Anordnung zur Messung der Verlustziffer und Magnetisierbarkeit von Blechbändern oder Blechtafeln.
Zur Alessung der Verlustziffer von Transiormatoren und Dynamoblechtafeln sind ausser dem Epsteinapparat noch andere GerÏte in Gebrauch, bei welchen stets aus den Bleeiitafeln Streifen geschnitten und unter- sucht werden müssen. Gegen die Messung : der Verlustziffer an Blechstreifen sind aber folgende Einwände zu machen :
1. Durch das Zerschneiden der Blechtafeln wird die Verlustziffer des Bleehes in unkon- trollierbarer Weise beeinflusst, nnd zwar durch die Anderung der mechanischen Spannung im Blech, welche bekanntlich starken Einflu¯ auf die Koerzitivkraft und damit auf die Verluste hat.
Dieser Einfluss tritt nieht nur an den Schnittstellen selbst auf ; vielmehr kann der mechanische Spannungs- stand auf der ganzen Flache des Bleches beeinflu¯t werden. Dies hat zur Folge, dass man je nach der Breite und Länge der aus den Tafeln heransgeschnittenen Menge ver. schiedene Verlustziffern misst.
2. Das Schneiden und Zubereiten der Bleehstreifen erfordert, besonders wenn, wie beim Epsteinapparat, grosse Probemengen be notigt werden, einen unerwünschten Arbeits- und Rlaterialaufwand.
Aus diesen Gründen erseheint es zweck- mässig, ein Gerät ZU schaffen, welches gestat- tet, die Verlustziffer der Blechtafeln im gan- zen zu messen.
Eine bekannte Anordnung dieser Art arbeitet mit einem sogenannten Anlegejoch, das aus U-förmig gestanzten Blechen besteht und mittels eines Handgriffes auf verschiedene Stellen der zu untersuchenden Blechtafel aufgesetzt werden kann. Das Anlegejoch ist mit einer von einer Wechselspannung erregten Magnetisierungswicklung versehen und trägt ausserdem eine Induktionswicklung, die m¯g lichst nahe an der Stelle liegt, an der der Fluss vom Anlegejoch in die Bleehtafel übergeht.
Der bei einer bestimmten Magnetisierung durch die Induktionswieklung in die Blech- tafel übertretende Fluss wird durch Messung der in der Induktionswicklung auftretenden Spannung mittels eines Vektormessers ermit- telt und bildet ein Mass für die Verlustziffer der Blechtafel an dieser Stelle. Das Anlegejoch bedeekt auf der Blechtafel eine Fläche von etwa 175 X 145 mm und kann leicht an verschiedene Stellen geschoben werden, um dort Messungen vorzunehmen. Dureh den un- vermeidlichen Streufluss wird nicht nur diejenige Fläche der Blechtafel magnetisiert, die unmittelbar unter dem Anlegejoch liegt, sondern auch angrenzende Teile.
Demgemäss werden sich abweichende Messergebnisse einstellen, je nachdem, ob die Blechtafel homogen ist oder nicht, je nachdem ob das Anlegejoch in der Mitte der Tafel oder an ihrem Rand aufgesetzt wird usw. Um einen für die ganze Blechtafel gültigen Mittelwert der Verlustziffer zu finden, müssen daher mehrere 3les- sungen an versehiedenen Stellen vorgenommen werden. Das Anlegejoch in der beschriebenen Form wird daher vor allem f r überschlägige Näherungsmessungen angewendet werden, weil es leicht zu handhaben ist. Die Messung kann in dieser Weise beispielsweise unmittelbar nach dem Walzgang vorgenommen werden, um beim Stapeln der Bleche eine gewisse Klassifizierung nach der Verlustziffer vornehmen zu können.
Zu diesem Zweek genügi es meist, mittels des sehr handlichen Anlegejoches eine einzige Messung an jeder Blech tafel vorzunehmen.
Will man aber solehe Bleche f r bestimmte Zwecke beispielsweise im Maschinen-oder Transformatorenbau verwenden, so ist es not wendig, die Verlustziffer der Bleehtafel im ganzen m¯glichst genau mit einem einzigen Messvorgang zu ermitteln.
Die Erfindung be- trifft eine solehe Anordnung zur Messung der Verlustziffer und Magnetisierbarkeit von Blechbändern oder Blechtafeln und ist gekennzeichnet durch eine offene Flachspule ohne Schlussjoch, in welche das zu prüfende Blech als Ganzes einschiebbar ist, und Mittel, um die Wirk-und Blindkomponente des aufgenommenen Magnetisierungsstromes zu messen und hieraus die Verlustziffer bu die Magnetisierbarkeit zu ermitteln.
Zur Messung des Magnetisierungsstromes, seines Augen- bliekswertes oder seiner Wirk-und Blind- komponente wird ein mit einem mechanischen Kontakt ausgerüsteter Vektormesser benutzt, der gleichzeitig zur Messung der Induktion im Prüfling verwendet wird. Das an Hand eines Ausführungsbeispiels im folgenden besehriebene Gerät löst die gestellte Aufgabe, und zwar ist bei seiner Konstruktion zunäehst nicht besonderes Gewicht darauf gelegt, die Verluste im Absolutwert genau zu messen, sondern darauf, Unterschiede in der Verlust- ziffer, welche bekanntlich bei einer Lieferung von Tafel zu Tafel bis zu 50 % betragen k¯nnen, festzustellen, um auf diese Weise die Tafeln in Gruppen mit verschieden grosser Verlustziffer zu sortieren.
Das Gerät ist anderseits so konstruiert, da¯ die Messung sehnell und einfach, gegebenenfalls auch im Walzwerk oder Lagerraum von einem angelernten Arbeiter vorgenommen werden kann.
Die Zeichnung zeigt das Ausf hrungsbeispiel einer Messanordnung gemäss der Erfin dung. In der Zeichnung bedeutet 1 eine Blechtafel, zum Beispiel von der Grouse 11500 X 750 X 0, 35 mm. Die Magnetisierungs- wieklung 2 besteht aus isoliertem Iiupfer- band und bildet eine flache Spule, welche die Blechtafel umgibt und sieh nahezu über die ganze LÏnge der Bleehtafel erstreekt. Die Induktionswicklung 3 aus isoliertem Drabt hat die gleiche Windungszahl und die gleiche über die Länge der Tafel gleichmässige Verteilung wie die Magnetisierungswieklung 2.
Die Magnetisierungswicklung 2 wird ber die Primärwicklung eines eisenlosen ¯bertra gers M aus einem Transformator 4 gespeist, der eine Sekundärspannung von wenigen Volt liefert. Die Primärseite des Transfor mators 4 wird über einen regelbaren Spartransformator 5 aus dem Weeliselstromnetz 6 gespeist. Die Spannung r auf der PrimÏrseite des Transformators 4 wird mit einem Weicheisenspannungsmesser 7 gemessen.
Der Spannungsmesser 7 ist in Kilogrammgewicht der Bleehtafel geeicht und der Vorwiderstand 8 so abgegliehen, da¯ die mittlere Induktion über die LÏnge der Bleehtafel gerade 10 000 gauss beträgt, wenn der Spannungsmesser i das Gewicht der Blechtafel in Kilogramm anzeigt. Au¯erdem enthÏlt die Schaltung an der Sekundärseite des ¯bertragers 1T einen Vektormesser 13. einen Umschalter 9 sowie ein Galvanometer. Der Vektormesser ist, ein bekanntes GerÏt, das in der Hauptsache einen von einem Synchronmotor periodisch betätig- ten Messkontakt enthält.
Die Dauer des Kontaktsehlusses (Kontaktzeit) und ihre Phasen- lage gegenüber der Netzwechselspannung ist einstellbar. Mit diesem Gerät ist es möglich, beliebige Teile aus der We chselspannungskurve herauszuschneiden und dem Me¯instrument zuzuführen.
An der SekundÏrwicklung des iibertra gers M wird mit dem Vektormesser 13 in Stellung 1 des Umschalters 9 mit dem Drehspulinstrument 10 der Augenblickswert des Alagnetisierungsstromes J gemessen. Stellt man in Stellung II des Schalters die Phasenlage des Kontaktes des Vektormessers 13 so ein, dass das Galvanometer 11 Null anzeigt, so misst man nach Umschalten des Schalters 9 auf Stellung I mit dem Instrument 10 den Strom (Io) in dem Augenblick, in dem die Induktion in der Bleehtafel Null ist.
Der Strom 7O ist also ein Mass für die Wechselstrom-Koerzitivkraft der untersuchten Tafel und damit, da die Koerzitivkraft (Breite der Hystereseschleife) bei gegebener Induktion ein Mass für die Verlust ist, im wesentlichen proportional der Verlustziffer der Blechtafel.
Der Vorwiderstand 12 vor dem Drehspul- millivoltmeter 10 wird so abgeglichen, dass das Instrument 10 direkt die Verlustziffer des Bleches anzeigt. Dieser Abgleich wird durch Einschieben von Blechen bekannter Verlustziffer in die Prüfspule vorgenommen.
Da die Verteilung der Induktion über die Länge der Bleche nicht konstant ist, wird genau genommen nicht die Verlustziffer Vio, sondern ein Mittelwert der Verlustziffer zwi- schen 0 und etwa 12 000 Gauss gemessen. Da ferner der Ayenblickswert Ip des Magnetisierungsstromes, das heisst die Breite der Hystereseschleife (einschl. Wirbelstromverluste) im wesentlichen ein Mass für die Ver inste ist, müsste bei einer exakten Messung auch die Breite der Schleife bei andern, von Null verschiedenen Induktionen berücksich- tigt werden.
Der Spannungsmesser 7 misst den Span nnngsabfall des Magnetisierungsstromes I an der Gegeninduktivität M und an dem Ohm- sehen und induktiven Widerstand der Magne tisierungswicklung 2 mit. Bei Blechen mit grossem Strom 1, das heisst kleiner Permeabilität, wird also eine kleinere mittlere Indult- ion eingestellt als bei Blechen mit grosser Permeabilität.
Beschränkt man sich aber darauf, angenähert gleichartige Bleche zu messen, wie das dem eingangs angegebenen Zweek entspricht, so können die angegebenen Fehler im Mittel eingeeicht werden. Der verbleibende Fehler ist dann, wie die Messungen ergeben, nur von der Grössenordnung einiger Prozente. Das Verfahren hat in der angegebenen Form aber den wesentlichen Vorteil, dass die VerlusLziffer am Instrument 10, das ein robustes Sehalttafelinstrument mit grossen Aussehlä- gen sein kann, direkt abgelesen werden kann.
Der Einfluss der ungleichmässigen Verteilung der Induktion auf die Blechlänge, welche die grösste Unsicherheit in die Messung bringt, ist aber verhältnismässig gering. Genaue Nachmessungen haben gezeigt, dass die gesamten Verluste der ungleichmässig magnetisierten Tafel (Maximalwert 12 000 Gauss) nur um wenige Prozente von dem Wert abweichen, den man bei gleichmässiger Magnetisierung mit 10 000 Gauss erhalten würde. Da der Absolutwert der Anzeige des Sortierge- rätes empirisch geeicht ist, wird also durch ungleichmässige Magnetisierung kein grösserer Fehler als schätzungsweise 3 /o entstehen können.
Wenn man statt der Wirkkomponente des Stromes die Blindkomponente misst, lässt sicll in analoger Weise die Magnetisierbarkeit der Bleche ermitteln. Erregt man die Spule nur sehr wenig, so lässt sich das Gebiet der Anfangspermeabilität ausmessen. Bei nicht genauer sinusförmiger Induktion kann man auch aus dem Augenblickswert von Strorn und Spannung die Gesamtverluste in bekann- ter Weise durch ein Integrationsverfahren ermitteln, ähnlieh wie man die Verluste aus dem Flächeninhalt der Hystereseschleife ermittelt. Statt einer einzigen Tafel kann man auch mehrere in das Gerät einlegen und statt Blechtafeln auch ein endloses Band in die Spule einschieben.
In allen diesen Fällen kann man die Anzeigeinstrumente durch Einschie- ben von Prüflingen bekannter Qualität in die Spule empirisch eichen.