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Anordnung zum Messen der Eisenverluste von Elektroblechen Die Erfindung
betrifft eine Anordnung zum Messen der Eisenverluste von Elektroblechen mittels
einer Magnetisierungs- und einer Induktionswicklung sowie eines Rückschlußjoches,
bei der zur Erzielung einer konstanten und von der Blechdicke unabhängigen Induktion
in den Blechtafeln die Spannung in der Magnetisierungswicklung mittels eines Reglers,
dem die zu regelnde Spannung über eine Gleichrichteranordnung als Regelgröße wieder
zugeführt wird, auf konstanten Sollwert der Induktion geregelt wird, wobei die Regelgröße
selbsttätig durch das Tafelgewicht mit Hilfe eines durch eine Waage einstellbaren
Potentiometers beeinflußt wird, und bei der zur Messung der Eisenverluste ein Leistungsmesser
dient, dessen Spannungsspule unter Zwischenschaltung linearer Schaltelemente an
die Induktionswicklung angeschlossen ist, wobei die Spannung an der Spannungsspule
des Leistungsmessers in Abhängigkeit von der Anzeige der Waage auf einen vom Blechgewicht
unabhängigen konstanten Wert regelbar ist.
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Es ist eine Anordnung zum Messen der Eisenverluste von Blechtafeln
bekannt, bei der die Tafeln zunächst einer Waage zugeführt werden, mit deren Hilfe
je nach dem Gewicht der Tafel ein Widerstand verstellt wird. Dieser liegt im Erregerkreis
eines Generators, der die Magnetisierungsspannung erzeugt. Dadurch erhält man eine
vom Gewicht bzw. den Abmessungen der Tafel abhängige Induktion.
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Dabei ist es bekannt, eine auf das Normalgewicht eingestellte Neigungswaage
zu verwenden, mit deren Hilfe die Spannung an der Magnetisierungsspule in Abhängigkeit
von dem Ausschlag der Waage proportional geändert wird. Hierbei erfolgt die Messung
der Verlustwerte mit Hilfe eines Ferrometers, wobei die Regelung der Magnetisierungsspannung
mittels eines Vierpols so erfolgt, daß die Verlustziffer unabhängig von der Frequenz
der Magnetisierungsspannung ist.
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Bei einer anderen bekannten Meßanordnung dieser Art, bei der ebenfalls
eine gewichtsabhängige Steuerung der Induktion erfolgt, dient zum Messen der Verlustwerte
ein Leistungsmesser mit einer Spannungsspule und zwei in entgegengesetztem Sinne
beaufschlagten Stromspulen. Die zweite Stromspule hat den Zweck, die Verlustleistungen,
die in der Regelanordnung und Meßgeräten auftreten und die Anzeige verfälschen,
zu eliminieren. Der durch die zweite Stromspule fließende Strom muß jedoch empirisch
und damit mehr oder weniger willkürlich eingestellt werden. Eine genaue Kompensation
ist dabei nicht möglich. Bei dieser bekannten Anordnung wird das Blechtafelgewicht
entweder zur Beein-
flussung des Erzeugers für die Magnetisierungsspannung oder zur
Beeinflussung der Meßergebnisse mit Hilfe der zweiten Stromspule ausgenutzt, um
eine gewichtsunabhängige Verlustanzeige zu erhalten.
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In beiden Fällen können Ungenauigkeiten nicht vermieden werden.
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Die Verwendung einer normalen Waage hat weiterhin den Nachteil, daß
eine solche nur für kleine Gewichtsabweichungen verwendet werden kann, wenn die
nachgeschaltete Einrichtung zur Konstanthaltung der Induktion mit ausreichender
Genauigkeit arbeiten soll.
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Hinzukommt weiter, daß mit der bekannten Anordnung mit Leistungsmesser
und zwei Stromspulen nicht die Verlustleistung pro Einheitsgewicht der Blechtafel
gemessen werden kann, da sich durch die Änderung der Magnetisierungsspannung in
Abhängigkeit von dem Tafelgewicht auch die an der Spannungsspule des Leistungsmessers
anliegende Spannung mit dem Tafelgewicht ändert.
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In einem älteren Patent ist eine Prüfanordnung zum Messen der magnetischen
Eisenverluste von Elektroblechen vorgeschlagen worden, bei der - wie im bekannten
Falle - eine selbsttätige Regelung der Magnetisierungsspannung im Sinne einer konstanten
Induktion in der Blechtafel mit Hilfe eines durch eine Waage verstellbaren Widerstandes
erfolgt. Dabei ist jedoch eine Waage mit Voreinstellmöglichkeit für ein bestimmtes
Tafelsollgewicht, also eine Differenzwaage vorgesehen, die auf eine prozentuale
Ausschlagempfindlichkeit einstellbar ist. Die Primärspannung wird einer Regelwiderstandskombination
zugeführt, die zwischen ihrer Ausgangsspannung und Eingangsspannung die prozentuale
Differenzgewichts-und Sollquerschnittsproportionalität sichert und deren Ausgangsspannung
als konstante Sollwertspannung einem Röhrenregler zugeführt wird. Die
Primärspannung
ist an die Regelwiderstandskombination über einen Zwischentransformator und eine
Gleichrichterschaltung angeschlossen. Zur Messung der Verlustziffer dient ein Wattmeter,
dessen Spannungspfad über einen Meßverstärker und eine Potentiometergruppe an der
sekundären Induktionsspannung des Magnetisierungsjoches liegt. Das Widerstandsverhältnis
wird vom Gewicht und vom Verhältnis der Tafelgrößen beeinflußt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung entsprechend dem älteren
Vorschlag so weiterzubilden, daß mit sehr einfachen Mitteln eine selbständige Kompensation
der in den Kreisen und Instrumenten auftretenden Verlustleistungen und eine Konstanthaltung
der Spannung im Spannungspfad des Leistungsmessers und damit eine sehr genaue Anzeige
der Verlustziffern im Watt/kg erzielt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender
Merkmale erreicht: a) Der Leistungsmesser hat in bekannter Weise zwei in entgegengesetzter
Richtung durchflossene Stromspulen, von denen die eine, wie an sich bekannt, in
Reihe mit der Magnetisierungswicklung liegt und die andere als im Sromkreis der
Induktionswicklung angeordnete Kompensationsstromspule ausgebildet ist, b) zu der
Induktionswicklung und der Kompensationsstromspule des Leistungsmessers ist ein
Potentiometer in Reihe vorgesehen, dessen beweglicher Abgriffskontakt von dem Anzeigeorgan
der Waage verstellbar und mit der Spannungsspule so verbunden ist, daß deren Spannung
selbsttätig im gegenläufigen Sinne wie die gewichtsabhängige Regelung der Spannung
an der Magnetisierungswicklung regelbar ist.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung wird der tatsächlich im Meßkreis
fließende und die Messung störend beeinflussende Strom durch die zweite Stromspule
des Leistungsmessers geschickt, so daß eine vollständige und selbsttätige Korrektur
in Abhängigkeit von den tatsächlichen und jeweils herrschenden im sekundären Meßkreis
auftretenden Verlusten erfolgt. Dadurch wird mit einfachen Mitteln die Meßgenauigkeit
wesentlich verbessert. Gleichzeitig wird mit dem Leistungsmesser die - bezüglich
der im Meßkreis auftretenden Verlustleistungen korrigierte - Wirkstromkomponente
zur Anzeige gebracht, welche der Verlustleistung pro Einheitsgewicht der Blechtafeln
proportional ist. Dies wird ohne die Notwendigkeit eines Meßverstärkers durch selbsttätige
Steuerung der Spannung am Spannungspfad des Leistungsmessers durch den ermittelten
Wiegewert erreicht, so daß diese Spannung ebenfalls stets konstant bleibt. Auf diese
Weise wird automatisch eine sehr genaue direkte Anzeige der Verlustwerte pro Einheitsgewicht
der Blechtafeln möglich.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 die gesamte Anordnung
im Schema und F i g. 2 ein Schaltbild der für die Erfindung wesentlichen Teile der
Meßanordnung.
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Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung besteht im wesentlichen aus
dem Ablagetisch 1, auf dem die zu untersuchenden Elektroblechtafeln 2 gestapelt
wer-
den, einer Waage 3 mit Anzeigevorrichtung 4, der eigentlichen Meßjochanordnung
5, die sich aus einem flachliegenden, mit einer Magnetisierungswicklung 6 und einer
Induktionswicklung 7 bewickelten Spulenkörper 8 und einem darunter befindlichen
Joch 9 zusammensetzt, sowie einem Sortiertisch 10. Zwischen den einzelnen Einrichtungen
1, 3, 5 und 10 sind Schaltkontakte 11, 12, 13 und 14 vorgesehen, deren Wirkungsweise
ebenso wie diejenige zweier an der Waage 3 vorgesehener Hilfskontakte 15 und 16
weiter unten noch näher beschrieben wird.
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Die der Meßspulenanordnung 5 vorgeschaltete Waage 3, an deren Stelle
in bekannter Weise an sich auch ein Dickenmesser verwendet werden könnte, ist als
Prozentwaage mit linearer Skala ausgebildet und auf ein bestimmtes Blechtafelformat
so voreinzustellen, daß sie bei einer bestimmten Sollstärke der Tafeln, also bei
einer bestimmten Blechdicke, ein Sollgewicht von 100 0/o anzeigt, so daß die von
der Waage angezeigten Abweichungen vom Sollgewicht - bei gleichem Tafelformat -
unmittelbar die Abweichungen der Blechstärke von der Sollstärke wiedergeben. Diese
Voreinstellung der Waage kann beispielsweise durch Verändern des Waage-Gegengewichts
oder in der bevorzugten Ausführungsform durch Andern der Waagebalkenlänge vorgenommen
werden. Da das Format der zu untersuchenden Blechtafeln mittels entsprechend eingestellter
Scheren verhältnismäßig genau eingehalten wird, d. h. also eine Lieferung jeweils
ein bestimmtes Format besitzt, sind die Abweichungen vom Sollgewicht proportional
der Querschnittsänderung der zu untersuchenden Tafeln. Mit dem Zeiger 4 dieser Prozentwaage
3 ist ein Potentiometer 17 gekuppelt. Die Einstellung der Meßanordnung bei Untersuchung
einer neuen Blechtafelserie erfolgt in der Weise, daß zunächst die Prozentwaage
auf das Sollgewicht der Tafeln entsprechend dem Format und einem Mittelwert der
Stärke auf den Wert Null eingestellt wird. Anschließend wird eine Tafel, welche
z. B. genau das Sollgewicht aufweist, in das Meßjoch gebracht und die Magnetisierungsspannung
entsprechend der gewünschten Induktion unter Berücksichtigung des Tafelmaterials
eingestellt. Bei der nachfolgenden fortlaufenden Messung verstellt der Zeiger der
Prozentwaage bei Dickeabweichungen des Potentiometerabgriff 18. Das Potentiometer
17 wirkt dabei auf die Magnetisierungsspannung in der Weise ein, daß diese Spannung
an der Magnetisierungswicklung 6 der Meßspulenanordnung so eingestellt wird, daß
sich in dem zu untersuchenden Elektroblech eine konstante, von der jeweiligen Blechstärke
unabhängige Induktion ergibt.
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Wie F i g. 2 zeigt, kann eine solche Regelung durch einen vorzugsweise
als Spannungskonstanthalter wirkenden Regler, z. B. einen Thoma-Regler 19 bewirkt
werden, der den Abgriff 20 eines parallel zur angelegten Netzspannung U geschalteten
Regeltransformators 21 entsprechend der Waageeinstellung verschiebt.
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Um von etwaigen Schwankungen der Netzspannung U unabhängig zu sein,
ist die Schaltung des Thoma-Reglers sowie des mit der Waage zusammenwirkenden Potentiometers
17 im einzelnen so gewählt, wie das das Schaltbild nach F i g. 2 wiedergibt.
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Das Waage-Potentiometer 17 dient für den Regler als Sollwertpotentiometer.
Es wird mittels einer Gleichstromquelle wie Gleichstrombatterie 22 gespeist. Zwischen
dem
Abgriff 18 des Sollwertpotentiometers 17 und dem Thoma-Regler 19 einerseits und
der Magnetisierungswicklung 6 des Meßjochs 5 andererseits ist eine Gleichrichteranordnung
23 vorgesehen, welche dem Regler den arithmetischen Mittelwert der Spannung zuführt.
Die Gleichstromquelle 22, welche als Spannungsnormale dient und die Gleichrichteranordnung
23 sind so geschaltet, daß am Regler 19 nur die Differenz der beiden Gleichspannungen
zur Wirkung kommen. Bei Schwankungen der Netzspannung U und damit auch bei entsprechenden
Spannungsschwankungen am Zwischentrausformator 24 sowie an der Magnetisierungsspule
6 ändert sich daher auch der durch die Regelspule des Thoma-Reglers 19 fließende
Strom, so daß der Regler 19 entsprechend dem durch die Gleichstrombatterie 22 festgelegten
Spannungs-Sollwert den Ab griff 20 am Regeltransformator 21 so verschiebt, daß sich
an der Spule 6 sofort wieder der Spannungs-Sollwert einstellt.
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Der Steuervorgang infolge Gewichtsänderung der Waage spielt sich
so ab, daß bei Verschiebung des Potentiometerabgriffes 18 sich zugleich auch die
am Sollwertpotentiometer 17 abgegriffene Gleichspannung ändert. Da der Regler 19
so lange ein Verstellmoment auf den Regeltransformator ausübt, bis der Strom in
der Reglerspule wieder seinen Sollwert erreicht, ändert sich auch die Spannung an
der Meßspule 6, bis sie schließlich ihre dem jeweiligen Wiegewert entsprechende
Größe angenommen hat.
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Um zu verhindern, daß durch die Kupplung des Waagezeigers mit dem
Sollwertpotentiometer 17 ein die Wägung verfälschendes Drehmoment auf die Waage
ausgeübt wird, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an der Waagezeiger-Achse
ein Kontaktblech 18 befestigt, das während der Wägung das Potentiometer 17 nicht
berührt, sondern erst nach beendeter Wägung, beispielsweise nach Einschalten des
Waagefeststellers und mittels einer elektromagnetischen Kupplung mit dem Potentiometer
17 in Berührung kommt, so daß erste dann der Stromkreis geschlossen wird. Auf diese
Weise wird also die Anzeige der Waage durch das Abgreifen des Potentiometers nicht
beeinflußt, mithin eine genaue Gewichtsanzeige gewährleistet.
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Wie oben bereits erwähnt, besteht die eigentliche Meßanordnung aus
der Magnetisierungswicklung 6, der Induktionswicklung 7 und dem Joch 9, auf dessen
Schenkelenden das Blech während seiner Messung aufliegt. Wird das Joch 9 im Querschnitt
wesentlich größer ausgelegt als die zu messende Tafel, so ergibt sich im Joch eine
relativ kleine Induktion, die bei der quadratischen Abhängigkeit der Eisenverluste
von der Induktion ohne weiteres zu vernachlässigen ist.
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Zur Messung der Eisen- bzw. Wattverluste ist dem Meßjoch 5 ein Leistungsmesser
mit zwei Stromspulen, wie er zur Ausschaltung der Eigenleistung bekannt ist, nachgeschaltet,
und zwar so, daß seine eine Stromspule 25 in den Stromkreis der Magnetisierungsspule
6 und seine andere Stromspule 26 zusammen mit seiner Spannungsspule 27 in den Stromkreis
der Induktionswicklung 7 eingeschaltet ist, wobei jedoch die Spule 26 gegenüber
der Spule 25 in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossen wird. Auf diese
Weise wird die Verlustleistung von der primär aufgenommenen Leistung sofort in Abzug
gebracht, so daß also nur die in dem zu untersuchenden Blech
auftretenden Eisenverluste
ermittelt werden. Die zur Regelung abgenommene Spannung kann sowohl von der Wicklung
6 als auch von der Wicklung 7 der; Meßanordnung 5 abgenommen werden.
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Um nun auch die wahren Eisenverluste pro, Gewichtseinheit unmfttelbar
ablesen zu können, ist in den Stromkreis der Induktìonswicklung 7 ein Potentio meter
28 eingebaut, das ähnlich wie das Sollwertpotentiometer 17 mit dem Waagezeiger gekuppelt
ist.
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In diesem Falle ist die Anordnung so getroffen, daß die am Potentiometer
28 abzugreifende Spannung jeweils umgekehrt proportional dem Wiegewert gesteuert
wird. Durch diese Schaltung wird die am Leistungsmesser anliegende Spannung auf
einem konstanten Wert gehalten und die Anzeige des Leistungsmessers 24 daher unmittelbar
auf das Einheitsgewicht reduziert, und zwar jeweils entsprechend der Abweichung
vom Sollgewicht. Die Steuerung beider Spannungen, nämlich der dem Gewicht proportionalen
Induktionsspannung und der konstanten Spannung für den Spannungspfad des Leistungsmessers
wird, wie bereits oben dargelegt, durch die Verwendung einer Prozentwaage mit linearer
Skala auf potentiometrischem Wege vorgenommen. Dabei ist selbstverständlich darauf
zu achten, daß die Belastung des Potentiometers in Grenzen gehalten wird, da die
Spannung sich bei linearer Verstellung des Potentiometers nur dann auch linear verändert.
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Sollen mit der oben beschriebenen Anordnung nun in betriebsmäßig
großem Umfange Bleche hinsichtlich ihrer Eisenverluste gemessen werden, so wird
zunächst auf dem Tisch 1 der zu messende Stapel abgelegt. Danach werden die Tafeln
einzeln über den Schaltkontakt 11 gezogen und auf dem Wiegetisch abgelegt, wobei
sich die Hilfskontakte 15, 16 schließen. Nach der Wägung wird die Tafel in den Spulenkörper
8 geschoben. Dabei werden die Kontakte 12, 13 und 14 geschlossen. Nach beendeter
Messung wird die Tafel vom Sortiertisch 10 auf die einzelnen Sortierpacken gelegt.
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Die Steuerung der Aufeinanderfolge der einzelnen Meßvorgänge durch
die Schaltkontakte 11 bis 16 geschieht nun im einzelnen wie folgt: Durch das Schließen
des Schaltkontaktes 11 wird die Einleitung eines neuen Meßvorganges angezeigt und
damit die für die vorher gemessene Tafel bestehende Blockierung der Apparatur aufgehoben,
wenn der Meßvorgang im Joch 5 an der vorgehenden Tafel durch Freigabe der Kontakte
12, 13 und 14 beendet ist. Mit dem Kontakt 15 ist beispielsweise der Kontakt 12
gekuppelt. Sofern der Kontakt 11 geschlossen und der Kontakt 12 ohne Blechdruck
ist, also offen steht, ist die Waage für die Wägung freigegeben. Letztere kann aber
erst vorgenommen werden, wenn durch den Druck des zu wiegenden Bleches die Hilfskontakte
15 und 16 eingeschaltet sind und nach Ablauf einer gewissen Zeit, innerhalb der
die Waage ausschwingen kann, der Waagefeststeller über ein Zeitrelais freigegeben
worden ist. Gleichzeitig mit der Freigabe des Waagefeststellers wird ein zweites
Zeitrelais betätigt, das nach dem Einspielen der Waage den Feststeller wieder abschaltet
und die Kupplung für das Abtasten des Potentiometers 17 einschaltet.
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Daraufhin wird die Tafel in die Meßspulen-Anordnung 5 eingeschoben.
Das Blech schaltet alsdann durch sein Gewicht die Schaltkontakte 14 und 13 ein,
wodurch die Meßspannung auf das Meßjoch 5 gegeben wird, da letztere bei offenem
Joch spannungslos
ist. Durch obige Abhängigkeitsschaltung kann
also noch während der Messung bereits wieder ein neues Blech auf die Waage 3 aufgelegt
werden, dessen Gewicht dann selbsttätig wieder gemessen wird, nachdem die vorhergehende
Tafel das Joch 9 verlassen hat.