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Anordnung zur Anzeige oder Aufzeichnung gewünschter Punkte der Hysteresisschleife
Zur Beurteilung der Verwendbarkeit eines magnetischen Werkstoffes genügt im allgemeinen
die Kenntnis gewisser Punkte der Hysteresisschleife des Materials. Aus dieser Erkenntnis
heraus hat man vorgeschlagen, die Hysteresiskurve einer eisengeschlossenen Probe
mit Hilfe eines Kathodenstrahloszillographen darzustellen, in der Weise, daß der
Kathodenstrahl in der einen Richtung in Abhängigkeit von dem Primärstrom der Probe
und in der anderen senkrecht dazu liegenden Richtung in Abhängigkeit von der Sekundärspannung
der Probe abgelenkt wird. Diese Anordnung, dis bei Verwendung von 5operiodigem Wechselstrom
zur Probenerregung ein stehendes Bild der Hysteresisschleife wiedergibt, hat eine
Reihe von Nachteilen, die sie besonders für genaue Messungen weniger zweckmäßig
erscheinen lassen. Zunächst einmal ist der Energiebedarf für die Stromablenkungsspulen
verhältnismäßig groß, so daß sich eine unerwünschte Belastung des Primärkreises
daraus ergibt. Außerdem genügt die von der Sekundärwicklung erzeugte Spannung nicht
als Ablenkungsspannung für den Strahl, so daß es der Hinzufügung eines Verstärkers
bedarf. Dessen Verstärkungsgrad ist aber von den Daten und den während der Gebrauchsdauer
sich ergebenden Änderungen der Röhre, ferner von der Anodenspannung der Röhre abhängig,
so daß die Empfindlichkeit der Strahlablenkung in der einen Richtung entweder jeweils
besonders nachgeeicht werden muß, was erhebliche Schwierigkeiten verursacht, oder
von vornherein als inkonstant angesehen werden muß. Abgesehen davon ist auch der
von dem Lichtpunkt eines Kathodenstrahlrohres geschriebene Linienzug verhältnismäßig
breit, so daß sich schon aus diesem Grunde genaue Messungen nicht durchführen lassen.
Ein weiterer mit der Meßgenanigkeit nicht in Zusammenhang stehender Nachteil besteht
in der unvermeidlichen Verwendung hoher Spannungen für das Kathodenstrahlrohr.
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Die oben angeführten Nachteile lassen sich vermeiden, wenn man sich'erfindungsgemäß
eines Koordinatenanzeige- bzw. Schreibgerätes bedient, bei welchem zwei Spiegelgalvanometer
mit ihren Spiegelachsen senkrecht zueinander angeordnet sind. Ein nacheinander über
beide Spiegel verlaufender Lichtstrahl wird somit von den Spiegeln in zwei senkrecht
zueinander gerichteten Ebenen ausgelenkt und kann auf einer Flächenskala-die Beziehung
der beiden die Spiegelstellung beeinflussenden Werte zueinander zur Darstellung
bringen. Die Meßschleifen eines solchen Anzeige-oder Schreibgerätes werden erfindungsgemäß
mit dem Primär- bzw. Sekundärkreis einer Probe des magnetischen Materials derart
verbunden, daß der eine Spiegel entsprechend
der momentanen Stärke
des Erregerstromes, der andere Spiegel entsprechend der momentanen Stärke des Flusses
zum Ausschlag ge= bracht wird. Da der Fluß nicht unmittelbar,', erfaßt werden kann,
wird erfindungsgeiriä5'-_ an seiner Stelle die induzierte Spannung ge' messen. Da
aber Fluß und Sekundärspannung um. go° gegeneinander phasenverschoben sind, werden
als den Momentanwerten des Stromes zugeordnet gemessen die um go° in der Phase voraus
verschobenen Werte der induzierten Sekundärspannung. Dieser Ersatz der Momentanwerte
des Flusses durch diejenigen der induzierten Spannung ist bei sinusförmigem Verlauf
der Spannung unbedenklich, da in diesem Fall auch der Fluß sich sinusförmig ändert.
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Um die Momentanwerte des Stromes bzw. der induzierten Spannung zu
erfassen, kann man sich beliebiger bekannter Anordnungen bedienen. Man kann z. B.
Joubertsche Scheiben verwenden. Man kann an deren Stelle Schwingkontaktsynchronschalter
mit Fremderregung benutzen. Man kann aber z. B. auch fremdgesteuerte Trockengleichrichter
anwenden.
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Um- gewünschte Punkte der Hysteresisschleife zur Darstellung zu bringen,
muß der gesamte Kurvenbereich, d. h. eine volle Phase des erregenden Wechselstromes,
abgetastet werden können. Zu diesem Zweck wird ein üblicher Phasenschieber mit einem
Bereich von 36o° angewendet, von dem aus bei Verwendung Joubertscher Scheiben ein
Synchronmotor gespeist wird. Bei Verwendung fremdgesteuerter Schwing- oder ruhender
Gleichrichter wird die Erregerspannung dieser Gleichrichter aus dem Phasenschieber
entnommen, und zwar werden zwei um go° gegeneinander phasenverschobene Spannungen
abgenommen in einer solchen Schaltung, daß bei beliebiger Drehung des Phasenschiebers
die relative Phasenlage der beiden aus dem Phasenschieber entnommenen Erregerspannungen
aufrechterhalten bleibt.
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Zur Klärung des oben angeführten ist in der Zeichnung zunächst einmal
in der Fig. i der Zusammenhang von Erregerstrom, magnetischem Fluß und induzierter
Spannung dargestellt. Der ausgezogene Wellenzug stellt den Erregerstrom dar. Der
gestrichelte Wellenzug ist der Fluß im Prüfkörper, der phasengleich mit dem Erregerstrom
liegt, und der punktstrichgezeichnete Wellenzug ist die induzierte Sekundärspannung,
die um go° hinter dem Fluß nacheilt. Da bei Sinusform die Wellenzüge von Fluß und
Spannung einander ähnlich sind, kann der Fluß durch die unmittelbar meßbare Spannung
ersetzt werden. Zu dem Spitzenwert des Stromes gehört demnach jeweils der Spitzenwert
der induzierten Spannung. Wenn man an dem mit A bezeichneten Punkt, an welchem der
Fluß und, wenn man nach vorstehendem an Stelle des Flusses die Spannung setzt, auch
die :Spannung durch Null geht, den Momentan-"vert des Stromes bestimmt, dann entspricht
dieser der Koerzitivkraft. Am Punkt B dagegen, wo der Strom bereits auf Null abgesunken
ist, entspricht der gemessene Spannungswert der Remanenz. Dieselben Werte lassen
sich aus den Schnittpunkten der Hysteresiskurve mit der Ordinaten- bzw. Abszissenachse
abgreifen. Will man also z. B lediglich diese Werte bestimmen, dann braucht man
lediglich den Phasenschieber so einzustellen, daß im zuerst behandelten Fall der
Momentanwert der induzierten Spannung und in dem an zweiter Stelle behandelten der
Momentanwert des Stromes Null wird. Die andere Ordinate zeigt dann jeweils den Wert
von Koerzitivkraft bzw. Remanenz an.
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Fig.2 zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Anordnung. Mit
i ist die Schreibfläche bzw. Schaufläche bezeichnet. 2 und 3 sind die Schleifen
und Spiegel der beiden Galvanometer. q. ist die Lichtquelle, won der ein scharf
begrenzter Strahl über die beiden Spiegel 2 und 3 auf die Schreibfläche i fällt.
5 ist die Eisenprobe. 6 ist die Primär-und f die Sekundärwicklung dieser Probe.
Die Primärwicklung 6 ist an die Sekundärseite eines Transformators 8 angeschlossen,
dessen Sekundärspannung beliebig eingestellt werden kann. g ist das primäre und
iö das sekundäre Windungssystem eines Drehtransformators. Auf der Sekundärseite
sind zwei um go° gegeneinander verschobene Phasen abgezweigt, die zur Erregung zweier
fremdgesteuerter Synchronschalteranordnungen i i und 12 dienen. Die Synchronschalteranordnung
i i steuert die Verbindung zwischen dem primären Stromkreis 6 und der Meßschleife
3 derart, daß aus jeder Phase dieselben Momentanwerte herausgegriffen werden. Ebenso
steuert die Synchronschalteranordnung 12 den Sekundärkreis 7 der Probe, jedoch mit
dem Unterschied, daß die herausgegriffenen Momentanwerte um genau go° in der Phase
verschoben sind gegenüber dem Momentanwert des Stromes. Der Nullpunkt des Koordinatensystems
auf der Fläche i ist gegeben durch den Lichtpunkt, der von den nichterregten Galvanometersystemen
2 und 3 auf die z. B. zweckmäßig als Mattscheibe ausgebildete Schaufläche geworfen
wird. Zur Einstellung der gewünschten Empfindlichkeit bzw. einer gewünschten Induktion
dient der Regeltransformator B. Durch die Zahl der auf dem Prüfkörper 5 angeordneten
Windungen 6 und 7 kann der Meßbereich der Anordnung beliebig eingestellt werden.