Procedimiento para clasificar chapa eléctrica.
Procedimiento para clasificar chapa eléctrica, que se utiliza para la fabricación de una máquina eléctrica y sepresenta en forma de bobinado de cinta (1),
caracterizado porque
- en el bobinado de cinta (1) se genera, mediante un devanado excitador (2) alimentado desde un dispositivode alimentación (5), un flujo magnético variable en el tiempo que causa una variación de forma delbobinado de cinta (1) y pérdidas magnéticas,
- la variación de forma y/o las pérdidas magnéticas se miden mediante un dispositivo de medición (3, 6, 23) yla señal de medición (21, 22, 24) obtenida con ello se alimenta a un dispositivo de valoración (4), y
- el dispositivo de valoración (4) lleva a cabo, mediante la utilización de la señal de medición (21, 22, 24), unacategorización de la chapa eléctrica con relación a la emisión acústica y/o a las pérdidas magnéticas.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/059777.
Solicitante: SIEMENS AG OSTERREICH.
Nacionalidad solicitante: Austria.
Dirección: Siemensstrasse 90 1210 Wien AUSTRIA.
Inventor/es: PREGARTNER,HELMUT.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B06B1/08 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B06 PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS, EN GENERAL. › B06B PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS EN GENERAL (para las aplicaciones particulares, ver las subclases correspondientes, p. ej. B07B 1/40, B22C 19/06, B23Q 17/12, B24B 31/06, E01C 19/22; medida de vibraciones mecánicas o de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras G01H; sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas acústicas G01S 15/00; producción de energía sísmica para la prospección G01V 1/02; control de las vibraciones mecánicas G05D 19/00; procedimientos o dispositivos para transmitir, conducir o dirigir el sonido, en general G10K 11/00; síntesis de ondas acústicas G10K 15/02; elementos piezoeléctricos, electroestrictivos o magnetoestrictivos H01L 41/00; motores con imán, inducido o sistema de bobina vibrantes H02K 33/00; motores que utilizan el efecto piezoeléctrico, la electroestrición o la magnetoestrición H02N 2/00; producción de oscilaciones eléctricas H03B; resonadores electromecánicos como elementos de circuitos resonantes H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R). › B06B 1/00 Métodos o aparatos para producir vibraciones mecánicas de frecuencia infrasonora, sonora o ultrasonora. › que funcionan por magnetostricción (dispositivos magnetostrictivos en sí H01L 41/00).
- G01N27/90 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 27/00 Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R). › utilizando corrientes de Foucault.
- G01N29/14 G01N […] › G01N 29/00 Investigación o análisis de materiales por el empleo de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras; Visualización del interior de objetos por transmisión de ondas ultrasonoras o sonoras a través del objeto (G01N 3/00 - G01N 27/00 tienen prioridad). › utilizando técnicas de emisión acústica.
- G01R33/04 G01 […] › G01R MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES MAGNETICAS (indicación de la sintonización de circuitos resonantes H03J 3/12). › G01R 33/00 Dispositivos o aparatos para la medida de valores magnéticos. › utilizando el principio del accionamiento periódico del flujo.
PDF original: ES-2433419_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Procedimiento para clasificar chapa eléctrica
Campo técnico
La invención se refiere a un procedimiento para clasificar chapa eléctrica, que se utiliza para la producción de una máquina eléctrica y se presenta en forma de bobinado de cinta.
Estado de la técnica
La emisión acústica que se produce durante el funcionamiento de una instalación eléctrica, por ejemplo de un transformador de potencia, se considera en especial perturbadora cuando la instalación se instala en las proximidades de una zona habitada. A la hora de producir un transformador de potencia poco ruidoso se está obligado a utilizar un material magnético blando, que presente una estricción magnética lo más reducida posible. En la práctica, sin embargo, ha quedado demostrado que la clasificación de materiales magnéticos blandos es difícil. Habitualmente con el fin de clasificar se toma una muestra de un bobinado de cinta (del que en un paso de procedimiento posterior se estampan las piezas de chapa para el núcleo del transformador) y se analiza en un dispositivo de medición en cuanto al comportamiento de la estricción magnética y otras características magnéticas. Con ello se produce en primer lugar el problema de que los dispositivos de medición no entregan resultados de medición coincidentes. Por otro lado el resultado de medición depende del lugar de la toma de muestras: puede darse que una muestra tomada al principio de un bobinado de cinta y una muestra tomada al final del bobinado de cinta muestren en cada caso un comportamiento de estricción magnética muy diferente. Es casi imposible una previsión satisfactoria para el comportamiento acústico de la máquina eléctrica con los métodos de medición y clasificación conocidos. Estados de la técnica relevantes son por ejemplo los documentos US 5456113, CN 101354380 o US2007/00462, respectivamente US5581037.
Representaciones de la invención La tarea de la presente invención consiste en indicar un procedimiento para clasificar chapa eléctrica, con el que pueda preverse mejor el comportamiento acústico y dado el caso también las pérdidas magnéticas de una máquina eléctrica.
Esta tarea es resuelta mediante un procedimiento con las particularidades de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se definen reivindicaciones subordinadas.
En una idea básica la invención se basa en que para la clasificación del producto inicial magnético blando no se analiza una muestra tomada del material enviado, sino del bobinado de cinta en conjunto, tal y como se envía a las plantas de producción. Para esto se dota el bobinado de chapa, también llamado bobina, de un bobinado excitador. Mediante un dispositivo de alimentación se genera en la cinta plana bobinada un flujo magnético variable en el tiempo. Este flujo magnético variable en el tiempo tiene como consecuencia, a causa de la estricción magnética, una variación de forma del bobinado de cinta. Mediante un dispositivo de medición se miden las variaciones de forma del bobinado de cinta que discurren transversalmente a la dirección de estiraje y, dado el caso, también las pérdidas magnéticas y se alimentan a un dispositivo de valoración. En el dispositivo de valoración se realiza la valoración de los niveles de ruido (niveles de potencia acústica) y los números indicadores de pérdida así como la asignación de estos valores a clases. De este modo puede preverse mejor el comportamiento operacional a esperar de la máquina eléctrica, es decir, con vistas al comportamiento acústico a esperar y, dado el caso, también con relación a las pérdidas magnéticas a espera. Mediante el procedimiento conforme a la invención pueden filtrarse antes del inicio de la producción a partir de los bobinados de cinta enviados, aquellos que aparecen especialmente, respectivamente poco adecuados, para un funcionamiento poco ruidoso de una máquina eléctrica. Debido a que la bobina se valora en su totalidad, el resultado de la clasificación ya no depende del lugar de la toma de muestras. El pronóstico es mucho más preciso con el procedimiento conforme a la invención. En especial durante la producción de grandes máquinas, como por ejemplo transformadores de potencia poco ruidosos, el procedimiento conforme a la invención tiene una elevada importancia industrial. El dispositivo de valoración, que lleva a cabo la clasificación, respectivamente la categorización de la chapa eléctrica, puede llevar a cabo automáticamente la clasificación en clases sobre la base de particularidades prefijadas (nivel de ruido, pérdidas) . La unidad de valoración es por ejemplo un ordenador personal (PC) modificado de forma correspondiente, que puede estar compuesto de forma relativamente sencilla por componentes de hardware y software conocidos por sí mismos. La asociación de la chapa eléctrica a clases de ruido exige en la producción solamente una complejidad reducida. El procedimiento de clasificación es poco propenso a las averías.
En la dirección axial del bobinado de chapa la variación de forma del bobinado de cinta puede detectarse mediante técnica de medición de forma especialmente sencilla, por medio de que sobre una o dado el caso ambas superficies
frontales del bobinado de cinta se dispone un dispositivo sensorial, que detecta las vibraciones en la dirección axial del bobinado de cinta.
Si sobre cada superficie frontal se disponen varios detectores, puede llevarse a cabo de forma sencilla un promediado de la variación en longitud.
Para detectar la variación de forma de la bobina pueden utilizarse de forma ventajosa sensores de aceleración disponibles comercialmente. A partir de una señal de un sensor de aceleración puede calcularse de forma sencilla una señal de velocidad, la cual en una secuencia ulterior puede dividirse mediante análisis de Fourier en diferentes componentes de frecuencia. El espectro de vibraciones puede convertirse después, de forma relativamente sencilla, en un espectro proporcional al ruido y en un paso adicional asociarse a una clase de ruido.
Es conveniente que durante la clasificación de la chapa eléctrica se tengan en cuenta ya las condiciones operacionales posteriores de la máquina eléctrica, es decir, el bobinado excitador se alimenta con 50 Hz (Europa) ó 60 Hz (EE.UU.) y amplitud variable.
Ha quedado demostrado que puede ser favorable que el flujo magnético generado mediante el devanado excitador en el bobinado de cinta se prefije escalonadamente, en un intervalo técnicamente relevante de entre 0, 5 T a 2 T. En la práctica ha quedado demostrado con ello que son favorables etapas de aproximadamente 0, 1 T. Por medio de esto puede establecerse el comportamiento acústico a esperar en función de la modulación magnética.
Puede conseguirse en especial una buena clasificación del comportamiento acústico de la chapa eléctrica si, durante la valoración de las señales de medición de los detectores, sólo se utilizan amplitudes de velocidad de múltiplos enteros de la frecuencia prefijada (100 Hz, 150 Hz, 200 Hz, … respectivamente 120 Hz, 180 Hz, 240 Hz, …) .
Aparte de esto puede ser favorable que los porcentajes de velocidad espectrales se normalicen a una anchura determinada del bobinado de cinta, por ejemplo a una anchura de 1 m. Por medio de esto la clasificación es independiente del tamaño de la bobina enviada.
Puede conseguirse una previsión especialmente precisa, por medio de que las vibraciones del bobinado de cinta se detectan mediante varios sensores en uno o en ambos lados frontales y estas señales de medición se promedien.
Es favorable que los valores medidos se conviertan en niveles de ruido (niveles de potencia acústica) y se archiven en un banco de datos, de tal modo que a determinados valores de la densidad de flujo magnética pueda asociarse en cada caso una variación de forma del material de chapa, que se produce durante el funcionamiento.
Como sensores para detectar la deformación pueden usarse con ello diferentes principios de medición; por ejemplo piezo-receptores, interferómetros láser, convertidores de medición resistivos, capacitivos o inductivos.
Descripción breve de los dibujos Para una explicación ulterior de la invención se hace referencia en la siguiente parte de la descripción a los dibujos, en los que pueden deducirse configuraciones, detalles y perfeccionamiento ventajosos adicionales de la invención.
Aquí muestran:
la figura 1 un bobinado de cinta con un devanado excitador y un dispositivo de medición y valoración conforme a la invención para clasificar el bobinado de cinta con relación a la emisión acústica y pérdidas, en una representación esquemática;
la figura 2 una representación en detalle... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Procedimiento para clasificar chapa eléctrica, que se utiliza para la fabricación de una máquina eléctrica y se presenta en forma de bobinado de cinta (1) , caracterizado porque
- en el bobinado de cinta (1) se genera, mediante un devanado excitador (2) alimentado desde un dispositivo
de alimentación (5) , un flujo magnético variable en el tiempo que causa una variación de forma del bobinado de cinta (1) y pérdidas magnéticas,
- la variación de forma y/o las pérdidas magnéticas se miden mediante un dispositivo de medición (3, 6, 23) y la señal de medición (21, 22, 24) obtenida con ello se alimenta a un dispositivo de valoración (4) , y
-el dispositivo de valoración (4) lleva a cabo, mediante la utilización de la señal de medición (21, 22, 24) , una 10 categorización de la chapa eléctrica con relación a la emisión acústica y/o a las pérdidas magnéticas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de medición (3, 6, 23) presenta un dispositivo sensorial (3) , que está dispuesto sobre una o ambas superficies frontales (7, 8) del bobinado de cinta (1) .
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo sensorial (3) está formado por al menos un sensor de aceleración (14) .
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque en el dispositivo de valoración (4) se lleva a cabo una transformada de Fourier (FFT) .
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el flujo magnético se prefija en un margen técnicamente relevante de entre 0, 5 T y 2 T en etapas, en especial en etapas de 0, 1 T.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque las amplitudes de velocidad se normalizan a una unidad de anchura del bobinado de cinta (1) , en especial a una anchura de 1 m.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque en el dispositivo de valoración (4) se forma, a 30 partir de amplitudes de velocidad espectrales, un valor medio conforme a la fórmula Vj. Velocidad media a frecuencia j
M. Número de receptores j Componente de frecuencia j-ésimo (por ejemplo componente de 100 Hz)
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque para cada componente de frecuencia del análisis rápido de Fourier se forma un nivel de potencia acústica promediada, conforme a la fórmula Cj. Factor de adaptación 12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque en el dispositivo de valoración (4) se calculan, utilizando la fórmula N. Número de múltiplos de 50 Hz un nivel de potencia acústica total y un nivel de potencia acústica total A-valorado, conforme a la fórmula Aj Valoración A a la frecuencia fj.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque el dispositivo de medición (3, 6, 23) presenta un bucle de medición (6) , que detecta la densidad de flujo magnética en el bobinado de cinta (1) como valor de medición (22) y este valor de medición (22) se alimenta al dispositivo de valoración (4) .
14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque los niveles de potencia acústica total relativos calculados, así como los componentes espectrales y los valores de medición de la densidad de flujo magnética, se 15 archivan en un dispositivo de archivo (20) del dispositivo de valoración (4) .
15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque en el dispositivo de valoración (4) se calcula un valor de pérdida, en cada caso para un valor de una densidad de flujo magnética en el bobinado de cinta (1) , y se archivan en el dispositivo de archivo (20) .
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