DE3732064A1 - Verfahren und system zur messung von wechselstrom-magneteigenschaften - Google Patents
Verfahren und system zur messung von wechselstrom-magneteigenschaftenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur
Messung von Wechselstrom-Magneteigenschaften eines für einen
Magnetverstärker verwendeten Magnetkernes bzw. ein solches
Verfahren und ein System, das bezüglich der Verluste verbessert
ist. Die Erfindung schafft ein Verfahren und ein
System, bei dem die Änderungsrate der magnetischen Flußdichte
durch eine Rechteckwellenansteuerung festgelegt und
gemessen wird, wodurch auf einfache Weise eine Messung
verwirklicht wird, deren Ergebnis direkt bei der Konstruktion
eines realen Magnetverstärkers verwendet werden kann.
Der Stand der Technik und die Erfindung wird anhand der
Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Aufbaus zur
erfindungsgemäßen Messung von Magnetkernverlusten;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform für das gleiche Meßverfahren
wie in Fig. 1;
Fig. 3 die Grundschaltung eines Halbwellen-Magnetverstärkers;
Fig. 4 eine Magnetisierungskurve einer sättigbaren Drossel
in der in der Fig. 3 gezeigten Grundschaltung;
Fig. 5 Wellenformen an verschiedenen Stellen der Grundschaltung
der Fig. 3;
Fig. 6 und 7 den Aufbau für ein herkömmliches Meßverfahren
mit Hauptschleifenbetrieb;
Fig. 8 Wellenformen an verschiedenen Stellen der Meßschaltungen
der Fig. 6 und 7 bei Sinuswellenansteuerung;
Fig. 9 eine B-H-Hystereseschleife, die die Arbeitsweise
eines Magnetkernes in den Meßschaltungen der Fig. 6
und 7 darstellt;
Fig. 10 eine herkömmliche Magnetkernverlust-Meßschaltung für
den Betrieb eines Magnetverstärkers;
Fig. 11 ein ähnliches Schaltbild für die Messung des Magnetkernverlustes
nach dem Stand der Technik;
Fig. 12 Wellenformen an verschiedenen Stellen der Schaltung
der Fig. 10;
Fig. 13 eine Hysteresekurve der Schaltung nach Fig. 10;
Fig. 14 die Beziehung zwischen dem Magnetkernverlust Pc
eines amorphen Co-Magnetkernes und Δ B bei dem erfindungsgemäßen
Meßverfahren;
Fig. 15 ein ähnliches Diagramm, das die Abhängigkeit von
Pc/f von Δ Bm zeigt;
Fig. 16 ein ähnliches Diagramm, das die Beziehung zwischen
Pc/f und Δ Bcm/Tb darstellt; und
Fig. 17 Ausgangsspannungs-Wellenformen an einer Detektorwicklung
bei verschiedenen Rückstellarten.
Unter einem Magnetverstärker (sättigbare Drossel) wird im
folgenden eine Vorrichtung verstanden, bei der eine sättigbare
Drossel (ein magnetisches Element, dessen Impedanz mit
einem Rückstellstrom variabel ist) verwendet wird, um eine
Steuerung des Wechselstromes, der in eine Last fließt, mit
einem Gleichstromsignal geringer Energie zu ermöglichen.
Eine sättigbare Drossel ist im allgemeinen eine Eisenkerndrossel
mit einer Steuerwicklung, wobei der darin fließende
Strom geändert wird, um den Sättigungsgrad des Eisenkernes
und damit die Reaktanz der Wechselstromwicklung zu ändern.
Unter einer Rechteckwellenansteuerung ist ein Vorgang zu
verstehen, bei dem der Steuerwicklung ein rechteckförmiger
Strom zugeführt wird. Die Gründe dafür werden später noch
angegeben.
Die Arbeitsweise eines Magnetverstärkers ist wie folgt:
Die Fig. 3 bis 5 zeigen die Grundschaltung, eine Magnetisierungskurve
usw. eines Magnetverstärkers des Halbwellentyps.
Die in der Fig. 3 gezeigte Grundschaltung enthält eine
Tor- oder Ansteuerschaltung mit einer Ausgangswicklung N L
auf einer sättigbaren Drossel SR, eine Last R L , eine
Wechselstromquelle e g und eine Diode D sowie eine Steuerschaltung
mit einer Steuerwicklung N C für die sättigbare
Drossel SR, eine Impedanz Z C für die Steuerschaltung und
eine Gleichstrom-Signalspannung E C .
Die Fig. 4 zeigt die Magnetisierungskurve beim Betrieb der
sättigbaren Drossel SR in der Grundschaltung. Wenn die sättigbare
Drossel SR als Magnetverstärker wirkt, arbeitet sie
derart, daß eine sogenannte nichtsymmetrische "Nebenschleife"
beschrieben wird, die in der Zeichnung durch ausgezogene
Linien dargestellt ist. Abwechselnd erscheinen dabei während
Halbperioden der Versorgungsfrequenz eine Rückstellperiode
von D über E nach A, in der die Diode D der Ansteuerschaltung
in Sperrichtung vorgespannt ist, und eine Tor- oder
Ansteuerperiode von A über B und C nach D, während der die
Diode D in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Der Verlauf
dieser Abfolge wird durch die in der Fig. 5 gezeigten
Wellenformen dargestellt. In der Fig. 5 entsprechen die
Punkte A bis E den Punkten A bis E der Fig. 4. Aus der Fig. 5
ist auch ersichtlich, daß die Magnetisierungsstärke H + H Lm
gegenüber der elektromotorischen Kraft der Wechselstromquelle
e g etwas nach vorn verschoben ist.
Während der Rückstell- oder Rückmagnetisierungsperiode wird
die magnetische Flußdichte der sättigbaren Drossel SR durch
die Steuer-Magnetisierungsstärke H vom Steuersignal E C , die
sich zu
ergibt, vom Punkt E auf A zurückgeführt. In der Gleichung (1)
ist l e die durchschnittliche Länge des Magnetpfades der
sättigbaren Drossel SR.
Während der Ansteuerperiode ist die Diode D in Vorwärtsrichtung
vorgespannt, so daß den N L Windungen der sättigbaren
Drossel SR Halbwellen einer Sinusspannung zugeführt werden.
Die magnetische Flußdichte der Drossel SR erfährt vom Punkt
A zum Punkt E eine Änderung mit einem Maximalwert bei C, der
durch den Spitzenwert der Magnetisierungsstärke bestimmt
ist, der durch
ausgedrückt wird.
Im Ergebnis wird in der Wicklung N L der sättigbaren Drossel
SR eine Spannung V NL (Fig. 5) induziert, wodurch das Fließen
des Stromes i L während einer Periode T b verhindert wird. Der
Steuerstrom I C wird durch Ändern der Signalspannung E C der
Steuerschaltung geändert, so daß die durch die Gleichung (1)
ausgedrückte Steuer-Magnetisierungsstärke H sich ändert, was
es ermöglicht, den in die Last R L fließenden Strom i L und
damit die zugeführte Leistung einer Phasenanschnittsteuerung
zu unterwerfen.
Eine detaillierte Erläuterung der Arbeitsweise eines Magnetverstärkers
ist in "Magnetic Amplifier" von H. F. Storm,
Corona Publication, Seiten 313 bis 323, und in "Magnetic
Application Engineering" von Murakami, Asakura Shoten,
Seiten 26 bis 32 gegeben.
Im allgemeinen wird zur Messung der Verluste eines Magnetkernes
aus weichmagnetischen Material wie weichmagnetischem
Ferrit, Permalloy oder amorphen Materialien der in der Fig. 6
gezeigte Aufbau verwendet. In der Fig. 6 bezeichnet das
Bezugszeichen 1 eine Wechselstromquelle, 2 einen zu messenden
Magnetkern, der von einer darauf angebrachten Erregerwicklung
6 erregt wird. Der Magnetkernverlust wird durch
Anlegen der Klemmenspannung V 3 eines nicht induktiven Widerstandes
3, die dem Erregerstrom i ex proportional ist, und
der Klemmenspannung V 6 der Erregerwicklung 6 an ein Multiplikations-
Voltmeter 5 (beispielsweise das "U-Funktion Meter
Sem-4603" von Norma) gemessen. Der Betrag des Magnetflusses
ΔΦ wird andererseits durch ein Mittelwertvoltmeter 4 festgestellt,
da ΔΦ indirekt als ein integrierter Wert von v aus
dem Ausdruck ΔΦ = A Φ B = ∫vdt bestimmt werden kann. In der
Schaltung der Fig. 7 ist für den Fall, daß die mit dem
Widerstand der Erregerwicklung 6 des zu messenden Magnetkernes
2 verbundenen Kupferverluste im Vergleich zu den
Magnetkernverlusten nicht vernachlässigbar sind, eine Detektorwicklung
7 auf dem Magnetkern 2 vorgesehen, so daß die
Klemmenspannung V 7 der Detektorwicklung 7 anstelle der
Klemmenspannung V 6 der Erregerwicklung 6 am Multiplikations-
Voltmeter 5 anliegt, wodurch dann die Magnetkernverluste gemessen
werden. Die Fig. 8 zeigt die an verschiedenen Stellen
erzeugten Wellenformen, wenn die Bedingungen (für sinusförmige
Magnetflüsse) zur Realisierung einer sinusförmigen
Spannung der Wechselstromquelle in der Meßschaltung der Fig. 6
und 7 erfüllt sind und die Wellenformen des magnetischen
Flusses Φ der Erregerwicklung 6 oder Detektorwicklung 7 des
Magnetkernes 2 sinusförmig ist. Es ist ersichtlich, daß sich
die Änderungsrate der magnetischen Flußdichte B laufend
ändert. Dieses Meßverfahren ist daher in einem solchen Fall
nicht anwendbar, da es bekannt ist, daß die Koerzitivstärke
der Wechselstrom-Magneteigenschaften von der Änderungsrate
des magnetischen Flusses abhängt.
Die Fig. 9 zeigt eine B-H-Hystereseschleife des Magnetkernes
2, wenn die Messung mit den Meßschaltungen der Fig. 6 und 7
erfolgt. Die Hystereseschleife, die bezüglich des Ursprungs
O der B-H-Schleife symmetrisch ist, wird Wechselstrom-Haupthystereseschleife
genannt. (Einzelheiten der erwähnten Meßmethode
sind in "A Method of Testing Ferrite Magnetic Core
for Power Application EMAS-50003", Standard Specifications of
Japan Electronic Materials Industrial Association, beschrieben.)
Der durch das erwähnte Verfahren gemessene Magnetkernverlust
ist bei der Konstruktion von Masttransformatoren oder Invertertransformatoren
mit einem Magnetkern, der im Hauptschleifenbetrieb
arbeitet, brauchbar. Die Anwendung davon bei der
Konstruktion von Konvertertransformatoren, Zeilentransformatoren
oder sättigbaren Drosseln für Magnetverstärker, die im
Nebenschleifenbetrieb arbeiten, der bezüglich des Ursprungs
O der B-H-Schleife nicht symmetrisch ist, ist jedoch
schwierig. Insbesondere beschreibt die sättigbare Drossel
von Magnetverstärkern im Betrieb eine Nebenschleife, die
bezüglich des Ursprungs asymmetrisch ist und die Sättigungsfläche
des ersten Quadranten der B-H-Schleife der Fig. 4
einschließt.
Wenn die Messung mit einer Schaltung nach Fig. 6 oder 7
nicht möglich ist, ist es erforderlich, eine Meßschaltung zu
verwenden, wie sie in der Fig. 10 gezeigt ist, bei der die
Steuer-Magnetisierungsstärke H zwischen positiven und negativen
Werten umschaltbar ist. Diese Meßschaltung führt genau
die gleichen Funktionen aus wie der oben erwähnte Magnetverstärker
und ist in eine Tor- oder Ansteuerschaltung und eine
Rückstellschaltung für die Rückmagnetisierung aufgeteilt.
Die Ansteuerschaltung enthält einen unipolaren Rechteckwellengenerator
9, eine Ansteuerwicklung 6 mit N L Windungen
auf dem Magnetkern 2 und einen nicht induktiven Lastwiderstand
17. Der Ansteuerstrom i L fließt nur in der gezeigten
Richtung. Die Rückstellschaltung enthält eine einstellbare
Gleichstromquelle 10, eine Steuerschaltungs-Impedanz 11,
eine Rückstellwicklung 8 mit N C Windungen auf dem Magnetkern
2 und einen nicht induktiven Widerstand 12. Der Rückstellstrom
I C fließt nur in der gezeigten Richtung.
Es wird angenommen, daß die Steuerschaltungs-Impedanz 11 im
Vergleich zu der Impedanz der Rückstellwicklung 8 des Magnetkerns
auf einen genügend großen Wert eingestellt ist.
Im Ergebnis wird eine Konstantstromquelle vorausgesetzt,
wodurch eine Konstantstrom-Rückstellung möglich wird.
Andererseits ist auch eine Spannungsrückstellung möglich.
In der Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen 14 ein Verlust-
Meßgerät mit einem Wellenformspeicher und einem Rechner, und
das Bezugszeichen 4 ein Mittelwertvoltmeter zur Feststellung
magnetischer Flüsse, das mit der Detektorwicklung 7 des Magnetkernes
2 verbunden ist. Der Magnetkernverlust P CG während
der Ansteuerperiode (der Periode Ton in Fig. 12) wird
durch Drehen eines Umschalters 13 in eine Position 16 und
durch Anlegen der Klemmenspannung V 17 des nicht induktiven
Lastwiderstandes 17 sowie der Klemmenspannung V 7 der Detektorwicklung
7 des Magnetkernes 2 an das Verlust-Meßgerät 14
erhalten. Der Magnetkernverlust P CR während der Rückstellperiode
(der Periode T off in Fig. 12) wird durch Drehen des
Umschalters 13 in eine Position 15 und durch Anlegen der
Klemmenspannung V 12 des nicht induktiven Widerstandes 12 und
der Klemmenspannung V 7 der Detektorwicklung 7 des Magnetkernes
2 an das Verlust-Meßgerät 14 erhalten. Der Magnetkernverlust
P C ist dann gegeben durch
Die Fig. 12 und 13 zeigen Wellenformen an verschiedenen
Stellen der Schaltung der Fig. 10 und eine Betriebs-Hystereseschleife
für den Fall, daß bei der Schaltung der Fig. 10
ein gegebener Rückstellstrom I c fließt und die Steuerschaltungs-
Impedanz 11 im Vergleich zur Impedanz der Rückstellwicklung
8 genügend groß ist (Konstantstrom-Rückstellbedingungen).
In diesem Fall läßt sich die Steuer-Magnetisierungsstärke
ausdrücken als
wobei die durchschnittliche Länge des Magnetpfades des
Magnetkernes gleich l e ist. Der Spitzenwert der Ansteuer-
Magnetisierungsstärke ergibt sich zu
wobei I LM der Spitzenwert des Ansteuerstromes i L ist.
Für H LM » H ergibt sich
Tb in Fig. 12 ist gegeben durch
wobei
Ae
die effektive Querschnittsfläche des Magnetkernes,
Δ
Bcm
die Betriebs-Magnetflußdichte des Magnetkernes
und
V
1
der Spitzenwert der unipolaren Rechteckwelle ist.
Der Wert der Betriebs-Magnetflußdichte Δ Bcm des Magnetkernes
wird durch den Rückstellstrom I c gesteuert.
Die Schaltung der Fig. 11 ist zusätzlich mit der Funktion
einer Rückstellwicklung für die Ansteuerwicklung des Magnetkernes
2 versehen. Diese Schaltung arbeitet genauso wie die
Schaltung der Fig. 10. Bei der betrachteten Schaltung wird
der Magnetkernverlust durch Anlegen der Klemmenspannung V 3
des nicht induktiven Widerstandes 3, die proportional zum
Rückstellstrom I c und dem Ansteuerstrom i L ist, und der
Klemmenspannung V 7 der Detektorwicklung 7 des Magnetkernes 2
an das Multiplikations-Voltmeter 5 erhalten.
Das bekannte Verfahren zum Messen der Magneteigenschaften
eines für einen Magnetverstärker verwendeten Magnetkernes,
der im sogenannten Nebenschleifenbetrieb arbeitet, wird
Steuermagnetisierungskurvenverfahren (CMC-Verfahren für
"Control Magnetization Curve") genannt (vgl. "Magnetic
Application Engineering" von Murakami, Seiten 42 bis 59,
veröffentlicht von Asakura Shoten 1984).
Das herkömmliche CMC-Verfahren zum Messen der magnetischen
Kernverluste hat den Nachteil, daß im Falle des Beschreibens
einer Nebenschleife, wobei nur der erste Quadrant der B-H-
Schleife gesättigt ist, wie es in einem Drossel-Magnetkern
für Magnetverstärker der Fall ist, das Ergebnis der Messung
des Magnetkernverlustes, das sich mit der Änderungsrate des
magnetischen Flusses ändert, in einem hohen Maß von den
Meßbedingungen abhängt. Folglich ist das herkömmliche Verfahren,
obwohl zum Vergleich von Eigenschaften brauchbar,
nicht direkt bei der Konstruktion von tatsächlichen sättigbaren
Drosseln anwendbar. Die Entwicklung und Konstruktion
eines Magnetverstärkers mit einer sättigbaren Drossel, die
schwierig ist, wurde unvermeidlich von empirischen Techniken
begleitet, mit dem Ergebnis, daß die Konstruktion umständlich
ist und daß es unmöglich ist, eine zufriedenstellende
Qualitätskontrolle und insbesondere eine Annahmeprüfung des
sättigbaren Drosselkernes auszuführen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System
zum Messen des Magnetkernverlustes zu schaffen, bei dem die
Meßbedingungen berücksichtigt sind und die oben angegebenen
Nachteile vermieden werden, wobei die Meßergebnisse unmittelbar
bei der Konstruktion tatsächlicher sättigbarer
Drosseln anwendbar sein soll.
Erfindungsgemäß wurde ein Verfahren zum Messen der Wechselstrom-
Magneteigenschaften zur Feststellung des Magnetkernverlustes
eines Magnetverstärkers geschaffen, bei dem die
Nachteile des CMC-Verfahren genannten Standes der Technik
vermieden werden, und wobei die Änderungsrate der magnetischen
Flußdichte durch eine Rechteckwellenansteuerung definiert
wird, wodurch die Messung des Magnetkernverlustes
direkt auf die Konstruktion realer sättigbarer Drosseln
anwendbar ist, wobei die Meßbedingungen berücksichtigt sind.
Es wurde somit ein Verfahren zum Messen der Wechselstrom-
Magneteigenschaften zur Feststellung des Magnetkernverlustes
beim Betrieb eines Magnetverstärkers mit Rechteckwellenansteuerung
geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
der Verlust des Magnetkernes unter Festlegung der Änderungsrate
der Magnetflußdichte gemessen wird. Es ist besonders
wichtig, die Änderungsrate der magnetischen Flußdichte
während der Ansteuerperiode zu definieren.
Das erfindungsgemäße Meßverfahren ist eine Verbesserung des
bekannten CMC-Verfahrens, bei dem eine Rechteckwellenansteuerung
angewendet wird und das demnach als "RCMC-Verfahren"
bezeichnet werden soll. Die für diesen Zweck verwendete
Rechteckwelle ist dabei wesentlich, wobei geringe
Abweichungen in der Wellenform keine wesentlichen Auswirkungen
haben.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
RCMC-Verfahrens näher beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Meßschaltung für das erfindungsgemäße
Meßverfahren. In dieser Schaltung weist der
Magnetkern 2 eine zweite Detektorspule 18 auf, die mit einer
Impulsdauerfeststellungsschaltung 19 verbunden ist. Die
Impulsdauerfeststellungsschaltung 19 stellt die Dauer (Tb in
Fig. 12) der Ansteuerperiode der in der zweiten Detektorspule
18 induzierten Spannung fest und erzeugt ein Steuersignal
für den unipolaren Rechteckwellengenerator 9 und die
einstellbare Gleichstromquelle 10 derart, daß die Änderungsrate
Δ Bcm/Tb der magnetischen Flußdichte während der Ansteuerperiode
konstant wird, wodurch es möglich wird, die
Abhängigkeit des Magnetkernverlustes Pc vom Betrag Δ Bcm der
Betriebs-Magnetflußdichte während des Nebenschleifenbetriebs
mit Δ Bcm/Tb als Parameter zu messen, wobei sich der erste
Quadrant der B-H-Kurve des Magnetkernes 2 in einem Sättigungsbereich
befindet. Die Arbeitsweise der anderen Teile
dieser Schaltung ist ähnlich der Arbeitsweise der in der
Fig. 10 gezeigten Meßschaltung. Die Änderungsrate des Magnetflusses
während der Rückstellperiode ist in der Fig. 17
gezeigt. Die Änderungsrate ist jeweils für die Konstantstromrückstellung
(A), die Gleichstromrückstellung (B) und
die S-Typ-Rückstellung (C) verschieden, weshalb der Magnetkernverlust
auch von den jeweiligen Rückstellbedingungen
abhängt, die durch entsprechendes Einstellen der Gleichstromquelle
10 und der Steuerschaltungs-Impedanz 11 steuerbar
sind.
Die Konstantstromrückstellung, die Gleichstromrückstellung
und die S-Typ-Rückstellung sind Bezeichnungen nach der Art
des Rückstellens oder Rückmagnetisierens eines Magnetverstärkers.
Die Konstantstromrückstellung ist definiert als
eine Rückstellung unter Konstantstrombedingungen, die
Gleichstromrückstellung als eine Rückstellung unter Gleichspannung
(auch Konstantspannungsrückstellung genannt) und
die S-Typ-Rückstellung als eine Einstellung gegen freie
Magnetisierungsbedingungen. Einzelheiten sind in "Magnetic
Application Engineering" von Murakami, Seiten 26 bis 32,
veröffentlicht von Asakura Shoten 1984, und im "Technological
Report of the Institute of Electrical Engineers of
Japan" Nr. 47, 1961, Seiten 13 bis 18 beschrieben.
In der Fig. 14 werden Meßdaten (ausgezogene Linien) der Abhängigkeit
des Magnetkernverlustes Pc eines amorphen Co-Kernes
von der magnetischen Flußdichte Δ Bcm während der Konstantstromrückstellung
mit einer Frequenz f von 100 kHz und
einem Tastverhältnis D von 0,5 nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren mit Meßdaten von bekannten Verfahren verglichen,
wobei die Änderungsrate Δ Bcm/Tb der magnetischen Flußdichte
während der Ansteuerperiode als Parameter dient. Die Kurve
für das bekannte Verfahren 1 ist das Meßergebnis bei einer
bipolaren Rechteckwellenansteuerung gemäß Fig. 7, und die
Kurven der bekannten Verfahren 2 und 3 zeigen Ergebnisse,
die mit der in der Fig. 10 dargestellten Meßschaltung erhalten
werden. Bei dem bekannten Verfahren 3 wird ein nicht
induktiver Lastwiderstand 17 verwendet, der sechsmal größer
ist als der bei dem bekannten Verfahren 2. Wie aus der Fig. 14
hervorgeht, ist die Kurve für das bekannte Verfahren 1
sehr verschieden von der Kurve für den Magnetkernverlust des
sättigbaren Drosselmagnetkernes beim tatsächlichen Betrieb
eines Magnetverstärkers. Bei den bekannten Verfahren 2 und 3
hängen die Meßergebnisse stark von den Meßbedingungen ab,
wobei es sehr schwierig ist, die Meßbedingungen eindeutig
festzulegen. Die bekannten Verfahren 1 bis 3 können daher
nicht für die Konstruktion einer tatsächlichen sättigbaren
Drossel angewendet werden. Demgegenüber ist der erfindungsgemäß
gemessene Magnetkernverlust Pc brauchbar, wobei die
Änderungsrate Δ Bcm/Tb während der Ansteuerperiode einen
Parameter darstellt. Ein Vergleich der Abhängigkeit des
Magnetkernverlustes Pc/f vom Betrag der magnetischen Flußdichte
Δ Bcm pro Zyklus mit Δ Bcm/Tb als Parameter zeigt
ebenfalls (Fig. 15), daß die Meßergebnisse trotz mancher
Abweichungen im wesentlichen konstant sind, wenn Δ Bcm/Tb
anstelle der Frequenz f als Parameter verwendet wird. Die
Fig. 16 zeigt die Abhängigkeit des Magnetkernverlustes Pc/f
von der Änderungsrate Δ Bm/Tb der magnetischen Flußdichte
während der Ansteuerperiode mit einem nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren gemessenen Δ Bcm als Parameter. Die Meßdaten
der Fig. 14 bis 16 basieren auf definierten Erregungsbedingungen
für den Magnetkern, weshalb eine direkte Anwendung
davon bei der Konstruktion tatsächlicher sättigbarer
Drosseln möglich ist.
Die Fig. 2 zeigt den Aufbau für ein Meßverfahren nach einem
weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Schaltung
ist die Ansteuerwicklung 6 des Magnetkerns 2 mit der
Funktion einer Einstellspule versehen, und der Betrieb davon
ist ähnlich zu dem der Fig. 1.
Wenn eine Messung mit einer konstanten Änderungsrate der
magnetischen Flußdichte bei einem Rückstellstrom von Null
vorgenommen wird, ist es bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren
möglich, Meßdaten für den Magnetkernverlust zu erhalten,
die direkt bei der Konstruktion eines Transformators
für einen Konverter oder einem Zeilentransformator angewendet
werden können.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren (dem RCMC-Verfahren)
kann somit eine Messung des Magnetkernsverlustes auch in dem
Fall erfolgen, bei dem sich nur der erste Quadrant einer von
einem sättigbaren Drosselmagnetkern für einen Magnetverstärker
in einer Nebenschleife beschriebenen B-H-Schleife in
einem gesättigten Bereich befindet, wobei die Meßbedingungen
genau definiert sind, im Gegensatz zum herkömmlichen CMC-
Verfahren. Des weiteren ist es möglich, Meßergebnisse für
den Magnetkernverlust zu erhalten, die direkt bei der Konstruktion
tatsächlicher sättigbarer Drosseln anwendbar sind.
So können die Meßergebnisse für den Magnetkernverlust, die
erfindungsgemäß erhalten werden, direkt für die Konstruktion
eines Transformators für einen Wechselrichter oder eines
Zeilentransformators angewendet werden.
Claims (6)
1. Verfahren zur Messung von Wechselstrom-Magneteigenschaften
zur Feststellung Magnetkernverlusten eines Magnetverstärkers,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Magnetkernverlust (Pc/f) unter Festlegung einer Änderungsrate
( Δ Bcm/Tb) der magnetischen Flußdichte gemessen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Festlegung der Änderungsrate
( Δ Bcm/Tb) der magnetischen Flußdichte die Dauer festgestellt
wird, während der in einer Ansteuerperiode eine Spannung in
einer um einen Magnetkern (2) gewickelten Spule induziert
wird, und daß diese Dauer durch eine Eingangspannung, einen
Rückstellstrom und einen Lastwiderstand gesteuert wird,
wodurch der Magnetkernverlust gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Magnetkernverlust (Pc/f) durch
Festlegen der Änderungsrate ( Δ Bcm/Tb) der magnetischen Flußdichte
während der Ansteuerperiode gemessen wird.
4. System zur Messung von Wechselstrom-Magneteigenschaften,
dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische
Verlust eines Magnetverstärkers unter Festlegung der
Änderungsrate der magnetischen Flußdichte bei Rechteckwellenansteuerung
gemessen wird.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Magnetkernverlust (Pc/f) durch Festlegen
der Änderungsrate ( Δ Bcm/Tb) der magnetischen Flußdichte
während der Ansteuerperiode gemessen wird.
6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Festlegung der Änderungsrate
( Δ Bcm/Tb) der magnetischen Flußdichte während der Ansteuerperiode
die Dauer festgestellt wird, während der in einer
Wicklung auf einem Magnetkern (2) während der Ansteuerperiode
eine Spannung induziert wird, und die festgestellte
Dauer durch eine Eingangsspannung, einen Rückstellstrom und
einen Lastwiderstand gesteuert wird, wodurch der
Magnetkernverlust gemessen wird.
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