Verfahren und Einrichtung zur Prüfung von ferromagnetischen Materialien.
Die Qualität von Transiormatoren-nntl Dynamoblechen wird üblicherweise durch die sogenannte Verlustzahl bestimmt, welche die Grosse der Verluste in einem Kilogramm Blech bei einer maximalen Induktion von 10 000 Gau¯ bei Erregung durch einen sinusförmigen Wechselstrom von 50 Hz in Watt angibt.
Znr Messung dieser Verlustzahl werden versehiedene Vorrichtungen benützt, die grösstenteils ziemlich kompliziert sind und in der Regel ein Wattmeter oder ein anderes auf die Wirkleistung des Wechselstromes reagierendes GerÏt enthalten, wobei meistens eine ziemlich bedeutende Menge des zu prüfenden Eisens notwendig ist, das nicht mehr verwendbar ist (bis zu 4 Tafeln und bis zu einem Gewieht von 10 kg, da das Blech in Bänder zerschnitten werden muss, welche infolge ihrer meist ungünstigen Abmessungen nicht mehr weiter verwendbar r sind). Diese Prüfungsverfahren sind verhältnismässig kostspielig und ihre Durchführung erfordert eine verhältnismässig lange Zeit.
Oft w rde es f r versehiedene Zwecke gen gen, z. B. zur Kontrolle der Gleichmässigkeit der Herstellung der Bleche, zur groben Feststellung der G te der Bleche oder zur Sor tierung gemischter Blechtafeln, mit einer etwas kleineren Genauigkeit zu arbeiten und so die teueren Geräte zu vermeiden. Die Erfindung bezweekt daher, ein solches vereinfachtes Verfahren und ein GerÏt zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Prüfung von ferromagnetischen Materialien, insbesondere von Transformatoren-und Dy namoblechen, ist dadurch gekennzeichnet, dass man das zu prüfende Material in einen weehselstromgespeisten magnetischen Kreis einschaltet, bei dem die Reluktanz des Prüflings gr¯¯er als die des übrigen Teils des erwähnten magnetischen Kreises ist und die Grosse des Erregerstromes derart gewählt wird, dass die von ihm erzeugte Magnetisierung stets klein in bezug auf die Sättigung ist, und wobei bei fest eingestellter Speisespannung der von ihr erzeugte Erregerstrom ein Mass für die Verlustzahl des geprüften Materials bildet.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemϯ dadurch gekennzeichnet, dal3 der Prüfstromkreis eine Wechselspannungsquelle, ein Milliamperemeter und eine auf einem ferromagnetischen Joch angebrachte Erregerspule aufweist.
Das neue Messverfahren beruht auf der versuchsmässig festgestellten Erkenntnis, dass bei den gebräuchlichen Transformatoren-und Dynamoblechen eine bestimmte Beziehung zwischen Anfangs-Permeabilität und Verlust- zahl besteht.
Wird also auf eine Transforma torenblechtafel gegebener Dicke ein derart ausgebildetes Eisenjoch mit Erregerspule angeordnet, dass seine Reluktanz gegenüber der Reluktanz des durch die Blechtafel gebildeten Eisenweges vernachlässigbar klein ist und wird die Erregerspule mit einem Weeh- selstrom soleher Amplitude gespeist, dass die Magnetisierung stets weit unter der Sätti- gung bleibt, so ist der die Erregerspule durchfliessende Strom praktisch nur von der Reluktanz des Transformatorenblechs, d. h. bei gegebener Blechdicke und bei bestimmten Abmesslmgen des Joches von der Permea bilität des Blechs im Bereiche kleiner Werte der Magnetisierung abhängig.
Aus dem Ausschlag des Milliamperemeters im Stromkreis der Erregerspule kann also die Permeabilität des Blechs bestimmt werden und bei den bekannten Beziehungen zwischen Permeabilität und den spezifisehen Eisenverlusten kann auch die Verlustzahl des Blechs festgestellt werden. Das Milliamperemeter kann also mit einer Skala versehen werden, die unmittel- bar die Verlustzahl der zu untersuchenden Bleche in Watt pro Kilogramm angibt.
Wenn das magnetische Joch mit der Erregerspule nicht angelegt und an die Tafel des Transformatorenbleehs nicht angepresst ist, so ist der magnetische Kreis offen und der Strom in der Erregerspule ist bedeutend grosser als bei geschlossenem magnetischem Kreis. Damit das Milliamperemeter nicht i dadurch der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt wird, kann das Joch mit der Erregerspule und sein Handgriff mit einem elektrischen Kontakt versehen werden, der mit dem Joch und dem Handgriff konstruktiv so verbunden wird, dass er in der Lage, in welcher das Joch nieht andas zu prüfende Blech angedrückt ist, den elektrischen Kreis der Erregerspule und des Milliamperemeters unterbricht oder in diesem Kreis einen geeigneten Widerstand einschaltet.
Wird dann das Joch auf das Blech gelegt und auf dem Handgriff mit einer bestimmten Kraft gedrückt, welche einen genügend kleinen Zwischenraum zwischen den Polschuhen und dem zll prüfenden Blech ge währleistet, so verbindet der Schutzkontakt den elektrischen Stromkreis mit dem Milliamperemeter bzw. schaltet er den Schutzwiderstand dieses Kreises aus und der Zeiger des Milliamperemeters zeigt auf der Skala die Grosse der Verlustzahl des zu prüfenden Bleches.
Wenn das Joch nicht an das Blech angelegt ist und wenn in den elektrischen Kreis der Erregerspule und des Milliamperemeters der Schutzwiderstand eingeschaltet ist bzw. wenn durch den geeignet ausgebildeten Kontakt die Spule aus dem elektrischen Kreis gänzlich ausgeschaltet ist und anstatt ihr nur der Schutzwiderstand eingeschaltet ist, so ist der Aussehlag des Milliamperemeters nur von der Grösse der angelegten Wechselspannung abhängig. Dies kann zur Einstellung der richtigen Spannung ausgenützt werden, für welche das GerÏt geeignet ist. Die Skala des Milliamperemeters ist daher mit einem auffälligen Zeichen (z. B. einem roten Strich) versehen, welches den Strom bei richtiger Spannung der Speisequelle angibt. Mittels eines Spannungsreglers, z.
B. eines Regeltransformators oder eines Potentiometers mit kleinem Gesamtwiderstand (um die durch Stromabnahmeänderungen verursachten Schwankungen der abgegriffenen Spannung in vernachlässigbar kleinen Grenzen einzuhalten), kann dann bei Abweichungen der Speisespannung vom Nennwert der richtige Spannungswert eingestellt werden, bei welchem der Zeiger des Milliamperemeters auf das Zeichen zeigt.
Die in W/kg der Verlustzahl geeiehte Skala des Milliamperemeters gilt bei gege- bener Speisespannung nur für eine bestimmte Blechdicke. Damit es moglich ist, versehiedene Blechdicken zu messen, kann das GerÏt mit einem Spanungsumschalter versehen sein, der an Abzweigungen eines Transformators oder eines Widerstands-Spannungsteilers mit klei- nem Gesamtwiderstand angeschlossen ist, so dass für jede gewählte Blechdicke die geeignete Speisespannung eingestellt wird.
Der Spannungsumschalter kann dann mit einem Umschalter der Schutzwiderstände kombiniert werden, die so gewählt werden, dass bei jeder Lage des Umschalters und geöffnetem Joch und bei richtiger Spannung der Zeiger des Milliamperemeters auf das erwähnte Zeichen der Skala zeigt. Die Anpassung des Ge rÏtes an versehiedene Bleehdicken kann auch durch Änderung der Windungsanzahl der Erregerspule durchgeführt werden, wobei gleichzeitig mit dem Umschalten der Win dungszahl eine Umschaltung des Schutzwiderstandes erfolgen kann.
PATENTANSPR¯CHE : I. Verfahren zur Prüfung von ferromagnetischen Materialien, insbesondere von Transformator-und Dynamoblechen, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu prüfende Alaterial in einen weehselstromgespeisten magnetischen Kreis einschaltet, bei dem die Reluktanz des Prüflings grosser als die des übrigen Teils des erwähnten magnetischen Kreises ist, und die Grösse des Erregerstromes derart gewählt wird, dass die von ihm erzeugte Magnetisierung stets klein in bezug auf die Sättigung ist, und wobei bei fest eingestellter Speisespannung der von ihr erzeugte Erregerstrom ein Mass für die Verlustzahl des geprüften Materials bildet.
II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentansprueh I, dadurch gekennzeichnet, da¯ der Prüfstrom- kreis eine Wechselspannungsquelle, ein Milli- amperemeter und eine auf einem ferromagnetischen Joeh angebrachte Erregerspule aufweist.
Method and device for testing ferromagnetic materials.
The quality of Transiormatoren-nntl dynamo sheets is usually determined by the so-called loss number, which indicates the size of the losses in one kilogram of sheet metal at a maximum induction of 10,000 Gaū when excited by a sinusoidal alternating current of 50 Hz in watts.
Various devices are used to measure this number of losses, most of which are rather complicated and usually contain a wattmeter or some other device that reacts to the active power of the alternating current, whereby in most cases a fairly significant amount of the iron to be tested is required, which is no longer usable (up to 4 panels and up to a weight of 10 kg, as the sheet has to be cut into strips, which are no longer usable due to their mostly unfavorable dimensions). These examination procedures are relatively costly and require a relatively long time to be carried out.
Often it would be sufficient for different purposes, e.g. B. to control the evenness of the production of the sheets, to roughly determine the G te of the sheets or to sort mixed sheet metal, to work with a little less accuracy and so avoid the expensive devices. The invention therefore aims to create such a simplified method and a device for carrying out the method.
The inventive method for testing ferromagnetic materials, in particular transformer and dynamo sheets, is characterized in that the material to be tested is switched into an alternating current-fed magnetic circuit in which the reluctance of the test object is greater than that of the rest of the mentioned magnetic circuit and the magnitude of the excitation current is chosen so that the magnetization it generates is always small in relation to saturation, and with a fixed supply voltage, the excitation current it generates forms a measure of the loss rate of the tested material.
A device for carrying out the method is characterized according to the invention in that the test circuit has an alternating voltage source, a milliammeter and an excitation coil mounted on a ferromagnetic yoke.
The new measuring method is based on the experimentally established finding that with the usual transformer and dynamo sheets there is a certain relationship between initial permeability and loss rate.
If an iron yoke with an excitation coil is arranged on a transformer sheet metal panel of a given thickness so that its reluctance is negligibly small compared to the reluctance of the iron path formed by the metal sheet, and the excitation coil is fed with an alternating current of such an amplitude that the magnetization is always far below saturation remains, the current flowing through the excitation coil is practically only dependent on the reluctance of the transformer sheet, i.e. H. For a given sheet thickness and with certain dimensions of the yoke, it depends on the permeability of the sheet in the area of small values of magnetization.
From the deflection of the milliammeter in the circuit of the excitation coil, the permeability of the sheet can be determined and, given the known relationships between permeability and the specific iron losses, the number of losses of the sheet can also be determined. The milliammeter can therefore be provided with a scale that directly indicates the number of losses of the sheet metal to be examined in watts per kilogram.
If the magnetic yoke with the exciter coil is not applied and not pressed against the panel of the transformer sheet, the magnetic circuit is open and the current in the exciter coil is significantly greater than when the magnetic circuit is closed. So that the milliammeter is not exposed to the risk of damage, the yoke with the excitation coil and its handle can be provided with an electrical contact that is structurally connected to the yoke and the handle so that it is in the position in which the The yoke is not pressed against the sheet to be tested, the electrical circuit of the excitation coil and the milliammeter is interrupted or a suitable resistor is switched on in this circuit.
If the yoke is then placed on the sheet metal and pressed on the handle with a certain force, which ensures a sufficiently small space between the pole pieces and the sheet metal to be tested, the protective contact connects the electrical circuit with the milliammeter or switches the protective resistor this circle and the pointer of the milliameter shows the size of the loss number of the sheet to be tested on the scale.
If the yoke is not placed on the sheet metal and if the protective resistor is switched on in the electrical circuit of the excitation coil and the milliammeter or if the coil is completely switched off from the electrical circuit due to the suitably designed contact and only the protective resistor is switched on instead, the reading of the milliammeter depends only on the size of the applied alternating voltage. This can be used to set the correct voltage for which the device is suitable. The scale of the milliammeter is therefore provided with a conspicuous symbol (e.g. a red line), which indicates the current at the correct voltage of the supply source. By means of a voltage regulator, e.g.
B. a regulating transformer or a potentiometer with a small total resistance (in order to keep the fluctuations in the tapped voltage caused by changes in current consumption within negligibly small limits), the correct voltage value can then be set in the event of deviations of the supply voltage from the nominal value, at which the pointer of the milliammeter points to the symbol shows.
The milliammeter scale, calibrated in W / kg of the number of losses, is only valid for a certain sheet metal thickness with a given supply voltage. So that it is possible to measure different sheet metal thicknesses, the device can be equipped with a voltage switch, which is connected to branches of a transformer or a resistance-voltage divider with a small total resistance, so that the suitable supply voltage is set for each sheet metal thickness selected.
The voltage changeover switch can then be combined with a changeover switch of the protective resistors, which are selected so that in every position of the changeover switch and open yoke and with the correct voltage, the pointer of the milliammeter points to the mentioned mark on the scale. The adaptation of the device to different sheet metal thicknesses can also be carried out by changing the number of turns of the excitation coil, whereby the protective resistor can be switched over at the same time as the number of turns.
PATENT CLAIMS: I. Method for testing ferromagnetic materials, in particular transformer and dynamo sheets, characterized in that the aluminum material to be tested is switched into an alternating current-fed magnetic circuit in which the reluctance of the test object is greater than that of the rest of the mentioned magnetic circuit, and the magnitude of the excitation current is chosen so that the magnetization it generates is always small in relation to saturation, and with a fixed supply voltage, the excitation current it generates is a measure of the loss coefficient of the tested material.
II. Device for carrying out the method according to patent claim I, characterized in that the test circuit has an alternating voltage source, a millimeter and an excitation coil mounted on a ferromagnetic Joeh.