DE1763824C3 - Spannungstransformator - Google Patents

Description

63 824

»ill hinein einzigen Kein und einem Haar parallclge&chaheief Sekuodärvfickiuiigen /u schaffen, die erne« vorgegebenen Wideistaad und Soilkurrekurfaktor des überseizgngsverhälimsbcs aulv.eiscn

Diese Aufgabe wiid erfindungy ;:mäl} dadurch gcjösl. da!j jede der Sekundärwicklungen in einu so gc-

hi Drahtstärke gevuckdi isi. datt du Wicklung*- d entsprechend dem vorgegebenen Vorhaltrfakior festgdcgi ist und die Wmdungs-/4hΙέ" der Sekundärwicklungen und der Sekundärwiderstand des SpaiiMungstninsformaturs durch die Beziehungeti

K₁₁

K₁

und Ii₁Si Hi'li Ku) bestimmt sind, v.obe« Ku cm konstantes Widersrandsverhä'liiiis der Sekundärwicklungen nach der folgenden 1 -ormel

K₁₁

*■■··, K_k

W₁(I W,(\

A·*

ist. in der Wt gleich der ideellen Windungszahl und Hs₁, h,y, «lic auf die ideelle Windungszahl bezogenen Sekundärwindungs/ahkn (W '" ■·■>■■ <

der Sekunda!'«indungen, die '.on der Zahl der ideellen Wiridung.cn -.erschicderi ist. bestimmt. Die Abkürzungen, die r.ichsiehciid in den f orrneln benutzt v.crd<:ri und /ur Lfläuterung .on Beispielen dienen, haben folgende Bedeutung:

W) ideelle Windungen,

Ws₁ Windungen der Sekundär»pule .V₁.

W-Z Windungen der Sekundär -pule S₁..

/<·■ j Widerstand der Spule .V, in Ohm.

/(N₁ Widerstund der Spule S, in Ohm,

Hi' Widerstand der parallelgcsdiallcien Spulen .V.

und -Vj. Dieser Widerstand wäre einer der bekannten »aktoren des I ransformaiors: er beruht auf der Belastung und der erforderlichen Wärmeabfuhr des I ransformaiors.

A₄ Korrekturfaktor des Lbersetzungsvcrhälinis-

■>es für das gewünschte wirksame Windungs-'.erhälims. er beruht auf dem hrregerstrom und dem duri.li die Piimärimpcdariz hervorgerufenen Spannungsteiler.

A'/. ' das Verhältnis der Widerstände der

Spulen -Vj und .V₁.

W-..,) des I ranslor-

Die l.rfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen an (land der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausltihrungsbeispicls näher crläuicri.

Die Zeichnung /eigi eine schctiutischc Darstellung eines Spannunghiransforniatois, der entspicchcnd einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dci l.rlindung aufgebaut ist.

fün erfindungsgemälkr Spannuiigstranslorinaioi, beispielsweise der in der Zeichnung dargestellte Spaniiungstraiisformaior, kann so aufgebaut sein, dall der günstigste Korrekturfaktor des Windung*- oder Oberselzungsverbälinisses erhalten wird. Bekanntlich beruht dieser Korrekturfaktor auf dem liii den Transformator benötigten lirregerstroin und der Impedanz der Primärwicklung. Der günstigste Korrekturfaktor des Übersetzungsverhältnisses für Spannungslransforniatoren liegt im Bereich von ü,9%5 bis Ο,ΨΗΜ.

Die Zeichnung zeigt schemalisch als bevorzugte·) Ausführungsbeispiel nach der Lifindung einen Spannungstransformator Hl mit einer Primärwicklung 12, die zwischen eine Uochspannungsleiiung 14 und Hide 16 geschaltet ist. Die Primärwicklung 12 ist in bekannter Weise mil einem Kern 18 elektromagnetisch gekoppelt. Außerdem ist eine Sekundärwicklung vorgesehen, die aus zwei Sekundärspulen 20 und 22 bestellt, die auch mil .V₁ bzw. .V_a bezeichnet sind. Die Sekund/irspulen 20 und 22 sind elektrisch parallel geschaltet und in bekannter Weise mit dem Kern 18 elektromagnetisch verbunden. Anschlüsse 24 und 26 der parsillelgeschalielen Sekundärspulen sind mit einer Sekundärluft oder Bürde 28 vi-tbunden. die beispiels· weise ein Spannungsmesser sein kann

l;s wurde gefunden, dall man den gimsligsleii Koriektiirfaklor des t'Jbeiselzungsveihiilinissus erhält, wenn man die Drahlabniessungen der Sekiindäispuleii 20 und 22 so wählt, daß das Verhältnis A_/; der Widerslände konstant ist. Die Konstante A'_/( wird durch den gewünschten Korreklurfaktor, die Zahl der ideellen Windungen des Transformators und die Zahl W₁ W-,.,.

W₁(I

«ν, ■ AV y
(I K₁₁)

K„
K₁, Π A₁, j

Ki-

An Hand der nachfolgenden Beispiele wird der Widerstand jeder der beiden paralldgc-schalteten Sekundarspulen .V₁ und .S'_z bei gegebenem oder vorgewähltem Korrckiurfakior des Übersetzungsverhältnisses erläutert. In den Beispielen sei die Zahl der ideellen Windungen Wi gleich IW), und der Gesamtwidersland der parallelgcschalteien Sekundarspulen V₁ und .V₂ sei Kf

gleich 0,44 Ohm.

Beispiel I
Ls sei

W,s_t 161 Windungen,

Ws:, 160 Windungen.
Dann ist

if.s-, I und

1.2K3

1,202 0.X06

1.127 0,X30

1.056 O,X57

0.990 0,XX4

B e i s ρ i e I

I'.s sei

If₁S₁ 161 Windungen.
M₁-. ₂ I 59 Windungen.

Dann ist

1,005
0,969
0,936
0,905
0.X76

»■si

ι«, ν ι

I und
I.

	KK	Rs1	Rs2
0,9965	3.567	0.563	2.009
0.9966	3.405	0.569	1.938
0,9967	3,254	0,575	1,872
0,9968	3,114	0,581	1,810
0,9969	2,982	0,588	1.752

Aus den Beispielen ist ersichtlich, daß man, um einen gewünschten Korrekturfaktor des Übersetzungsverhältnisses zu erhalten, nur den Sollwiderstand der beiden parallelgeschalteten Sekundärwicklungen zu bestimmen und dann einen Draht auszuwählen braucht, bei dem die gewünschte Zahl von Sekundärwindungen auf der Spule den Sollwiderstand ergibt.

Dies wird an Hand der Beispiele kurz veranschaulicht. Um in Beispiel 1 einen Korrekturfaktor von

0,9967 zu erhalten, wurden die Drahtabmessungen für die Sekundärwicklung 5, bzw. 20 so gewählt, daß 161 Windungen einen Widerstand von ungefähr 0,830 Ohm ergeben, während die Drahtabmessungen für die Sekundärwicklung S.· bzw. 22 so ausgewählt wurden, 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 161 Windungen einen Widerstand von ungefähr 0,569 Ohm ergäben, während die Drahtabmessungen für die Sekundärwicklung S₂ so gewählt werden müßten, daß 159 Windungen einen Widerstand von ungefähr 1,938 0hm ergäben. Es können also nach der Erfindung Spannungstransformatoren gebaut werden, deren Korrekturfaktoren des Übersetzungsverhältnisses der Belastung der Spannungslransformatoren entsprechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. quenz, Leistungsfaktor, Lastimpedanz und Primär-Patentanspruch· spannung oder -strom ab.

   ' Im allgemeinen werden Ungenauigkeiten des L'ber-

   Spannungstransformator mit einem vorgegebe- Setzungsverhältnisses von Spannungsmeßwandiern nen Korrekturfaktor des Übersetzungsverhältnisses, 5 durch Spannungsabfälle auf Grund von durch die einem Kernteil, einer elektromagnetisch mit dem Impedanzen der Meßwandlerwicklungen fließenden . Kernteil gekoppelten Primärwicklung und einem Strömen hervorgerufen. Wenn der Meßwandler mi Paar Sekundärwicklungen, die mit dem Kernteil Leerlauf betrieben wird, entsteht ein Fehler durch den elektromagnetisch gekoppelt und parallel zuein- Spannungsabfall, der durch den hrregerstrom hervorander verbunden sind, wobei die beiden Sekundär- io gerufen wird, der durch die Primärwicklung Hießt, wicklungen unterschiedliche Windungszahlen auf- Wenn der Meßwandler belastet wird, entsteht ein zuweisen, dadurchge kennzeichnet, daß sätzlicher Fehler durch den Spannungsabfall, der jede der Sekundärwicklungen (20, 22) in einer so durch den Verbraucherstrom hervorgerufen wird, der gewählten Drahtstärke gewickelt ist, daß ein durch die Impedanz der Primär- und Sekundärwick-Wicklungswiderstand (Rs₁, /?._s.) entsprechend ₁₅ lung fließt. Um die größtmögliche Genauigkeit des dem vorgegebenen Verhältniskorrekturfaktor (K_t) Meßwandlers in dem Bereich zwischen Leerlauf und festgelegt ist, und die Windungszahlen (Ws₁, Ws₂) maximaler Nennlast zu erlangen, sollte der Meßwandder Sekundärwicklungen und der Sekundärwider- Ier im Leerlauf die im Rahmen des angestrebten stand (Rp) des Spannungstransformators durch die Genauigkeitsbereichs höchstmögliche Spannung He-Beziehungen *o fern. Wenn dann die Belastung zunimmt, fällt die

   1 -ι- K₁₁ Sekundärspannung nicht unter den für die Nennlast

   Rs ι = Rp - -~ festgesetzten Wert.

   ^R Bei Meßwandlern mit niedrigem Übersetzungsund Rs₂ = Kp(H Kn) bestimmt sind, wobei Kr verhältnis führt eine einzige Primärwindung zu einer ein konstantes Widerstandsverhältnis der Sekundär- 25 erheblichen prozentualen Spannungsänderung, wenn wicklungen nach der folgenden Formel man in der Industrie geltende Vorschriften zum Ver

   gleich heranzieht. Um diesen Vorschriften zu genügen,

   ^ _ H's₂ K_k 4- WiJ^l — Kk) muß man in der Lage sein, die bestmögliche Verhältnis-

   '' ~~ ir« K_k'■ — ~Wt~(]i— Kk) kompensation im Leerlauf durchzuführen.

   "' 30 Daher werden Möglichkeiten zum Beseitigen des

   ist, in der Wi gleich der ideellen Windungszahl und Fehlers im Übersetzungsverhältnis oder zur Korrektur us,, ifs2 die auf die ideelle Windungszahl bezöge- des Übersetzungsverhältnisses angestrebt. Eine benen Sekundärwindungszahlen (W_S}, Ws₁) des kannte Möglichkeit besteht darin, daß jeweils zwei geTransformators sind. teilte Sekundärwicklungen um die Primärwicklung

   35 herum angeordnet werden, um Fehler im Übersetzungsverhältnis zu kompensieren. Ein Beispiel einer

   derartigen Kompensation für einen Spannungstransformator ist in der USA.-Patentschrift 1 979 096 beschrieben Derartige Verfahren setzen jedoch im

   Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungs- 40 allgemeinen voraus, daß Teilwindungen auf jeder transformator mit einem vorgegebenen Korrektur- Sekundärwicklung verwendet werden, um Übersetfaktor des Übersetzungsverhältnisses, einem Kernteil, zungsfehler zu berichtigen. Wenn unvollständige Wineiner elektromagnetisch mit dem Kernteil gekoppelten düngen verwendet werden, müssen die Anschluß-Primärwicklung und einem Paar Sekundärwicklungen, leitungen an verschiedenen Punkten auf der Wicklung die mit dem Kernteil elektromagnetisch gekoppelt und 45 herausgeführt werden.

   parallel zueinander verbunden sind, wobei die beiden Ferner sind bereits Meßwandler mit einer Kombina-

   Sekundärwicklungen unterschiedliche Windungszahlen tion einer Kernanordnung bekannt (schweizerische aufweisen. Patentschrift 414 841), die mindestens zwei parallele

   Bei einem idealen Spannungstransformator oder Kreise mit Primär- und Sekundärwicklung enthält, Meßwandler wäre das Übersetzungsverhältnis von 50 deren Sekundärwicklung eine Kompensationswick-Primärzu Sekundärspannung gleich dem Verhältnis lung parallel geschaltet ist, von der ein Teil mit dem von Primär-zu Sekundärwindungen und das Verhältnis einen der parallelen magnetischen Kreise und der von Primär- zu Sekundärstrom gleich dem umge- andere Teil mit einem anderen dieser Kreise verkettet kehrten Verhältnis von Primär- zu Sekundärwindun- ist. Hierdurch wird jedoch lediglich erreicht, daß die gen. Das tatsächliche Übersetzungsverhältnis ist jedoch 55 in jedem einzelnen Zweig des Magnetkreises wirknicht gleich dem Windungsverhältnis, und zwar wegen samen Amperewindungen zu steuern sind. Tritt bei des von dem Transformator gezogenen Erregerstroms, dieser Anordnung jedoch der Fall auf, daß die optimale der einen Spannungsabfall und Verluste in dem Trans- Kombination der Amperewindungen bei Werten der formator hervorruft. Diese Ungenauigkeiten des Über- Kompensationswindungszahlen und des Stromes aufsetzungsverhältnisses können in einigen Fällen dadurch 60 tritt, bei welchen der Korrekturfaktor des Ubertraverringert werden, daß man ein Windungsverhältnis gungsverhältnisses und der Phasenwinke! des Wandlers benutzt, das sich etwas von dem angegebenen Verhält- außerhalb zuverlässiger Grenzen liegen, muß sogar eine nis unterscheidet. Bei Spannungsmeßwandlern kann dritte Sekundärwicklung verwendet werden, um die beispielsweise die Zahl der Sekundärwindungen etwas festgesetzten Grenzen einzuhalten. Diese dritte Sekunerhöht werden. So wird der Meßwandler für eine 65 därwicklung hat dabei die Wirkung eines Bruchteils spezielle Anwendung kompensiert. Die spezielle Korn- einer Sekundärwindung.

   pensation für einen gegebenen Meßwandler hängt Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende

   weitgehend von Parametern wie beispielsweise Fre- Aufgabe besteht darin, einen Spannungstransformator