DE750418C - Verfahren zur punktweisen Aufnahme der Aufnahme der von hoher Saettigung ausgehendendynamischen Magnetisierungskennlinie - Google Patents

Verfahren zur punktweisen Aufnahme der Aufnahme der von hoher Saettigung ausgehendendynamischen Magnetisierungskennlinie

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DE750418C
DE750418C DE1941750418D DE750418DD DE750418C DE 750418 C DE750418 C DE 750418C DE 1941750418 D DE1941750418 D DE 1941750418D DE 750418D D DE750418D D DE 750418DD DE 750418 C DE750418 C DE 750418C
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Floris Dr-Ing Koppelmann
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    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/14Measuring or plotting hysteresis curves

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Description

  • Verfahren zur punktweisen Aufnahme der von hoher Sättigung ausgehenden dynamischen Magnetisierungskennlinie Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur punktweisen Aufnahme der von hoher Sättigung ausgehenden dynamischen Magnetisierungskennlinie magnetisch hochwertiger Metalle bei hoher Feldänderungsgeschwindigkeit. Das Verfahren kann vorzugsweise zur Untersuchung von solchen Magnetkernen verwendet werden, die aus spiralig flach übereinandergewickelten Lagen dünnen Metallbandes bestehen, und zwar aus einer Magnetlegierung, deren Kennlinie im ungesättigten Gebiet bei verhältnismäßig geringer Koerzitivkraft nur .wenig gegen die Fluß achse geneigt ist, an den Übergangsstellen in die gesättigten Gebiete scharfe Sättigungsknicke aufweist und in den gesättigten Gebieten nahezu parallel zur Erregerachse verläuft, z. B. Eisennickellegierungen mit 50 °1O Nickel und Eisensiliziumlegierungen mit 78% Silizium. Derartige Magnetkennlinien sind in Fig. I der Zeichnung beispielsweise dargestellt und mit a und b bezeichnet.
  • Drosselspulen, die mit einem derartigen Magnetkern ausgestattet sind, rufen, wenn sie an eine sinusförmige Wechselspannung U gelegt werden und so bemessen sind, daß sie unter den Scheitelwert des hierbei entstehenden Stromes J hochgesättigt sind und sich nur bei sehr kleinen Stromwerten in der Nähe des Stromnullwertes entsättigen eine aus Fig. 2 ersichtliche vorübergehende Aliflachung der Stroinkurve J hervor, die als stromschwache Pause bezeichnet werden kann und vorzugsweise zur Erleichterung von Schaltvorgängen, insbesondere bei Umformern mit mechanisch bewegten Kontakten, verwendet wird. Die Dauer der stromschwachen Pause d t ergibt sich hierbei bekanntlich aus dem Zeitintegral der Spannung U, das zur Ummagnetisiermig des Drosselkerns vom positiven Wert der Sättigungsinduktion + Bs auf den gleich großen negativen Induktionswert - B1 erforderlich ist. Zwecks vereinfachter rechnerischer Behandlung wird der Wert at vorteilhaft stets auf den Scheitelwert der Spannung bezogen.
  • In Fig. 2 ist das genannte Spannungsintegral als schraffierte Fläche dargestellt. Wird die Windungszahl der Drossel mit w1 und der Kernquerschnitt mit q sowie der Effektivwert der Wechselspannung mit U bezeichnet, so ergibt sich die Dauer der stromschwachen Pause zu Während der Dauer der stromschwachen Pause liegt praktisch die gesamte Spannung des Stromkreises an der Sättigungsdrossel, da deren Induktivität in dieser Zeit um mehrere Größei;iordnungen höher ist als während des übrigen Teiles der Wechselstromhalbwelle.
  • Die Lage des abgeflachten Teiles der Stromkurve kann. wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist, durch eine Vormagnetisierung, beispielsweise mittels eines Gleichstromes iv. gegenüber der Nullinie gehoben oder gesenkt werden. Der Vormagnetisierungsstrom kann entweder unmittelbar der Hauptwicklung der Drossel zugeführt oder durch eine zusätzlich auf dem Magnetkern angebrachte Etormagnetisierungswicklung geschickt werden.
  • Die Älessung mit einem Schleifenoszillographen versagt für kleine Ummagnetisierungszeiten wegen der geringen Eigenfrequenz der Schleifen, da für, den erwähnten Verwendungszweck der genaue Verlauf der Hvsteresisschleife bis zur absoluten Sättigung bei Ummagnetisierungszeiten von 3 # 10-3 bis 10-4 Sek. durch Messung bekannt sein muß.
  • Mit einem Elektronenstrahloszillographen läßt sich der zeitliche Verlauf der Spannung am Magnetkern und, durch elektrische Integration, der Verlauf der Induktion zwar einfach messen dagegen bietet hier die gleichzeitige AIessung der gerade bei gut geeigneten Magnetkernen sehr kleinen Magn etisierungsströme Schwierigkeiten. Das Siemens-Ferrometer versagt wegen der Toleranz in der Schaltzeit der bei ihm verwendeten Schwing gleichrichter. Die bierdureh bedingten Fehler werden um so größer, je schärfer der Sättigungsknick des Magnetkerns ist, d. h. je besser sich der Kern für die oben beispielsweise angegebenen Zwecke eignet.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Gedanken, die magnetische Feldstärke des Prüflings periodisch, z. B. fünfzigmal in der Sekunde, mit bestimmter, wohl definierter Geschwindigkeit von einem festen hohen Wert H um einen veränderlichen, genau meßbaren Betrag @H zu verringern. Erfindungsgemäß werden hierzu in der Kurve eines von einer Wechselspannung gelieferten Erregerwechselstroms, durch dessen Höchstwert der l'rüfling gesättigt wird, die Meßpunkte durch Überlagerung eines konstanten, jedoch regelbaren Gleichstroms markiert, indem der Verlauf der Wechselstromkurve unstetig geändert wird, wenn der durch den überlagerten Gleichstrom bedingte Meßwert erreicht ist.
  • Der Höchstwert des Wechselstroms und der überlagerte Gleichstromwert können mit bekannten Mitteln genau gemessen werden, ebenso die Flußänderung. z. B. mittels eines Elektronenstrahloszillographen. Die von letzterem aufgenommene Kurve der Prüflingsspannung zeigt hierbei eine Marke, die dem überlagerten Gleichstromwert und damit dem Meßwert entspricht.
  • In Fig. 3 ist als Beispiel eine Anordnung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, die besonders einfach zu handhaben und daher zur Durchführung von Serienprüfungen geeignet ist. Die Fig. 4 und 5 enthalten Teile von Strom- und Spannungskurven zur Erläuterung des Meßverfahrens und seiner Auswertung. Die Fig. 6 und 7 zeigen das Schaltschema einer verbesserten Meßanordnung bzw. einen Teil der Meßanordnung mit einer Abänderung.
  • Nach Fig. 3 trägt der Prüfling 10 eine Wicklung 11 mit der Windungszahl w1, die von einem Transformator 12 über eine regelbare. Luftdrossel 13 und Entladungsrohr 14 mit Wechselstrom von 50 Hertz beschickt wird. Das Entladungsrohr 14 läßt beispielsweise nur die positiven Halbwellen des Wechselstroms fließen und unterbricht diese jedesmal im Nulldurchgang am Ende der Fall, welle. Die magnetische Feldstärke im Prüfling ändert sich also periodisch von einem Wert 1' Jmax auf den Wert Sull. wenn I die Länge des Kraftlinienweges im Prüfling und Jmax der Scheitelwert des Wechselstroms ist.
  • Wird gleichzeitig die Wicklung 11 über eine Glättungsdrossel 15 von sehr großer Induktivität mit konstantem Gleichstrom Jgl erregt. so ändert sich die magnetische Feldstärke des Ringkerns von dem Wert w1/l (Jmax # Jgl) auf # w1/l Jgl. Der Wert w1/l Jmax ist so groß zu wählen, daß der Prüfling hei der Feldstärke w1/l (Jmax @@ Jgl) noch vollständig gesättigt ist, d. h. die Feldstärke Bmax (Fig. 1) aufweist. Wenn die Magnetisierungskennlinie des Prüflings in den gesättigten Gebieten auch bei höheren Feldstärken in der Größenordnung der dreißigfachen Sättigungsfeldstärke noch merklich gegen die Erregerachse geneigt ist (man spricht dann von schleichender Sättigung), so empfiehlt es sich, für verschiedene Meßpunkte die Summe # J des Gleichstromwertes und des Scheitelwertes des Wechselstroms und damit den Ausgangswert von feldstärke und Induktion konstant zu halten.
  • Dies könnte beispielsweise dadurch geschehen. daß die Höhe der Wechselspannung am Transformator 12 geändert wird. Hierdurch wird allerdings auch die Ummagnetisierungszeit #t geringfügig verändert. Vorteilhafter ist es daher, bei gleichbleibender Wechselspannung den Wechselstrompfad für versclliedene Meßpunkte zu verschiedenen Zeitpunkten zu schließen. Hierzu kann beispielsweise ein Drebtrausformator 22 dienen, der von einem zum Prüfwechselstrom synchronen Drehstrom erregt wird, und dessen Sekundärteil über einen Widerstand 23 am Gitter des Entladungsrohrs 14 liegt.
  • Endlich kann der Scheitellvert des Wechselstroms für verschiedene Meßpunkte auch durch Veränderung des Widerstandswertes des Prüfstromkreises, beispielsweise durch Regelung der Drossel 13 verschieden eingestellt werden.
  • Statt durch eine gemeinsame Spule II, in der sich Wechselstrom und Gleichstrom unmittelbar iiberlagern, können diese bei den Ströme auch in getrennten Spulen fließen, die auf dem Prüfling untergebracht sind derart. -daß sich die von ihnen erregten Magnetfelder im Prüfling überlagern.
  • Fig. 4 enthält einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 am Ende einer Halbwelle des Wechselstroms J. wobei der Deutlichkeit wegen die Kurve der Spannung U nach oben umgeklappt ist. Angenommen, es solle der Meßpunkt X der Kurve a in Fig. I aufgenommen werden. Der zugehörigen Feldstärke Hx entspreche ein überlagerter Gleichstrom Jgl = ivx, der der vorangegangenen Wechselstromhalbwelle entgegengerichtet ist.
  • Seine Wirkung kann in Fig. 4 so dargestellt werden, als ob die Abszissenachse aus ihrer ursprünglichen Lage um den Betrag ivx nach unten verschoben ist. Die ursprüngliche Abszissenachse stellt dann wie vorher die Nulllinie der Gesamterregung dar. Unterhalb dieser Nullinie tritt im Zeitpunkt t0 die sprunghafte Entsättigung des Prüflings ein. Die Kurve des Wechselstroms 1 verläuft dann weiter mit einer entsprechend der erhöhten Induktivität der Prüfspule verringerten Neigung und schneidet die verlagerte Abszissenachse im Zeitpunkt tx. In diesem Zeitpunkt hat der Wechselstrom J seinen Nullwert erreicht. Er würde nun nach der gestrichelten Linie mit negativen Augenblickswerten weiter verlaufen, wenn er nicht im Augenblick tx durch das Entladungsrohr 14 unterbrochen werden würde. Die Drosselspannung UD nimmt hierbei den in Fig. 4 eingezeichneten Verlauf. Sie ändert sich bei hohen Augenblickswerten des Stromes J entsprechend der geringen Induktionsanderung nur wenig, springt jedoch im Entsättigungsaugenblick t0 auf praktisch den vollen Wert der Spannung U an und behält diesen Wert, bis sie im Unterbrechungsaugenblick tx wieder verschwindet.
  • Die in Fig. 4 schraffierte Fläche unter der Spannungskurve UD stellt dann das zur Entmagnetisierung bis zum Punkte X aufgewendete Spannungsintegral dar, das der Feldänderung #B proportional ist.
  • Dieses Spannungszeitintegral kann in besonders einfacher Weise mittels eines Elektrodynamometers gemessen werden, dessen Stromspule periodisch während des zur Messung ausnutzbaren Teiles der Wechselstromhalbwelle von einem Hilfsgleichstrom durchflossen wird. Nach Fig. 3 wird dazu die Spannungsspule eines Wattmeters 18 an eine eng auf den Prüfling 11 aufgebrachte Meßwicklung 24 mit der Windungszahl w2 gelegt.
  • Die Stromspule des Wattmeters 18 liegt über ein Entladungsrohr 19 und einen induktionsarmen Widerstand 30 an einer konstanten Gleichspannung. Das Entladungsrohr 19 wird über einen Drehtransformator 3I durch einen Spannungsstoß in dem Augenblick gezündet, in dem der Magnetisierungsstrom seinen höchsten Wert Jmax hat. Zu diesem Zweck wird der von einer angezapften Gleichstrombatterie 25 von etwa 30 Volt über einen Widerstand 26 gelieferten Gittervorspannung des Entladungsrohrs 19 eine in der Wicklung 27 erzeugte Spannung überlagert. Die Wicklung 27 befindet sich auf einem Magnetkern 32, der ähnliche Eigenschaften hat wie der Prüfling und von dem mit synchronem Drehstrom gespeisten Drehtranstormator 31 über eine Drossel 28 durch eine zweite Wicklung 29 erregt wird. Damit gerade der Wert Jmax bei der Zündung des Entladungsrohrs 19 erfaßt wird, ist der Drehtransformator 31 so einzustellen, daß das Wattmeter 18 einen möglichst großen Ausschlag zeigt.
  • Von besonders großer Bedeutung ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich. die genaue Erfassung des lUrltèrbrechungsaugenblicks tx im Augenblick des Stromnulldurchgangs. Im gleichen Augenblick muß auch der Strom, in der Stromspule des Wattmeters gelöscht werden.
  • Dies besorgt ein den Kondensator 34 und ein Entladungsrohr 33 enthaltender Löschkreis.
  • Der Kondensator 34 führt eine Wechselspannung (im vorliegenden Fall mit überlagerter Gleichspannung), herrührend von einem Transformator 35. Die Phasenlage dieser Wechselspannung ist so zu wählen, daß sie im Augenblick der Zündung des Entladungsrohrs 33 annähernd ihren Scheitelwert hat.
  • Die Gitterspannung des Entladungsrohrs 33 wird vorteilhaft durch die gleiche Einrichtung beeinflußt, welche die unstetige Änderung des Prüfwechselstroms herbeiführt, beispielsweise von der Sperrspannung am Entladungsrohr 14, das den Prüfwechselstrom J im Nulldurchgang unterbricht. Diese Sperrspannung wird dem Steuergitter des Entladungsrohrs 33 über einen Umschalter 36 und einen Widerstand 41 zugeführt und zündet dieses somit in dem Augenblick, in dem die Feldänderung in der Prüfwicklung 11 gerade beendet ist. Im gleichen Augenblick entlädt sich der Rondensator 34 über die Entladungsrohre 33 und 19 und bringt den Wattmeterstrom Jh zum Verschs-inden. Der Hilfsstrom Jh kann mit dem Strommesser 42 überwacht werden.
  • Die dem Prüfling 10 überlagerte Gleichstromerregung Jgl wird mit dem Strommesser i6 gemessen und mit dem Widerstand 17 und einem Stromwender 43 eingestellt. Der Höchstwert des Wechselstroms läßt sich durch Umlegen eines Schalters 38 im Wattmeterspannungspfad auf eine Gegen induktivität 39 messen, deren Spannung einen proportionalen Strom durch die Wattmeterspannungsspule treibt. Das Wattmeter 18 integriert diesen Strom während der Zeitspanne, in der er von seinem Höchstwert bis auf den Nullwert sinkt, zeigt also einen dem Höchstwert proportionalen Wert an.
  • Wie bei Prüflingen mit schleichender Sättigung der Ausgangszustand des Prüflings, d. h. der obere Grenzwert der Sättigung für verschiedene NIeßpunkte konstant gehalten werden kann. indem der Zündzeitpunkt des Entladungsrohrs 14 mittels des Drehtransformators 22 verstellt wird, sei an Hand der Stromkurven in Fig. 5 erläutert, Bei der Einstellung Jgl = 0 (H = 0, iv = 0) nehme die in der Prüfspule fließende Wechselstromh albwelle den mit Jo bezeichneten Verlauf. Sie wird im Zeitpunkt t0 unterbrochen, wobei der Prüfling praktisch noch gesättigt ist. Infolgedessen steigt der Strom bei der folgenden Zündung im Augenblick t20 sofort steil an. Ist dagegen der Prüfling mittels eines Stroms Jgl = -ivy entgegen der magnetisierenden Wechselstromhalbwelle so vorerregt, daß im Grenzfall der Wechselstrom seinen Nullwert erst erreicht, nachdem der Prüfling sich entsättigt und in entgegengesetzter Richtung wieder gesättigt hat, so muß der Prüfwechselstrom kurz nach der erneuten Zündung zunächst auch wieder die stromschwache Pause durchlaufen. Er würde daher, wenn der ursprüngliche Zündzeitpunkt t20 beibehalten wird, erst zu einem späteren Zeitpunkt steil ansteigen können und infolgedessen den ursprünglichen Höchstwert gar nicht erreichen.
  • Er soll aber tatsächlich sogar einen um den Betrag ivy größeren Höchstwert erreichen.
  • Sein Zündzeitpunkt muß daher auf den Zeitpunkt tzy vorverlegt werden, damit der Strom nunmehr nach der Kurve Jy verläuft. Umgekehrt würde, wenn dieser Zündzeitpunkt auch bei einem Vormagnetisierungsstrom Jgl = iv = 0 beibehalten wird, der Strom nach der gestrichelt eingezeichneten Kurve J0' verlaufen und somit einen größeren Höchst-Wert entsprechend einem höheren Ausgangswert der Induktion erreichen. In Fig. 5 sind die Verhältnisse etwas übertrieben dargestellt, in Wirklichkeit sind die Unterschiede infolge des wesentlich kleineren Verhältnisses von Sättigungsstrom zu Höchststrom wesentlich geringer.
  • Die Messung geht so vor sich, daß Jgl von positiven zu negativen Werten geändert wird und zu jedem Wert Jgl der auf Vollausschlag bezogene Wattmeterausschlag x abgelesen wird. Ist f die Frequenz des Magnetisierungsstroms J, so ist (un Nennspannung des Wattmeterspannungspfades, ii: zuzui,Neun strom der N¼ttmeterstromspule).
  • Man erhält auf diese Weise punktweise die in Fig. I mit a-a, bezeichnete Kennlinie, die als sogenannte dynamische Magnetisierungskennlinie bezeichnet wird. Diese enthält in dem Teil a2 eine durch Wirbelströme bedingte Abweichung von der statischen Alagnetisierungskennlinie a. Die Abweichung ist um so größer, je kleiner die Ummagnetisierungszeit #t ist.
  • Zur Ermittlung des Wirbelstromeinflusses kann mit im wesentlichen der gleichen Anordnung die statische Hysteresiskennlinie a-a ermittelt werden, indem das Steuergitter des den Löschstromkreis schließenden Entladungsrohrs 13 auf eine synchrone Hilfswechselspannung mit verstellbarer Phasenlage, die einem Drehtransformator 37 entnommen werden kann, umgeschaltet und damit der Hilfsstromkreis des Meßgeräts zu einem beliebigen auf die Unterbrechung des Prüfwechselstroms folgenden Zeitpunkt unterbrochen wird. Zu diesem Zweck ist der Umschalter 36 umzulegen, so daß dem Gitter des Entladungsrohrs 33 eine aus der Batterie 25 entnommene Vorspannung und eine ihr überlagerte Zündspannung aus dem Drehtransformator 37 zugeführt wi rd.
  • Das beschriebene Meßverfahren hat den Vorzug, daß an die Konstanz der am Prüfling liegenden Wechselspannung keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden.
  • I)ategen muß die Gleichspannung, die den Hilfsstrom Jh liefert, möglichst konstant sein, weil der Ausschlag des Wattmeters proportional Jh ist.
  • Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, den Hilfsstrom JrI aus einer konrstanten unabhängigen Spannungsquelle, z. B. aus einer Batterie (Pufferbatterle am Netz) oder aus einem synchron angetriebenen kleinen Gleichstromgenerator 44 zu beziehen, wie dies aus Fig. 6 beispielsweise ersichtlich ist. Hier ist außerdem für den Transformator 35, mittels dessen der Löschkondensator 34 aufgeladen wird, ein Umschalter 45 vorgesehen, mit dem der Kondensator wahlweise aus einer der drei Phasen eines Drehstromnetzes gespeist werden kann, an dem auch der Transformator 12 liegt. Der Umschalter 45 ist so einzustellen, daß die Spannung am Kondensator 34 im Augenblick der Zündung des Entladungsrohrs 33 möglichst gerade ihren Scheitelwert durchläuft.
  • Damit das Entladungsrohr 33 genau in dem Augenblick gezündet wird, in dem das Entladungsrohr 14 den Prüfwechselstrom unterbricht, in dem also die Spannung der Kathode des Enfladungsrchrs 14 gegenüber der Anode positiv wird, kann eine durch ein Potentiometer 46 einstellbare Gittervorspannung aus einer besonderen Batterie 47 an das Entladungsrohr 33 gelegt werden. Diese wird bei kurzgeschlossenem Entladungsrohr 14 so eingestellt, daß das Entladungsrohr 33 gerade noch nicht von selbst zündet. Die Einstellung ist während einer Meßreihe von Zeit zu Zeit zu überprüfen, da sich die Zündkennlinie des Entladungsrohrs 33 beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur ändern kann.
  • Für den Erregergleichstrom J6t kann gemäß Fig. 3 eine getrennte Wicklung 48 vorgesehen sein. Diese Wicklung muß gleichmäßig über den Umfang des zu prüfenden Magnetkerns 10 verteilt sein. Die Meßgenauigkeit einer derartigen Anordnung ist höher als bei gemeinsamer Benutzung einer einzigen Erregerspule für beide Erregerströme, z. B. nach Fig. 3.
  • Bei Prüflingen, deren Magnetisierungskennlinie im ungesättigten Gebiet beispielsweise nach der gestrichelten Kurve b in Fig. 1 sehr steil verläuft, kann die Meßgenauigkeit dadurch beeinträchtigt werden, daß die Sperrspannung nach dem Erlöschen des Entladungsrohrs 14 nicht sohnell genug ansteigt.
  • In diesem Fall kann der Prüfling periodisch während der Meßzeiten durch einen induktiven Parallelpfad überbrückt werden. Nach Fig. 6 ist eine Luftdrossel 49 über ein Entladungsrohr 50 und eine die Brennspannung Uß dieses Entladungsrohrs bis auf einen geringen Betrag <3U kompensierende Batterie 51 an die Wicklung 48 gelegt. Die Luftdrossel 49 bewirkt eine Verringerung der Neigung der Magnetisierungskennlinie im ungesättigten Gebiet, so daß die Kennlinie statt nach der Kurve b in Fig. I etwa nach der strichpunktiert eingezeichneten Kurve c verläuft. Die Spannung am Entladungsróhr 14 springt daher beim Nullwert des Stroms 1 schneller an, so daß das Entladungsrohr 33 rechtzeitig die erforderliche Zündspannung erhält. Aus der scheinbaren Kennlinien kann die wirkliche Kennlinie b rechnerisch ermittelt werden, wenn die Induktivität L der Drossel 49 und ihr Ohmscher Widerstand R bekannt sind. Die Meßwerte sind dann um folgende Beträge zu verringern: Die Ummagnetisierungsgeschwindigkeit des Prüflings kann mit der Meßanordnung auf folgende Weise ermittelt werden: Das Gitter des Entladungsrohrs 33 wird mit dem Umschalter 36 an den Drehtransformator 37 gelegt. Jgl wird so groß gemacht, daß der Prüfling in jeder Periode vollständig ummagnetisiert wird. Für verschiedene Stellungen des Drehtransformators 37, der eine Grad- und damit-eine Zeitteilung aufweisen muß, können nunmehr die Wattmeterausschläge abgelesen werden, so daß sich eine Kurve B = f (t) ergibt. Die Tangente an diese Kurve stellt die maximale Ummagnetisierungsgeschwindigkeit dar. Wenn die Magnetisierungskennlinie des Prüflings scharfe Sättigungsknicke aufweist und sein Magnetisierungsstrom in den Sättigungspunkten im Verhältnis zum Scheitelwert des Prüfstroms 1 klein ist, so kann angenommen werden, daß die maximale Unimagnetisierungsgeschwindigkeit annähernd während der ganzen Ummagnetisierungszeit vorhanden ist.
  • Bei der Anordnung nach Fig. 3 haben die Widerstände 23, 26 und 41 beispielsweise einen Widerstandswert von I0000 Ohm. Ein weiterer Widerstand 52 hat den gleichen Wert. Außerdem sind zur Vervollständigung der Schaltung Kondensatoren 55 bis 56 vorgesehen, die je einenXapazitätswert von z.B.
  • I ,uF haben. Ein Kontrollinstrument 57 dient zur Überwachung des Prüfwechselstroms J und ein Widerstand 58 zur Korrektur der Phasenlage des Ladestroms des Kondensators 34.
  • In Fig. 6 haben beispielsweise die Widerstände 26 und 41 den Wert von 20000 Ohm, der Widerstand 23 den Wert von 50 000 Ohm und der Kondensator 56 den Wert von 2 µ F.
  • Außerdem sind hier noch zwischen Gitter und Kathode der Entladungsrohre 14 und 19 Kondensatoren 59 und 60 von z. B. je 0,02 µ F vorgesehen. Ein im Gittervorspannungskreis des Entladungsrohrs 33 liegender Kondensator 61 hat beispielsweise einen Wert von 0,05 µ F.
  • In beiden Anordnungen ist das Entladungsrohr 14 beispielsweise für 30/100 Amp. bemessen, die Entladungsrohre 19 und 33 für 10/30 Amp. Der Löschkondensator 34 kann eine Kapazität von 100 µ F haben, wobei zu seiner Ladung eine Spannung von 380 Volt verwendet werden kann. Die Gleichspannung kann für die Anordnung nach Fig. 3 110 Volt, für die Anordnung nach Fig. 6 sowohl für den Erregergleichstrom Jgl als auch für den Hilfsgleichstrom Jh 220 Volt betragen. Die Sekundärspannung der Drehtransformatoren 22, 31 und 37 ist mit 40 Volt angenommen.
  • Damit der durch den Hilfsgleichstrom Jh bedingte Fehler möglichst klein wird, ist ein Wattmeter mit kleiner Nennspannung und großem Widerstand des Spannungspfades zu verwenden, z. B. 1000 Ohm und Vollausschlag bei einer Nennspannung von 3 Volt und cos # = 0,1, wenn # der Phasenverschiebungswinkel zwischen einem an der Stromspule liegenden sinusförmigen Wechselstrom und einer am Spannungspfad liegenden sinusförmigen Wechselspannung ist. Je höher der Wert des Hilfsstroms Jh gewählt wird, um so größer ist die Meßgenauigkeit. Der Fehler nimmt mit zunehmendem Strom quadratisch ab, ebenso mit der Verringerung der Spannung, die aus der Spule 24 dem Spannung pfad des Wattmeters 18 zugeführt wird. Wenn man also mit einem verhältnismäßig kleinen Ausschlag des Wattmeters 18 auskommen kann, so soll die Windungszahl der Spule 24 entsprechend klein gewählt werden. Ein zusätzlicher Vorschaltwiderstand im Wattmeterspannungskreis ist dagegen auf jeden Fall zu vermeiden.
  • Die Ummagnetisierungszeit #t läßt sich durch Wahl der Sekundärspannung des Transformators 12 und der Windungszahl der Prüfspule 11 beliebig wählen. Bei sehr kleinen Ummagnetisierungszeiten und gleichzeitig kleinem Gewicht des Prüflings kann der oben erwähnte Fehler unzulässig-e Werte annehmen.
  • Es wäre dann vorzuziehen, statt des Wattmeters 18 ein Elektrometer zu verwenden.
  • Der Hilfsstrom Jh wäre in diesem Fall durch eine konstante Hilfsspannung zu ersetzen.
  • Der Löschkreis, der den Kondensator 34. die Entladungsrohre 19 und 33 und die Stromspule des Wattmeters 18 enthält, soll möglichst kleine Induktivität haben, damit die Unterbrechung des Hilfsstroms Jh gegenüber der Unterbrechung des Prüfstroms J keine Verzögerung erleidet. Der genannte Löschkreis kann so aufgebaut sein, daß er praktisch nur die Induktivität der Wattmetterspule enthält, die z. B. bei einem normalen Wattmeter mit 5 Amp. Nennstrom etwa 0,05 mH beträgt. Die Zündverzögerung des Entladungsrohrs 33 kann auf diese Weise kleiner als 10-5 Sek. gehalten werden.
  • Die unstetige Änderung des Prüfstromverlaufs bei Erreichung des durch den überlagerten Gleichstrom bedingten Niefiwertes kann ferner auch dadurch erzielt werden, daß nicht der Strom unterbrochen, sondern stattdessen die Neigung der Wechselstromkurve sprunghaft geändert wird. Hierzu kann das mit der Prüfspule 11 in Reihe liegende Entladungsrohr 14 gemäß Fig. 7 durch eine Hilfsdrossel 62 ersetzt werden, deren NIagnetkern 63 beim Sättigungsstromwert des Prüflings 10 hochgesättigt ist und sich bei einem im Verhältnis hierzu vernachlässigbar kleinen Stromwert sprunghaft entsättigt. In diesem Fall erhält die in Fig. 4 dargestellte Stromkurve J im Augenblick der Erreichung des Meßwertes zur Zeit tx einen Knick und verläuft während der Ummagnetisierungszeit des Hilfsdrosselkerns 63 praktisch parallel zur Abszissenachse. Die Hilfsdrossel übernimmt während dieser Zeit wegen ihrer größeren Induktivität einen überwiegenden Anteil UH der Gesamtspannung, während auf die Prüfdrosselspule 11 der kleinere Restanteil UD entfällt.
  • Die Spannungskurve UD, die etwa mit einem Elektrodenstrahloszillographen gemessen werden kann, zeigt also an der dem Meßpunkt X entsprechenden Stelle eine scharfe Einsenkung, welche die obere Grenze des gesuchten Spannungszeitintegrals darstellt. Nachdem sich die Hilfsdrossel 62, 63 in entgegengesetzter Richtung erneut gesättigt hat, nehmen die Kurve des Stromes J und der Spannung UD etwa den in Fig. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellteil Verlauf. der gegenüber dem gestrichelt eingezeichneten ungestörten Verlauf annähernd parallel verschoben ist. Der Vormagnetisierungsgleichstrom Jgl kann bei diesem Verfahren statt zur Erregung des Prüflings auch zur Erregung des Hilfsdrosselkerns 63 verwendet werden. Der Knick in der Stromkurve J tritt dann nicht beim Nullwert dieses Stroms, somit dern bei demjenigen negativen Stromwert eilt, der dem Meßpunkt X entspricht. An der Darstellung nach Fig. 4 ändert sich in diesem Falle grundsätzlich nichts, es muß nur die ursprüngliche Abszissenachse als Nullinie des Stromes J betrachtet werden, Im übrigen kann auch hier das Zeitintegral der am Prüfling erzeugten Spannung mittels eines Wattmeters, beispielsweise in der Schaltung nach Fig. 3 oder Fig. 6, oder mittels eines Elektrometers gemessen werden, indem die an der Hilfsdrossel 62 im Zeitpunkt tx plötzlich auftretende Spannung Un zur Steuerung des Entladungsrohrs 33 und damit zur Löschung des Hilfsgleichstroms Jh am Ende der Meßzeit verwendet wird.

Claims (17)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zur punktweisen Aufnahme der vcrn hoher Sättigung ausgehenden dj'-namischen Magnetisierungskeiinlinie magnetisch hochwertiger Metalle bei hoher Feldänderungsgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kurve eines von einer Wechselspannung (U) gelieferten Erregerwechselstroms (J), durch dessen Höchstwert der Prüfling gesättigt wird, die Meßpunkte durch Überlagerung eines konstanten, jedoch regelbaren Gleichstroms (J..l) markiert werden, indem der Verlauf der Wechselstromkurve unstetig geändert wird, wenn der durch den überlagerten Gleichstrom bedingte Meßwert erreicht ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom (Jgl) zur zusätzlichen Erregung des Prüflings verwendet und der ihm überlagerte Wechselstrom (J) im Nulldurchgang unterbrochen wird.
  3. 3, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für verschiedene Meßpunkte die Summe (# J) des Gleichstromwertes (Jgl) und des Scheitelwertes des Wechselstroms (J) konstant gehalten wird,
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrompfad für verschiedene Meßpunkte zu verschiedenen Zeitpunkten der Wechs elspannungshalbwelle geschlossen wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwert des Wechselstroms (J) für verschiedene Meßpunkte durch Veränderung .des Widerstandswertes des Prüfstromkreises verschieden eingestellt wird.
  6. 6. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom (1) und der Gleichstrom (1gi) durch eine gemeinsame Spule (11) fließen, in der sie sich unmittelbar überlagern (Fig. 3).
  7. 7. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom (J) und der Gleichstrom (Jgl) in getrennten Spulen (11, 48, Fig. 6; 62, 64, Fig. 7) fließen und sich die von ihnen erregten Magnetfelder überlagern.
  8. S. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintegral der am Prüfling (io) erzeugten Spannung (UD) mittels eines Elektrodynamometers (IS) gemessen wird, dessen Stromspule periodisch während eines zur Messung ausnutzbaren Teiles einer Wechselstromhalbwelle von einem Hilfsgleichstrom (Jh) durchflossen wird.
  9. 9. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintegral der am Prüfling (I0) erzeugten Spannung mittels eines Elektrometers gemessen wird, an dessen Steuerelektroden periodisch während eines zur Messung ausnutzbaren Teiles einer Wechselstromhalbwelle eine konstante Hilfsspannung gelegt wird,
  10. 10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschung eines den Hilfsstromkreis des Meßgerätes steuernden gittergesteuerten Entladungsrohrs (I9) durch Entladung eines durcl synchronen Hilfswechselstrom aufgeladenen Löschkondensators (34) über ein weiteres Entladungsrohr (33) gesteuert wird, dessen Gitterspannung von der die unstetige Anderung des Prüfwechselstroms herbeiführenden Einrichtung (14, Fig. 3 und 6; 62 bis 6ß, Fig. 7) beeinflußt wird.
  11. 11. Anordnung nach Anspruch I0, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter des den Löschstromkreis schließenden Entladungsrohrs (33) eine Vorspannung hat, die mittels eines Potentiometers (46) so eingestellt werden kann, daß das Ent-,ladungsrohr (33) zündet, sobald die Gitterspannung einen voreingestellten Wert überschreitet.
  12. 12. Anordnung nach Anspruch I0, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter des den Löschstromkreis schließenden Entladungsrohrs (33) auf eine synchrone Hilfswechselspannung (37) mit verstellbarer Phasenlage umgeschaltet und damit der Hilfsstromkreis des Meßgeräts (I8) ZU einem beliebigen auf die Unterbrechung des Prüfwechselstroms (J) folgenden Zeitpunkt unterbrochen werden kann.
  13. 13. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Prüflingsspannung liegenden Klemmen des Meßgeräts (I8) auf eine im Prüfstromkreis angeordnete Gegeninduktivität (39) umschaltbar sind.
  14. 14. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfling (I0) periodisch während der Meßzeiten durch einen induktiven Parallelpfad (49, 50, 5I) überbrückt wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichung des durch den überlagerten Gleichstrom (Jgl) bedingten Meßwertes des Prüfwechselstroms (J) die Neigung der Wechselstromkurve sprunghaft geändert wird,
  16. I6. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Prüfspule (11) eine Hilfsdrossel (62, Fig. 7) in Reihe liegt, deren Magnetkern (63) beim Sättigungsstromwert des Prüflings (10) hochgesättigt ist und sich bei einem im Verhältuis hierzu vernachlässigbar kleinen Stromwert sprunghaft entsättigt.
  17. 17. Anordnung nach Anspruch I6. dadurch gekennzeichnet, daß der überlagerte Gleichstrom (Jgl) zur Erregung des Hilfsdrosselkerns (63) verwendet wird.
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