DE1244953B

DE1244953B - Verfahren zur dynamischen Messung der durch unterschiedliche Induktion hervorgerufenen magnetostriktiven Laengenaenderungen von ferromagnetischen Werkstoffen

Info

Publication number: DE1244953B
Application number: DE1962F0037314
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Freise; Dr-Ing Rudi Hoffmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-07-14
Filing date: 1962-07-14
Publication date: 1967-07-20

Description

Verfahren zur dynamischen Messung der durch unterschiedliche Induktion hervorgerufenen magnetostriktiven Längenänderungen von ferromagnetischen Werkstoffen Die magnetostriktiven Längenänderungen der Bleche infolge der Wechselinduktion im Kern von Transformatoren, Drosselspulen od. dgl. sind die wesentliche Quelle des Geräusches solcher Geräte.
Für die Vorausberechnung des Geräusches eines Transformators muß man wissen, wie groß die magnetostriktiven Längenänderungen sind.
In der Praxis geht man bei der Messung der Magnetostriktion allgemein so vor, daß man an einer Probe mit Hilfe eines magnetischen Gleichfeldes die Längenänderung in Abhängigkeit von der Induktion aufnimmt. Man erhält dabei meist einen etwa parabolischen Zusammenhang zwischen beiden Größen.
Es ist jedoch nicht geklärt, ob dieser Verlauf bei einer sich zeitlich sinusförmig mit 501Hz ändernden Induktion erhalten bleibt.
Bei der statischen Magnetostriktionsmessung mit Gleichfeld stellt man beispielsweise für verschiedene Werkstoffe fest, daß bei bestimmten Induktionswerten keine Längenänderung auftritt. Demzufolge dürfte ein mit dieser Induktion ausgelegter Transformator kein magnetisches Geräusch verursachen.
In Wirklichkeit tritt aber sehr wohl ein magnetisches Geräusch auf.
Darüber hinaus ist es für die Vorausberechnung des Transformatorengeräusches nicht sinnvoll, mit der resultierenden Gesamtlängenänderung zu rechnen. Transformatoren eines bestimmten Leistungsbereiches besitzen eine Biegeeigenfrequenz in der Nähe von 200 Hz. Bei der Geräuschanalyse stellt sich als stärkster Teilton ein solcher von 200Hz heraus, obwohl die Längenänderungen im Takte der doppelten Netzfrequenz, also 100Hz, größer sind als diejenigen für 200 Hz.
Aus diesen Feststellungen ist ersichtlich, daß die Voraussetzungen für die Geräuschberechnung bei Transformatoren, Drosselspulen od. dgl. dann nicht den tatsächlichen Gegebenheiten entsprechen, wenn die Messung der Magnetostriktion etwa nach der Größenordnung der Meßergebnisse gewichtet in die Rechnung eingeht. In solchen Fällen legt man geradezu falsche Werte der Vorausberechnung zugrunde.
Diese Nachteile werden bei einem Verfahren zur dynamischen Messung der durch unterschiedliche Induktion hervorgerufenen magnetostriktiven Längenänderungen von ferromagnetischen Werkstoffen, insbesondere von Transformatorblechen, erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß eine Meßprobe des Werkstoffes durch ein Wechselfeld mit derjenigen Grundfrequenz zu Längsschwingungen angeregt wird, der das zu prüfende Material betriebsmäßig ausgesetzt ist, und daß ferner das Meßergebnis in die einzelnen harmonischen Anteile aufgespalten dargestellt wird. Dadurch erreicht man eine genaue Beurteilungsmöglichkeit des Verhaltens der Bleche im magnetischen Wechselfeld des Transformators und eine Bewertung der harmonischen Anteile der Magnetostriktionskomponenten.
Als schwingungsfähiges Gebilde besitzt ein Transformatorkern Biegeeigenfrequenzen. Zerlegt man nun die gesamte magnetostriktive Längenänderung in ihre harmonischen Anteile, so regen diese Teile den Transformatorenkern je nach dem Resonanzabstand zu mehr oder weniger großen, erzwungenen Biegeschwingungen an. Infolge ihres unterschiedlichen Resonanzabstandes erscheinen also sämtliche Harmonischen verschieden bewertet. Es ist daher einleuchtend, daß es nicht zulässig ist, die Amplitude der Gesamtlängenänderung als proportionales Maß für das Transformatorengeräusch aufzufassen.
Das Meßverfahren nach der Erfindung mißt die magnetostriktive Längenänderung in Abhängigkeit von der Induktion so hoch, wie sie im Transformator auftritt, also mit Nennfrequenz, und schlüsselt darüber hinaus das Meßergebnis in Form eines Amplitudenspektrums auf. Statt der Darstellung im Amplitudenspektrum mit der Induktion als Parameter ist auch eine Ermittlung der einzelnen harmonischen Anteile in Abhängigkeit von der Induktion und der Ordnungszahl der Harmonischen als Parameter möglich.
Nur die auf diese Weise gemessene und in dieser Form dargestellte Magnetostriktion ist eine sichere Grundlage für die Vorausberechnung des magnetischen Geräusches von Transformatoren.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur dynamischen Messung der durch unterschiedliche Induktion hervorgerufenen magnetostriktiven Längenänderungen von ferromagnetischen Werkstoffen, insbesondere von Transformatorblechen, dadurch gekennz e i c h n e t, daß eine Meßprobe des Werkstoffs durch ein Wechselfeld mit derjenigen Grundfrequenz zu Längsschwingungen angeregt wird, der das zu prüfende Material betriebsmäßig ausgesetzt ist, und daß ferner das Meßergebnis in die einzelnen harmonischen Anteile aufgespalten dargestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß entsprechend dem Kernaufbau bei Transformatoren, Drosselspulen u. dgl. als Meßproben geschichtete Bleche verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: »Journal of Appl. Phys.«, 21 (1950), S. 881; »Archiv f. d. Eisenhüttenwesen«, 22 (1951), S.404; »Physical Review«, 75 (1949), S. 140 bis 147; »Wissenschaftl. Veröffentl. a. d. Siem.-Werken«, 20 (1941), S. 268 bis 273.