DE1216985B - Pruefanordnung zur Messung der magnetischen Kennwerte von Elektroblechen - Google Patents

Description

• Prüfanordnung zur Messung der magnetischen Kennwerte von Elektroblechen Es ist eine magnetische Tafelprüfeinrichtung bekanntgeworden, bei der mit Hilfe einer Waage, über welche die zu prüfenden Tafeln laufen, je nach Gewicht der Tafel ein Widerstand verstellt wird, der seinerseits im Erregerkreis eines Generators für die Magnetisierungsspannung der Tafel liegt. Auf diese Weise wird eine Regelung der Induktion abhängig von dem Gewicht bzw. der räumlichen Abmessung der Tafel erreicht. Die in der bekannten Einrichtung vorgesehene Waage mißt das Gesamtgewicht der zu prüfenden Tafeln. Unter anderem hat dieser Umstand einen beträchtlichen Nachteil für die von der Waage beeinflußte Regeleinrichtung zur Folge. Die Ausschläge der Waage sind groß, entsprechend treten auch Pendelungen auf, die die nachfolgende Regeleinrichtung ungünstig beeinflussen.
• Ein weiterer Mangel der bekannten Einrichtung, bei der über eine normale Waage die Induktionsregelung vorgenommen wird, liegt darin, daß bei einem kleinen Tafelgewicht der Ausschlag der Waage und damit die Verstellung eines Widerstandes im Regelkreis klein ist. Bei einem großen Tafelgewicht ist der Ausschlag der Waage groß. Die nachgeschaltete elektrische Regeleinrichtung kann jedoch nur in einem beschränkten Bereich so abgestimmt werden, daß sie ohne zusätzliche Eingriffe die Induktion regelt. Eine Regeleinrichtung, die von einer normalen Waage gesteuert wird, ist deshalb an einen bestimmten kleinen Bereich von Gewichten, die die Tafeln annehmen können, gebunden.
• Diese Mängel werden bei einer Prüfanordnung zur Messung der magnetischen Kennwerte von Elektroblechen mit einem Wechselfeld und einer selbsttätig durch das Tafelgewicht mit Hilfe eines durch eine Waage einstellbaren Widerstandes erfolgenden Regelung der Magnetisierungsspannung, die in der Tafel eine konstante magnetische Induktion erzeugt, dadurch behoben, daß gemäß der Erfindung die Regelung mit Hilfe einer Waage mit Voreinstellmöglichkeit für ein bestimmtes Tafelsollgewicht (Differenzwaage) erfolgt, die auf eine prozentuale Ausschlagsempfindlichkeit einstellbar ist.
• Die prozentual anzeigende Differenzwaage schlägt auch bei verschiedenen Sollgewichten, jedoch gleicher prozentualer Abweichung um den gleichen Betrag aus. Die Anwendung dieser Waage macht deshalb die gesamte Prüfanordnung sehr viel elastischer in der Auswahl der Tafelgrößen. Alle mit den großen Ausschlagsänderungen bei Verwendung einer normalen Waage verknüpften Mängel treten bei der Anwendung der prozentual anzeigenden Differenzwaage nicht mehr auf. Beispielsweise werden im Regelkreis liegende elektrische Verstärker nicht mehr übersteuert.
• Jeder Messung einer Elektroblechtafel muß eine Querschnittsbestimmung der Tafel vorausgehen. Breite und Dicke der Tafel ist zu bestimmen. Wenn die zulässige Voraussetzung gemacht wird, daß die Tafellänge immer auf das richtige Maß abgeschnitten werden kann und deshalb keiner Schwankung unterliegt, kann die Querschnittsbestimmung durch Gewichtsbestimmung ersetzt werden, wobei eine weitere Voraussetzung gemacht ist, nämlich, daß beachtliche Änderungen des spezifischen Gewichts nicht vorkommen.
• In F i g. 1 ist ein Beispiel der gewichts- oder dickenabhängigen Steuerung der Magnetisierungsspannung (Induktion) für ein Ganztafelmeßjoch M dargestellt.
• Der Einfachheit halber ist in F i g. 1 eine normale Waage 3 gezeichnet. Ein Wechselstromgenerator G liefert den Magnetisierungsstrom mit der Klemmspannung U, an der Primärwicklung 1 des Ganztafelmeßjoches.
• Die gewichtsabhängige Einstellung der Magnetisierungsspannung für eine bestimmte Maximalinduktion erfolgt durch einen Röhrenregler 2 oder sonstigen Maschinenspannungsregler über eine Waage 3, auf der die Prüftafel 4 vor dem Einbringen in das Joch gewogen wird. Mit dem Zeiger 5 der Waage wird ein Widerstandsabgriff 6 zur Deckung gebracht. Der eingeschaltete Teil des Widerstandes 7 ändert sich dann mit dem Zeigerausschlag entweder von der Waage gesteuert oder von Hand nachgestellt. Die Waage kann entweder vor oder nach der Wägung fehlerfrei arretiert werden. Der Widerstand 7 liegt mit einem Potentiometer 8 in Reihe. An der Magnetisierungsspule 1 liegt eine Wandlerwicklung 9. Die Primärwicklung dieses Wandlers ist so unterteilt, daß sie durch eine Umschaltung auf eine Induktion von 10 000 oder 15 000 G im Prüfblech in einer Sekundärwicklung 9a eine stets gleich große Spannung U3 erzeugt. Diese Spannung wird gleichgerichtet und gesiebt und als Spannung U4 über den Widerstandsabgriff 6 einerseits und das Ende des Potentiometers 8 andererseits der Reihenschaltung von 7 und 8 zugeführt. Die Gewichtsabhängigkeit führt zu einer Spannung UO aus U, nach der Beziehung:

  dd

  1 mm

  d0

  U4 doss d, U4= = konst. (1)

  1 d0

  aO

  Durch einen verstellbaren Abgriff 19 auf dem Widerstand 8 wird ein Spannungsbruchteil UB bodo konst, (2) btx dz erhalten. Die Spannung UB wird zur Steuerung der Magnetisierungsstromquelle als Sollwertgeber dem Regler 2 zugeleitet und dort mit der konstanten Gleichspannung von z. B. 80 V verglichen. Der Regler 2 kann ein Röhrenregler sein, der das Erregerfeld des Generators G regelt. Die Maschinenspannung wird automatisch so eingestellt, daß unter Berücksichtigung des magnetisierten Querschnitts b2 dx der Tafel die gewünschte Induktion entsteht.
• Zur Einstellung der Induktion in der Probetafel ist es zweckmäßig, die Regelpotentiometer nicht an den Ausgang des Gleichrichterkreises zu legen, sondern an die Wechselspannung, z. B. Nach F i g. 4, zu legen und zwischen Gleichrichterkreis und Potentiometer einen Meßverstärker 20 einzuschalten. Hierbei empfiehlt es sich weiter, den Gleichrichterkreis galvanisch vom Verstärkerkreis zu trennen. Es kann deshalb gemäß Fig.4 ein Ausgangsisolierwandler angewendet werden, so daß die Wicklung U8 von US der Primärwicklung U5 galvanisch getrennt ist. Die am Ausgang des Verstärkers 20 auftretende Spannung U5 ist genau konstant, solange die Eingangsspannung UB konstant bleibt. Von der getrennten Wicklung U6 wird eine Spannung abgenommen, die zunächst gleichgerichtet und gesiebt wird, so daß die erhaltene Gleichspannung U7 dem Röhrenregler 2 als Einfluß spannung zugeleitet werden kann. Diese Spannung wird im Regler mit einer konstanten Hilfsspaunung, beispielsweise mit einer Batteriespannung, verglichen.
• Die Verlustziffermessung erfolgt beispielsweise mittels einer Anordnung, die in F i g. 2 wiedergegeben ist, durch ein Wattmeter 10, dessen Spannungspfad 11 über einen Meßverstärker 12 und eine mit einem Nachstellzeiger 26 und 36 gekuppelte Potentiometergruppe 15 und 16 an der sekundären Induktionsspannung U14 des Magnetisierungsjoches M der Tafel 4 liegt. Das Widerstandsverhältnis wird einerseits vom GewichtP (Abgriff 26) nach Gleichung(1) [wobei Ulo an Stelle von U4 tritt] und andererseits vom Verhältnis der Tafelgrößen Yo> b0, do- y=, bx, dz beeinflußt, so daß Uv = r°b d° U0 = konst (3) wird.
• Der Wattmeterausschlag ist der Verlustziffer V in W/kg proportional, weil der Strompfad von dem Magnetisierungsstrom direkt durchflossen wird und die Spannung im Spannungspfad des Wattmeters mittels des Einstellkontaktes36 entsprechend den Meßgrößen der Tafel korrigiert wird und durch den Potentiometerkontakt 26 gewichtsabhängig eingestellt wird.
• Ein Gleichrichterinstrument 180 im Spannungspfad des Wattmeters kann zur Anzeige von Bmas verwendet werden, wenn seine Empfindlichkeit dem ys der Tafel angepaßt wird. Ferner kann ein Effektivspannungsmesser 190 in den -fachen Werten geeicht sein.
• Dieser ergibt dann mit dem Maximalwertmesser einen Überblick über den Formfaktor. Die Abhängigkeit vom jeweiligen y kann durch einen veränderlichen Nebenschluß 13 von Hand erzielt werden.
• Da die Induktion von 15000 auf 10000 G umschaltbar sein soll, ändert sich die Spannung U14 an der Induktionsmeßspule 14 auch entsprechend. Diese geänderte Spannung liegt dann an der Reihenschaltung der beiden Potentiometer 15 und 16 in F i g. 2. Diese Spannungsänderung muß wegen Uv = konst ausgeglichen werden. Die Potentiometer 15 und 16 sind über einen Festwiderstand 15a in Reihe geschaltet, der durch einen Umschalter mit den Schaltmessern 15b und 16b geschaltet werden kann. Bei der Induktion von 10000 G wird das Schaltmesser 15b geschlossen. Dadurch ist der Widerstand 15a kurzgeschlossen. Bei einer Induktion von 15 000 G dagegen wird das Schaltmesser 16b geschlossen.
• Dadurch werden die Widerstände 15 und 15a vereinigt, und dem Widerstand 16 wird ein Widerstand 16a parallel geschaltet. Dabei muß die Bedingung erfüllt sein: R16 = R16R16, $R15a. (4) R16 + Rl6a Der erwähnte Widerstand 15 wird durch einen Schiebekontakt 26 in Abhängigkeit vom Tafelgewicht von Hand oder von der Waage eingestellt. Im Strompfad des Wattmeters 10 und der Magnetisierungsspule 1 liegen zwei Strommesser 200 und 210. Damit kann die Feldstärke im Effektivwert Heff und im Maximalwert Hmax gemessen werden.
• Die unmittelbare Induktionsmessung kann z. B. durch eine Schaltung nach Fig 3 durchgeführt US werden. Das Spannungsverhältnis U2 ist gewichtsabhängig, das Verhältnis UB dagegen wieder quer-US schnitts abhängig und ohne Einfluß des spezifischen Gewichtes.
• Nicht notwendig ist es, die gewichtsabhängige Spannungsteilung 0 (F i g. 1) oder US (F i g. 2) und U4 U14 UB die sollquerschnittsabhängige Spannungsteilung UB (F i g. 1) oder Uv (F i g. 2) in einer einzigen Potentio-US metergruppe 7 und 8 (F i g. 1) oder 15 und 16 (F i g. 2) durchzuführen. Die sollquerschnittsabhängige Spannungsteilung muß naturgemäß nur bei Vorliegen eines neuen Sollquerschnitts, also einer grundsätzlichen Änderung des zu untersuchenden Tafelformats eingestellt werden.
• So kann z. B. die gewichtsabhängige Spannungsteilung oder sollquerschnittsabhängige Spannungsteilung auch nach F i g. 5 in die Vergleichsspannung des Röhrenreglers gelegt werden.
• Auch die Induktionsgruppe (10 000 oder 15 000 G) läßt sich in diesem Kreis, z. B. durch einen Vorwiderstand, wählen. Auch läßt sich der Gegenkopplungswiderstand des Meßverstärkers zur Einstellung der Spannungsverhältnisse heranziehen.
• Das Tafelgewicht ist in den vorbeschriebenen Beispielen mittels einer Differenzgewichtswaage gemessen, welche die prozentuale Gewichtsabweichung A P vom Sollwert des Tafelgewichtes angibt, z. B. weil die Tafeldicke vom Sollwert abweicht. Eine Ausführungsmöglichkeit der Differenzgewichtswaage und ihrer Verbindung mit den Potentiometern 7 (F i g. 1) oder 15 (F i g. 2) oder 17 (F i g. 3) zeigt F i g. 6. Das Sollgewicht der Tafel 4 wird durch PO ausgeglichen. Damit das Differenzgewicht immer einen prozentualen Ausschlag der Waage erzeugen kann, ist ein verschiebbares Neigungsgewicht Pn, dessen Verschiebung abhängig von P0 ist, vorgesehen.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Prüfanordnung zur Messung der magnetischen Kennwerte von Elektroblechen mit einem Wechselfeld und einer selbsttätig durch das Tafelgewicht mit Hilfe eines durch eine Waage einstellbaren Widerstandes erfolgenden Regelung der Magnetisierungsspannung, die in der Tafel eine konstante magnetische Induktion erzeugt, d a d u r c h g e -kennzeichne t, daß die Regelung mit Hilfe einer Waage mit Voreinstellmöglichkeit für ein bestimmtes Tafelsollgewicht (Differenzwaage) erfolgt, die auf eine prozentuale Ausschlagsempfindlichkeit einstellbar ist.
2. 2. Prüfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspannung einer das Wechselfeld erzeugenden Magnetisierungseinrichtung proportional dem prozentualen Differenzgewicht und dem Tafelsollquerschnitt ist (F i g. 1).
3. 3. Prüfanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspannung einer Regelwiderstandskombination (7, 8) zugeführt wird, die zwischen ihrer Ausgangsspannung und Eingangsspannung die prozentuale Differenzgewichtsproportionalität und Sollquerschnittsproportionalität sichert und deren Ausgangsspannung als konstante Sollwertspannung dem Röhrenregler zugeführt wird (F i g. 1).
4. 4. Prüfanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspannung über einen Zwischentransformator und eine Gleichrichterschaltung mit Glättungskondensatoren an die Regelwiderstandskombination angeschlossen wird (F i g. 1).
5. 5. Prüfanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärspannung des Zwischentransformators an die Reglerwiderstandskombination angeschlossen wird und daß die Ausgangswechselspannung als konstante Sollwertspannung über einen Meßverstärker und einen Ausgangsisolierwandler auf die Gleichrichterschaltung mit Glättungskondensatoren (Mittelwertumformer) geschaltet wird, so daß die entstehende Gleichrichterspannung störungsfrei dem Röhrenregler zugeleitet wird (F i g. 4).
6. 6. Prüfanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärspannung der Magnetisierungseinrichtung, die der eingestellten Induktion entspricht, differenzgewichtsabhängig und sollquerschnittsabhängig so untersetzt wird, daß die Ausgangsspannung einer vorher bestimmten Induktion entspricht (F i g. 2, 3).
7. 7. Prüfanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsuntersetzung mittels eines Potentiometers mit getrenntem Abgriff für die prozentuale Differenzgewichtsabhängigkeit und für die Sollgewichtsabhängigkeit erreicht wird (Fig. 3).
8. 8. Prüf anordnung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für Induktionsmeßbereiche von z. B. 10000 und 15 000 G das Potentiometer im Verhältnis der beiden Meßbereiche so umgeschaltet wird, daß der Widerstandswert des Sollquerschnittspotentiometers (16) vor der Umschaltung und der Gesamtwiderstandswert der parallelgeschalteten Widerstände (16 und 16a) und des Widerstandes (15a) nach der Umschaltung konstant sind.
9. 9. Prüfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewichtsabhängigen, sollquerschnittsabhängigen und spezifisch gewichtsabhängigen Einflüsse auf der Seite der Vergleichsspannung des Röhrenreglers neben einer der Primärspannung proportionalen Vergleichsspannung zur Auswirkung kommen und daß die Induktionsstufeneinstellung ebenfalls auf der Seite der Vergleichsspannung des Röhrenreglers vorgenommen wird (F i g. 5).
10. 10. Prüfanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Vergleichsspannung über ein Potentiometer mit einem Abgriff, der vom prozentualen Differenzgewicht abhängig ist, und einem zweiten Abgriff, der vom Sollquerschnitt abhängig ist, untersetzt wird (F i g. 5).

    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldungen S 26728 VIII c/21 e (bekanntgemacht am 21. 1. 1954), S 27259 VIIIc/21 e (bekanntgemacht am 18. 3. 1954); USA.-Patentschrift Nr. 2 054 020; schweizerische Patentschrift Nr. 272 311; Zeitschrift »Sheet Metal Industries«, Juni 1949, s. 1203/1204/1214; Zeitschrift »Proceedings of the Electrical Engineers«, 1955, Bd. 102, S. 427 bis 436; Buch von Koppel mann: »Die Meßtechnik des mechanischen Präzisionsgleichrichters«, 1948, S. 128.