Es hat mir doch keine Ruhe gelassen, dass ich die magnetischen Eigenschaften meiner Stücke nur sehr grob mit "stark magnetisch", "gering magnetisch" oder "schwach magnetisch" beschreiben konnten, nachdem ich einen kräftigen Dauermagneten (Topfmagnet mit Eisenkern und becherförmigem Flussleitblech) darangehalten hatte.
Ich habe mir daher eine Vorrichtung gebaut, mit der man die wichtigste magnetische Eigenschaft, die Permeabilität annähernd messen kann. Die Idee dabei ist, die Veränderung der Induktivität eines Elektromagneten durch die Messung des elektrischen Wechselstroms bei einer Beaufschlagung mit einer Wechselspannung zu beobachten, wenn man die zu untersuchende Probe in die Nähe des Elektromagneten bringt.
Ideal wäre die Verwendung einer Luftspule als Elektromagnet, damit die Remanenz eines Eisenkerns nichts verfälscht, das scheitert aber daran, dass ich mit den 50Hz des Netzes arbeiten will, und bei 50Hz müsste die Luftspule sehr groß sein, damit sich etwas tut.
Daher habe ich einen Elektromagneten aus einem Relais genommen, der hat einen Eisenkern und ein seitlich angeordnetes Flussleitblech; zwischen dem Eisenkern und dem Flussleitblech befindet sich ein 5 mm langer Luftspalt, und in diesen Luftspalt halte ich meine Probe.
Die Umrechnung des gemessenen Wechselstroms in den Blindwiderstand, in die Induktivität und in einen Schätzwert für die Permeabilität der Probe ist nicht trivial, wenn das jemand hier interessiert, kann ich die vollständige Herleitung auf ca. einer Seite darlegen.
Die Schätzwerte für meine Beispielstücke sind:
Material relative Permeabilität (geschätzt)
Magnetit 4,25
Magnetkies 1,74
Serpentinit 1,16
Tigerauge 1,10
Himbeerspat 1,10
Kobalterz 1,04
Nickelerz 1,03
Für Luft ergibt sich 1,00 und für ein dünnes Stück Eisenblech 21,33.
An dem Wert für das Eisenblech erkennt man den Sättigungseffekt bei dieser Messanordnung, aber bei meinen Proben dürfte der Sättigungseffekt noch gering sein.
Ein wichtiger Störeffekt ist die Anlage der Probe an den Kern einerseits und an das Flussleitblech andererseits, eine einseitig glatte Probe, die sich gut anlegen lässt, erzielt eine bessere Wirkung in Relation zur Luft. Daher sind die Ergebnisse nur Schätzwerte.
Ein anderer Störeffekt ist die wirksame Querschnittsfläche für den Magnetfluss durch die Probe, ich kann daher nur mittelgroße bis große Proben untersuchen, bei kleinen Proben (<6 mm) wird es sehr ungenau.
Die Bilder zeigen die Messanordnung, und wenn jemand näheres wissen möchte, es ist nicht geheim, und über Verbesserungsvorschläge würde ich mich freuen.
Meine eigenen Pläne zur Verbesserung:
- Die Vorrichtung transportabel (feldtauglich) machen, dann natürlich ohne Netzanschluss mit 50Hz
- Höhere Frequenz und Luftspule verwenden
Ich habe mir daher eine Vorrichtung gebaut, mit der man die wichtigste magnetische Eigenschaft, die Permeabilität annähernd messen kann. Die Idee dabei ist, die Veränderung der Induktivität eines Elektromagneten durch die Messung des elektrischen Wechselstroms bei einer Beaufschlagung mit einer Wechselspannung zu beobachten, wenn man die zu untersuchende Probe in die Nähe des Elektromagneten bringt.
Ideal wäre die Verwendung einer Luftspule als Elektromagnet, damit die Remanenz eines Eisenkerns nichts verfälscht, das scheitert aber daran, dass ich mit den 50Hz des Netzes arbeiten will, und bei 50Hz müsste die Luftspule sehr groß sein, damit sich etwas tut.
Daher habe ich einen Elektromagneten aus einem Relais genommen, der hat einen Eisenkern und ein seitlich angeordnetes Flussleitblech; zwischen dem Eisenkern und dem Flussleitblech befindet sich ein 5 mm langer Luftspalt, und in diesen Luftspalt halte ich meine Probe.
Die Umrechnung des gemessenen Wechselstroms in den Blindwiderstand, in die Induktivität und in einen Schätzwert für die Permeabilität der Probe ist nicht trivial, wenn das jemand hier interessiert, kann ich die vollständige Herleitung auf ca. einer Seite darlegen.
Die Schätzwerte für meine Beispielstücke sind:
Material relative Permeabilität (geschätzt)
Magnetit 4,25
Magnetkies 1,74
Serpentinit 1,16
Tigerauge 1,10
Himbeerspat 1,10
Kobalterz 1,04
Nickelerz 1,03
Für Luft ergibt sich 1,00 und für ein dünnes Stück Eisenblech 21,33.
An dem Wert für das Eisenblech erkennt man den Sättigungseffekt bei dieser Messanordnung, aber bei meinen Proben dürfte der Sättigungseffekt noch gering sein.
Ein wichtiger Störeffekt ist die Anlage der Probe an den Kern einerseits und an das Flussleitblech andererseits, eine einseitig glatte Probe, die sich gut anlegen lässt, erzielt eine bessere Wirkung in Relation zur Luft. Daher sind die Ergebnisse nur Schätzwerte.
Ein anderer Störeffekt ist die wirksame Querschnittsfläche für den Magnetfluss durch die Probe, ich kann daher nur mittelgroße bis große Proben untersuchen, bei kleinen Proben (<6 mm) wird es sehr ungenau.
Die Bilder zeigen die Messanordnung, und wenn jemand näheres wissen möchte, es ist nicht geheim, und über Verbesserungsvorschläge würde ich mich freuen.
Meine eigenen Pläne zur Verbesserung:
- Die Vorrichtung transportabel (feldtauglich) machen, dann natürlich ohne Netzanschluss mit 50Hz
- Höhere Frequenz und Luftspule verwenden
Anhänge an diesem Beitrag
 |
|
| Dateiname: | 1-IMG_6672.JPG |
| Dateigröße: | 208.61 KB |
| Titel: | Messanordnung magnetische Eigenschaft |
| Information: | Netzgerät, Elektromagnet, Universalmessgerät |
| Heruntergeladen: | 291 |
|
|
| Dateiname: | 1-IMG_6677.JPG |
| Dateigröße: | 255.92 KB |
| Titel: | Messanordnung |
| Information: | Anlegen der Probe |
| Heruntergeladen: | 288 |
