ISBN 978-3-8439-4401-4

978-3-8439-4401-4, Reihe Elektrotechnik

Michael Linnert
Energieeffiziente Felderzeugung für die magnetisch-induktive Durchflussmessung

179 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2020), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Magnetisch-induktive Durchflussmesser gehören seit Jahren in der Prozessmesstechnik zu den umsatzstärksten Sensoren zur Durchflussüberwachung. Für im industriellen Umfeld vielerorts schwierige Einbaulagen ist es oftmals nicht möglich, den für die Erzeugung des Magnetfelds erforderlichen Leistungsbedarf aus dem Netz zu decken, da Messstellen oft erst nachträglich eingerichtet werden und dort ursprünglich keine Spannungsversorgung vorgesehen war. Stattdessen wird die Leistung aus Batterien bezogen, welche jedoch regelmäßig erneuert werden müssen. Zur Verkürzung wartungsbedingter Produktionsausfälle ist eine Verlängerung der Betriebsdauer durch Verringerung des Leistungsbedarfs des Wandlers erstrebenswert.

Ziel dieser Arbeit ist deshalb die Senkung des Leistungsbedarfs magnetisch-induktiver Durchflusssensoren durch alternative Arten der Erzeugung des Magnetfelds.

Mit remanenten Magnetmaterialien wird ein neuartiger Ansatz zur Erzeugung des für die Kompensation von Störspannungen benötigten magnetischen Wechselfelds untersucht. Im Gegensatz zur Felderzeugung durch Elektromagnete wird dabei nach der Umpolung des Felds keine Energie mehr benötigt. Zur Einschätzung des Leistungsbedarfs werden zwei Prototypen ausgelegt und messtechnisch untersucht. Je seltener das Feld umgepolt wird, desto mehr Energie lässt sich prinzipbedingt einsparen.

Es wird daher ein statistisches Filter entworfen, das neben dem üblicherweise ausgewerteten Differenzanteil auch den Gleichanteil des Magnetfeldes berücksichtigt. Hierdurch bleibt die Messgenauigkeit auch unter geringen Feldwechselraten erhalten, was den Leistungsbedarf von Sensoren mit remanenten Magnetmaterialien reduziert. Dies wird durch Messungen an einer Kalibrieranlage belegt.

Durch das Zusammenspiel des neuen Filters mit remanenten Magnetmaterialien werden neue Möglichkeiten zur Senkung des Leistungsbedarfs künftiger magnetisch-induktiver Durchflusssensoren aufgezeigt und bewertet.