Software: SimX - Parameterfindung - Permeabilitaet - Effekt-Isolierung
Permeabilität ist keine direkt messbare Größe. Die von den Werkstoffherstellern bereitgestellten Magnetisierungskennlinien sind für den interessierenden Bereich der Eisenaussteuerung oft nicht nutzbar:
Man häufig auf die eigene messtechnische Ermittlung der benötigten Magnetisierungskennlinie angewiesen:
- Es sollte dafür eine Messanordnung gewählt werden, welche den Effekt der nichtlinearen Permeabilität möglichst isoliert zu erfassen gestattet.
- Leider fehlen in vielen Firmen für die direkte Messung der magnetischen Größen Flussdichte und Feldstärke im Eisenmaterial die messtechnischen Voraussetzungen. Günstig ist deshalb die Messung rein elektrischer Größen am elektromagnetischen Wandler.
- Betrachtet man die elektrische Seite eines Elektromagneten, so erscheint infolge der nichtkonstanten Permeabilität die Induktivität der Spule als eine Funktion des elektrischen Stromes. Dies erkennt man nach Anlegen einer Spannung deutlich in einer Verformung des Stromanstiegs im Vergleich zu einer konstanten Induktivität im folgenden Bild:
Der Zusammenhang zwischen aktuellem Strom in der Spule und aktuellem magnetischem Widerstand des Eisenkreises kann über ein dynamisches Modell des elektro-magnetischen Wandlers vermittelt werden. Günstig ist dabei der Aufbau eines speziellen Eisenkreises ohne Luftspalt, um Modellungenauigkeiten infolge mangelhafter Nachbildung von Streuwiderständen zu verringern:
- Ideal wäre ein ringförmiger Eisenkreis mit rundem Querschnitt (Toroidspule).
- Aus Kostengründen wird im Praktikum ein aus zwei E-Hälften zusammengesetzter, geblechter Kern aus einem handelsüblichen Wechselstrom-Luftschütz mit seiner Originalspule verwendet.
- Die Abschnitte des Kerns, welche ursprünglich die Kurzschlussringe enthielten, wurden abgetrennt. Die Trennflächen zwischen den Kernen sind geschliffen und poliert, so dass die Kernhälften ideal "ohne" Restluftspalt aufeinander liegen.
Gemessen wird der Stromanstieg nach Anlegen einer definierten Betriebsspannung an die Spule des Magneten. Die Spannung ist so hoch zu wählen, dass der durch den ohmschen Widerstand der Spule begrenzte Strom das Eisenmaterial möglichst bis zur Sättigung aussteuert.
