<Desc/Clms Page number 1>
Stromwandler.
Im allgemeinen zeigen Stromwandler mit niedrigen Amperewindungszahlen ziemlich grosse Übersetzungs-und Stromfehler. Besonders bei Einleiterstromwandlern für niedrige Stromstärken wachsen die Fehler bald so stark an, dass die Wandler für genaue Messungen unbrauchbar werden. Man kann zwar die Fehler verkleinern, dadurch, dass man die Eisenquerschnitte sehr gross macht. Indessen nimmt das Eisen dann bald solche Dimensionen an, dass die Verwendung solcher Einleiterstromwandler praktisch nicht mehr in Frage kommt.
Durch die Erfindung sollen nun diese Übelstände vermieden und ein Stromwandler geschaffen werden, der für alle Verhältnisse gut brauchbar ist. Sie beruht auf der Erkenntnis, dass die betreffenden Schwierigkeiten mit der bisherigen Berechnungsmethode der Stromwandler zusammenhängen. Wenn man nämlich wie bisher die Leerlaufverluste des Stromwandlers durch Anwendung möglichst kleiner Induktion klein macht, so wird der sogenannte Fehlwinkel verhältnismässig gross und je nach den Betriebsverhältnissen stark veränderlich. Dadurch ändert sich auch die Grösse der an sich kleinen Übersetzungfehler in unzulässiger Weise.
Ausserdem arbeitet man dann auf einem stark gekrümmten Zweig der Magneti- siernngskurve, wo keinerlei Proportionalität zwischen den Amperewindungen und den Kraftlinien besteht. Dadurch sind weitere Veränderungen der Übersetzungsfehler bedingt. Im Gegensatz hiezu geht die Erfindung von dem Gedanken aus, dass es auf die absolute Grösse des Übersetzungsverhältnisses nicht ankommt, sondern dass man den Übersetzungsfehler, wenn er nur konstant ist, an sich beliebig gross machen und dann in bekannter Weise durch Abgleichen der Windungszahl, d. h. durch Hinzufügen oder Abnehmen von Windungen kompensieren kann.
Eine solche Konstanz des Übersetzungsfehlers lässt sich nun dadurch erreichen, dass man im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungen des Stromwandlers den inneren Scheinwiderstand des Wandlers erheblich grösser macht als die sekundäre Bürde (sekundärer Belastungswiderstand), für welche der Wandler bestimmt ist, und dass man gleichzeitig den Phasenversehiebungswinkel zwischen dem zur Erzeugung des Flusses dienenden Leerlaufstrom und der induzierten sekundären Spannung ungefähr oder genau gleich dem inneren Widerstandswinkel macht. Dadurch wird zwar der innere Spannungsabfall im Verhältnis zur Nennsekundärspannung sehr gross, aber es wird der Fehlwinkel sehr klein und unveränderlich und damit auch der Übersetzungsfehler nahezu konstant.
Dadurch wird der weitere Vorteil erreicht, dass man auch mit der Induktion des Wandlers erheblich in die Höhe gehen kann, dass man hiedurch an Eisen, Eisengewicht und Raum erheblich spart, und dass man hiedurch in den nahezu geradlinigen Ast der Magnetisierungskurve hineinkommt und bessere Proportionalität zwischen Amperewindungen und induzierter Spannung erreicht.
Zur Erläuterung ist in Fig. 1 das Diagramm der bisher bekannten Wandler, in Fig. 2 das Diagramm eines Wandlers nach der Erfindung, in Fig. 3 die Magnetisieruna'skurve des Eisens dargestellt.
In Fig. 1 bedeutet OG den sekundären Strom, 0 G den Ohmschen inneren Spannungsabfall, CD den induktiven inneren Spannungsabfall, D A die sekundäre Klemmspannung bei einer bestimmten sekundären Bürde und bei einem sekundären Phasenverschiebungswinkel < p 2 = 0, D ss die sekundäre Klemmspannung bei der gleichen sekundären Bürde und einem sekundären Phasenverschiebungswinkel < p 2 = 90 . Dann ist 0 A bzw. 0 ss die in der sekundären Wicklung erzeugte elektromotorische Kraft bei einem Phasenverschiebungswinkel von 0 bzw. 90 . Der Vektor 0 J, der senkrecht auf 0 A steht, stellt den Magnetisierungsstrom bei m 2 = 0'dar.
JE ist der dem Eisen Verlust entsprechende Leerlaufstrom,
<Desc/Clms Page number 2>
0 E der gesamte Leerlaufstrom, 0 F ist der Leerlaufstrom bei 1' : 3 = 900. Die Summe aus dem sekundären Strom 0 G und dem Leerlaufstrom 0 E bzw. 0 F ist der auf die Sekundärseite bezogene Primärstrom 0 Il
EMI2.1
und K auf den Vektor 0 G erhält man den Übersetzungsfehler G L bzw. G M.
Wie man aus der Zeichnung erkennt, ist der Fehlwinkel bei Ohmscher Belastung sehr gross und wird bei stark induktiver Belastung sehr klein. Er ändert also stark seine Grösse und. damit ändert sich auch die Grösse des Übersetzungsfehlers.
In Fig. 2 ist das Gleiche für einen Stromwandler nach der Erfindung dargestellt. Die Bezeichnungen sind dieselben wie in der Fig. 1, jedoch mit dem Unterschiede, dass die entsprechenden Buchstaben mit einem Strich versehen sind.
Es ist angenommen, dass der Strom 0'G'gleich dem Strom 0 G und die sekundäre Klemmenspannung D'A'bzw. D'B'gleich der Spannung DA bzw. D B ist. Während jedoch bei dem Wandler nach Fig. 1 der innere sekundäre Spannungsabfall 0 D kleiner ist als die sekundäre Klemmenspannung D J. ist nach dem Wandler nach Fig. 2 der innere Spannungsabfall 0'D'erheblich grösser als die Klemmen- spannung D'A'. Ausserdem ist für den neuen Wandler wesentlich, dass der Winkel A'0'E', also die Phasenverschiebung zwischen Leerlaufstrom und induzierter Spannung nahezu gleich ist dem inneren Widerstandswinkel D'0'G'.
Es muss also auch der Winkel D'0'G'nahezu gleich sein dem WinkelO'E'. ", d. h. es müssen sich die Ohmschen Kupferverluste zur induktiven Blindleistung verhalten, wie die Eisenverluste zu der dem Magnetisierungsstrom entsprechenden Blindleistung. Dies erreicht man dadurch, dass man entweder die Sekundärwicklung mit extrem grosser Streuung ausführt, oder dass man an den sonst normalen Wandler sekundär eine Drosselspule in Reihe mit den Messinstrumenten schaltet. Durch
EMI2.2
mässig klein wird, und dass infolge der steilen Lage des Vektors 0'A'der Punkt E'an sich schon nahezu die gewünschte Lage einnimmt, ohne dass es besonderer Massnahmen bedarf.
Man erkennt aus der Figur ohne weiteres den wesentlichen Vorteil der Erfindung, der darin besteht, dass der Fehlwinkel bei beliebigen
EMI2.3
in bequemer Weise kompensiert werden kann. Man braucht nur, wenn beispielsweise 0'G'einen Strom von 5 Ampere, 0'L'einen Strom von 6 Ampere darstellt und die Primärstromstärke des Einleiterstromwandlers gleich 500 Ampere ist, die sekundären Windungen, die ohne Berücksichtigung des Übersetzungsfehlers 100 betragen wurden, auf'' % = 88/3 herabzusetzen.
Zum Schluss soll noch das Verhalten des neuen Wandlers bei Veränderung des Primärstromes und bei Veränderung der sekundären Bürde unter Berücksichtigung der Tatsache betrachtet werden, dass die Stromwandler bisher etwa zwischen den Punkten 0 2 der Fig. 3 arbeiten, während gemäss der weiteren Erfindung der neue Stromwandler in dem Bereich 2 4 der Magnetisierungskurve arbeiten soll. Hiebei möge angenommen sein, dass die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Diagramme dem Punkte 2 bzw. 4 der Fig. 3 entsprechen. Sinkt nun der Primärstrom auf die Hälfte, so werden sich sämtliche Spannungen und mit Ausnahme des Leerlaufstromes auch sämtliche Ströme des Diagramms auf die Hälfte verringern.
Man kann also das Diagramm der Fig. 1 und 2 auch für den halben Primärstrom beibehalten, wenn man nur den Massstab auf das Doppelte vergrössert und wenn man nur die Punkte E F bzw. die hiemit im Zusammenhang stehenden Punkte H K entsprechend verlegt. Die Verlegung der Punkte B F rührt daher, dass, wenn die Induktion des Eisenkerns auf die Hälfte verringert wird, also wenn im Punkte j ! bzw.- ? der Magnetisiernngskurve gearbeitet wird, die notwendigen Amperewindungen nicht auf die Hälfte herabgehen. Man erkennt aber, dass der Mehrverbrauch an Amperewindungen beim Zurückgehen vom Punkte 2 auf den Punkt 1 sehr erheblich ist, während er beim Zurückgehen vom Punkte 4 auf den Punkt')
EMI2.4
Wandler nach Fig. 2 so gut wie nichts ausmacht.
Auch bei Veränderung der sekundären Bürde bzw. der sekundären Klemmenspannung wirken die nach der Erfindung zu treffenden Massnahmen in dem Sinne, dass der Fehler verkleinert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Stromwandler, insbesondere Einleiterstromwandler für niedrige Amperewindungszahlen, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Scheinwiderstand des Wandlers ein Vielfaches des sekundären Belastungswiderstandes beträgt und dass der Phasenverschiebungswinkel zwischem dem zur Erzeugung des Flusses dienenden Leerlaufstrom (0'E'bzw. 0'F') und der induzierten sekundären Spannung (0'A'bzw.
EMI2.5
schalten einer Drosselspule in den Sekundärkreis annähernd gleich dem inneren Widerstandswinkel 0'0'D') gemacht wird.