and alternating current magnetization of the test object.