DE1763824A1

DE1763824A1 - Kombinierte Sekundaerwicklung fuer Spannungsmesswandler

Info

Publication number: DE1763824A1
Application number: DE19681763824
Authority: DE
Inventors: D Entremont Franklin Randolph
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-08-31
Filing date: 1968-08-16
Publication date: 1972-01-05
Also published as: CH499861A; DE1763824C3; US3489975A; BE719815A; FR1582255A; GB1226174A; DE1763824B2

Description

Dr. Horst Schüler 1 h. Aug. 1968 Patentanwalt

6 Frankfurt/Main 1

Niddastr. 52

393-5D-3O6I

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 RIVER ROAD SGHENECTADY, N.Y. / USA

KOMBINIERTE SEKUNDÄRWICKLUNG FÜR SPANNUNGSMESSWANDLER

Die Erfindung besieht sich auf Spani'ungsmeßwandler und insbesondere auf die Sekundärwicklungskompensation für derartige Spannungstransformatoren.

109882/0491

Bei einem idealen Meßwandler wäre das üb er set zunge \^rerhältnis von Primär- zu Sekundärspannung gleich dem Verhältnis von Primär- zu Sekundärwindungen und das Verhältnis von Primär- zu Sekundärstrom gleich dem umgekehrten Verhältnis von Primär- zu Sekundärwindungen. Das tatsächliche übersetzungsverhältnis ist jedoch nicht gleich dem Windungsverhältnis, und zwar wegen des von dem Meßwandler gezogenen Erregerstromesj der einen Spannungsabfall und Verluste in dem Meßwandler hervorruft. Diese Ungenauigkeiten des Übersetzungsverhältnisses können in einigen Fällen dadurch verringert werden, daß man ein Windungsverhältnis benutzt, das sich etwas von dem angegebenen Verhältnis unterscheidet. Bei ßpannungsmeßwandlern kann beispielsweise die Zahl der Sekundärwindungen etwas erhöht werden. So wird der Meßwandler für eine spezielle Anwendung kompensiert. Die spezielle Kompensation für einen gegebenen Meßwandler hängt weitgehend von Merkmalen wie beispielsweise Frequenz, Leistungsfaktor, Lastimpedanz und Primärspannung oder -strom ab.

Im allgemeinen werden Ungenauigkeiten des Übersetzungsverhältnisses von Spannungsmeßwandlern durch Spannungsabfälle verursacht, die durch Ströme hervorgerufen werden, die durch die Impedanzen der Meßwandlerwioklung^n fließen. Wenn der Meßwandler im Leerlauf betrieben wird, entsteht ein Fehler durch den Spannungsabfall, der durch den Erregerstrom hervorgerufen wird, der durch die Primärwioklung fließt. Wenn der Meßwand-

109882/0491 BAD ORIGINAL

ler belastet wird,, entsteht ein zusätzlicher Fehler durch 6en Spannungsabfalls der durch den Verbraucherstrom hervorgerufen wird, der durch die Impedanz der Primär- und SekundärwickJung fließt. Um die größtmögliche Genauigkeit des Meßvrandle:.^3 in dem Bereich zwischen Leerlauf und maximaler Nennlast zu erlangen, sollte der Meßwandler im Leerlauf die - im Rahmen der- A.S.A.~Norm - höchstmögliche Spannung liefern. Wenn dann die Belastung zunimmt, fällt die·Sekundär-Spannung nicht unter den für Nennlast festgesetzten Wert.

Bei Meßwandlem mit niedrigem übersetzungsverhältnis führt sine einzige Primärvdndung zu einer erheblichen prozentualen Spar.nungsänderun£,_r wenn man in der Industrie geltende Vorschriften zum Vergleich heranzieht. Um diesen Vorschriften zu genügen, muß man in der Lage sein, die bestmögliche Verhältniskcmpensation im Leerlauf durchzuführen.

Daher sind Möglichkeiten zum Beseitigen des Fehlers im übersetzungsverhältnis oder zur Korrektur des Übersetzungsverhältnisses erwünscht. Eine bekannte Möglichkeit besteht darin, daß jeweils zwei geteilte Sekundärwicklungen um die Primärwicklung herum angeordnet werden, um Fehler im übersetzungsverhältnis su kompensieren. Ein Beispiel einer derartigen Kompensation für einen Spannungstransformator ist in der U.S.-PatentBChrift 1.979.096 beschrieben. Derartige Verfahren

109882/0491

setzen jedoch Im allgemeinen voraus, daß Teilwindungen auf jeder Sekundärwicklung verwendet werden, um Übersetzungsfehler zu berichtigen. Wenn unvollständige Windungen verwendet werden, müssen die Anschlußleitungen an verschiedenen Punkten auf der Wicklung herausgeführt werden.

Es wurde gefunden, daß der Korrekturfaktor des Übersetzungsverhältnisses eines Spannungstransformators gewählt werden kann, wenn parallele Sekundärwicklungen verwendet und aus Draht eines vorgegebenen Durchmessers gewickelt werden; man erhält so einen Widerstand, der von dem Korrekturfaktor des Übersetzungsverhältnisses abhängig ist.

Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, einen Spannungstransformator mit parallelen Sekundärwicklungen vorzuschlagen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Spannungatransformator mit parallelen Sekundärwicklungen von vorgegebenem Widerstand vorzuschlagen, so daß man einen Sollkorrekturfaktor des Übersetzungsverhältnisses erhält.

Schließlich soll jede parallele Sekundärwicklung des Spannurv^stransformators einen Widerstand haben, der von dem gesamten Sekundärsollwiderotand und dem Korrekturfaktor des Übersetzungsverhältnisses abhängig ist.

109882/0A91

Bei einen bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung -weist »in Spannungstransformator eine Primärwicklung und, mwL par-all©!geschaltete Sekundärwicklungen auf. Die P/lf.iäK'-· und Sekundärwicklungen sind mit einem elektromagnetischen Kern elektromagnetisch gekoppelt. Der Korrekturfaktor des Ubersefcisyrigsverhältniasöß und der SekundSrwider-3i;and des "Irans forma bor s warden entsprechend der erforderlichen Genauigkeit: und der Belastung des Transformators gewählt , Beide Sekundärwicklungen weisen eine unterschied-Ilohs Anzahl von Windungen auf, und die Drahtabmesaungen beider Sekuiidfirwickiungen sind so gewählt, daß beide Wicklungon^ entsprechend dem ;/ovgegab5nen Korrektur faktor des Öberset»ungsvarhält;ni.3ße5i und dem Gesamtsekundärwiderstand, ein&n bestimmten Widerstand aufweisen.

Nachstehend soll ein bevorzugtes Ausführungsbesispiel iiach der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben werden.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Spannungstransformators, der entsprecharid einem bevorzugten Auaführungsbeispiol nach der Erfindung gebaut ist.

Nach eier Erfindung kann ein Spannungatransformat.or, beispiels \iü±&& der in den Zeichnungen dargestellte Spannurigstranaformabor» oo gebaut sein, daß man den günstigstem Korrekturfaki;-.r das W:ln<i'.ingav«:.ⁱ?-iä.\t.iiitiijeB oder des überstif-^tinga·;>·.:rhält-

109882/0491

BAD

nisses erhält. Bekanntlich beruht dieser Korrelcturfuktor auf dem für den Transformator benötigten Erregerstrom und der Impedanz der Primärwicklung. Der günetigste Korrokturfaktor des Übersetzungsverhältnisses für Spannungstransformatoren liegt im Bereich von 0,9965 bis 0,9969.

Die Zeichnung zeigt schematisch als bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung einen Spannungstransformator mit einer Primärwicklung 12, die zwischen eine Hochopannungsleitung 14 und Erde 16 geschaltet iet. Die Primärwicklung ist in bekannter Weise mit einem Kern 18 elektromagnetisch gekoppelt. Außerdem ist eine Sekundärwicklung vorgesehen, die aus zwei Sekundärspulen 20 und 22 besteht, die auch mit S^ bzw. S₂ bezeichnet sind. Die Sekundrepulen 20 und 22 sind elektrisch parallelgeschaltet und in bekannter Weise mit dem Kern 18 elektromagnetisch verbunden. Anschlüsse 24 und 26 der parallelgeschalteten Sekundärspulen sind mit einer Sekundärlast oder Bürde 28 verbunden, die beispielsweise ein Spannungsmesser sein kann.

Es wurde gefunden, daß man den günstigsten Korrekturfaktor des Übersetzungsverhältnisses erhält, wenn man die Drahtabmessungen der Sekundärepulan 20 und 22 so wählt, daß das Verhältnis K der Widerstände konstant ist. Die Konstante K wird durch den gewünschten Korrekturfaktor, die Zahl der Primärwindungen des Transformators und die Zahl der Sekundärwindung«!*, die

109 882/049 1

von aer Zahl der Primärwindungen verschieden i«t, bestimmt. Die Abkürzungen_s die nachstehend in den Formeln benutst wer den _s die zur Erläuterung von Beispielen dienen, haben folge: de Bedeutung:

Ng = Primärwindungen

U_n - 'Bindungen der Sekundärspule S, °.l ^λ

Ng - Windungen der Sekundärspule S₂ ö:_g - Widerstand der Spule S^ in Ohm

R_Q s Widerstand der Spule S.-, in Ohm

R<, " Widerstand der parallelgeschalteten Spulen S, und S₀ Dieser Viiderstand v?äre einer der bekannten Faktoren des Transformators; er beruht auf der Belastung und der erforderlichen Wärmeabfuhr des Transformators.

R.C.F. = ICorrekturfaktor des Übersetsungsverhältnisses für das gewünschte wirksame Windungaverhältnisj er beruht auf dem Erregerstrom und dem durch die Primärimpedanz hervorgerufenen Spannungsfehler.

K = „-—— = das Verhältnis der Widerstände der Spulen

^S2

und S,

1Q9882/CK91

\ - ^NB ^NB - ^NS₂

n_q (R.C.P.) ♦ N_n (1 - R.C.P.) S₂ a

^{κ π} Hg" (R.ci.p.) - Ng (i - R.c.p.)

R« « R« (1 * K) S s j—t

R_s s Rg (1 ♦ K)

Anhand der nachfolgenden Beispiele wird der Widerstand jeder der beiden parallelgesohalteten Sekundärspulen S₁ und S₂ bei gegebenem oder vorgewähltem Korrekturfaktor des Übersetzungsverhältnisses erläutert. In den Beispielen sei die Zahl der Primärwindungen N_p gleich 160, und der Gesaratwider« stand der parallelgeschalteten Sekundärspulen S₁ und S₂ sei Rg gleich 0,44 Ohm.

Beispiel I

es sei Ng = 161 Windungen

N_Q = 16o Windungen S₂

Daher η_σ = 1 und

³I

n«, = ^S2

109882/0

«. Q —

R.c.y.	II	1	K	K	^Rs ■ ^Sl	R_g
0,9965	^S2	1,283	3,567	0,783	1,005
O,9966	1	1,202	3,405	0,806	0,969
0,9967	^S2	1,127	3,254	0,830	0,936
0,9968		1,056	3,114	0,857	0,905
0,9969		0,990	2,982	0,884	0,876
Beispiel
ea sei		l6l Windungen
		159 Windungen
Daher		1 und
	1
R« C »Ρ·	^RS 1	^RS
O_S9S65	0,563	2,009
0,9966	0,569	1,938
0,9967	0,575	1,872
0,9968	0,581	1,810
-> 9969	0,588	1,752

Aus den Beispielen ist ersichtlich, daß man, um einen gewünschten Korrekturfaktor dee Übersetzungsverhältnisses zu erhalten, nur den Sollwiderstand der beiden parallelgeschal teten Sekundärwicklungen zu bestimmen und dann einen Draht auszuwählen braucht, bei dem die gewünschte Zahl von Sekundär-

1 09882/0491

windungen auf der Spule den Sollwideretand ergibt. Nun sei beispielsweise auf Beispiel I Bezug genommen: um einen Korrekturfaktor von 0,9967 zu erhalten, würden die Drahtabmessungen für die Sekundärwicklung Sr, oder 20 so gewählt, daß 161 Windungen einen Widerstand von ungefähr 0,83K) Ohm ergäben, während die Drahtafcmessungen für die Sekundärwicklung S₂ oder 22 so gewählt würden, daß 160 Windungen einen Widerstand von ungefähr 0,936 Ohm ergäben. Wenn man auf Beispiel II Bezug nimmt und der Korrekturfaktor 0,9966 sein soll, müßten die Drahtabmessungen für die Sekundärwicklung S₁ so gewählt werden, daß I6I Windungen einen Widerstand von ungefähr 0,569 0hm ergäben, während die Drahtabmessungen für die Sekundärwicklung Sg so gewählt werden müßten, daß 159 Windungen einen Widerstand von ungefähr 1,938 Ohm ergäben. Es können also nach der Erfindung Spannungstransformatoren gebaut werden, deren Korrekturfaktoren des Übersetzungsverhältnisses der Belastung der Spannungstransformatoren entsprechen.

- Patentansprüche -

109882/0491

Claims

Ansprüqhe :

Spannungstransformator rait einem Kern und einer elektromagnetisch mit dem Kern gekoppelten Primärwicklung, gekennzeichnet durch zwei mit dem Kern elektromagnetisch gekoppelte und elektrisch parallelgeschaltete Sekundärwicklungen (20, 22) mit unterschiedlichen Windungszahlen und vorgegebenen Drahtabmessungen, so daß der Sekundärwideretand der Belastung des Spannungstransformators angepaßt ist.

Spannungstransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtabmessungen jeder Sekundärwindung so gewählt sind, daß ein vom Übersetzungskorrekturfaktor bestimmtes Widerstandsverhältnis dieser Sekundärwicklungen erhalten wird.

109882/0491

Al

Leerseite