DE229545C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 229545 KLASSE 21 e. GRUPPE

beliebiger Wellenform.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Juli 1909 ab.

Die Erfindung betrifft die Prüfung von Transformatoren und ähnlichen elektromagnetischen Vorrichtungen mit wechselnden Kraftlinien in den Eisenkreisen, um den Verlust durch das Eisen, den sogenannten Eisenverlust, zu messen. Benutzt wird die bekannte Methode, Eisenverluste in Transformatoren dadurch zu bestimmen, daß die gesamte Wicklung oder ein Teil von ihr mit Wechselstrom so gespeist

to wird, daß eine zyklische Magnetisierung solcher Größe hervorgerufen wird, daß sie der Normalspannung an den Klemmen des Transformators entspricht.

Mit einem Voltmeter und der Spannungsspule eines Wattmeters, welche im Nebenschluß zu den Speiseleitern liegen, und mit einem Amperemeter und der Hauptstromspule des Wattmeters, welche in Reihenschluß mit den Speiseleitern liegen, hat man die Belastung des Wattmeters bisher als Maßstab für den Eisenverlust bei der Spannung, welche das Voltmeter anzeigt, angenommen.

Der Eisen verlust hängt nun aber von der Wellenform der aufgedrückten Spannung ab.

Eine steile Wellenform gibt etwas weniger Verlust und eine flache Welle gibt etwas höheren Eisenverlust als eine Sinuswelle. Da die Wellenformen von Wechselstromerzeugern in der Regel mehr oder weniger von der Sinuswelle abweichen, so differieren die Resultate, welche sich bei dieser Meßmethode ergeben, bei verschiedenen Speisestromkreisen oft um 10 bis 15 Prozent gegen die Werte, die man mit einer Sinuswelle erhält. Diese Differenz hängt davon ab, wie sehr sich die Stromerzeugerwelle von der wahren Sinuswelle unterscheide, und wieviel Verzerrung durch Widerstand und Induktanz in dem Anker und den Speiseleitern hinzugekommen ist.

Da die Leistung, welche von Transformatorfabrikanten garantiert wird, im allgemeinen auf die Sinus welle bezogen ist, erscheint es wünschenswert, eine einfache, unmittelbar anwendbare Methode für. die Messung der Eisenverluste zu besitzen, welche richtige Resultate unabhängig von der Wellenform des Stromkreises gibt.

Dies läßt die Erfindung zu, welche sich in der Hauptsache eines neuen Voltmeters bedient, das in den zu prüfenden Kreis eingeschaltet, unmittelbar die Quadratwurzel des mittleren Wertes der Quadrate der augenblicklichen Werte jener Sinuswellenspannung angibt, die denselben Verlust in dem Transformator hervorbringen würde, wie die eine andere Wellenform besitzende Spannung des Prüf Stromkreises erzeugt. Es läßt sich also mit diesem Instrument der Sinuswellenverlust ablesen, auch wenn die Welle innerhalb angemessener Grenzen verzerrt ist, ohne daß man den Formfaktor der Welle oder die Größe der Verzerrung kennt.

Das neue Meßinstrument besitzt einen geschlossenen magnetischen Stromkreis, der sich

aus dünnen Blechscheiben aufbaut, mit solchem Verhältnis zwischen den Wirbelstrom- und Hysteresisverlusten, wie es beim gewöhnlichen Transformatorkern vorliegt. Wenn das Verhältnis der Verluste im Transformatorkern und im Instrumentenkern übereinstimmt, zeigt das Instrument genau an. Aber selbst weitgehende Abweichungen für dieses Verhältnis bringen keinen meßbaren Fehler hervor, wenn

ίο man Stromkreise mit gewöhnlicher Wellenform prüft.

Die Erfindung ist in Fig. ι schematisch für eine Transformatormeßvorrichtung dargestellt. Fig. 2 und 3 zeigen das Meßinstrument in Draufsicht und Ansicht.

Das Meßinstrument besteht aus einem Iamellierten Ring 1 aus Eisen, der einen magnetischen Kreis bildet. Dieser Ring ist an einem Gestell 2 (Fig. 2) untergebracht und an diesem mittels Klammern 3 befestigt. Der Ring trägt eine Wicklung 4, die den Ring 1 umgibt, und eine Meßvorrichtung, die aus fester und beweglicher Spule 5 und 6 (Fig. 1), Zifferscheibe 7 (Fig. 2) und Zeiger 8 besteht. Der Meßmechanismus ist auf dem Deckel 9 des Gestelles 2 angeordnet und in dem Gehäuse 10 (Fig. 2 und 3) eingeschlossen. Wechselstrom wird (vgl. Schaltungsschema der Fig. 1) vom Stromerzeuger 11 der Wicklung 12 des Transformators 13, dessen Eisenverluste bestimmt werden sollen, zugeführt. Der Transformator 13 besitzt den Kern 14 und die Wicklung 15 mit offenem Stromkreis. Dieser Transformator soll irgendeinen Markttransformator mit einer oder mehreren Wicklungen darstellen, dessen Wicklung 12 an den Speisekreis (16, 17) über den Regeltransformator 18 angeschlossen ist. Ein Amperemeter 19 und die Hauptstromspule eines Wattmeters 20 liegen in Reihe mit der Wicklung 12, die Spannungsspule aber des Wattmeters 20 und das Anzeigeinstrument liegen parallel zu den Klemmen der Wicklung 12. Die Wicklung 4 des Instrumentes liegt in Reihenschluß zu der Spule 5, die

4-5 Spule 6 wieder in Nebenschluß zu den Wicklungen 4 und 5 über einen nicht induktiven Widerstand 21, wie in der Figur dargestellt. Aus der Beziehung der Spulen 4, 5 und 6 geht hervor, daß das Instrument im wesentliehen ein Wattmeter ist, das im Verhältnis zu den Eisenverlusten in dem magnetisierbaren Kern 1 abgelenkt wird.

Beim Kalibrieren des neuen Anzeigeinstrumentes wird eine Sinuswellenspannung z. B.

von 100 Volt von der Wurzel aus den mittleren Quadraten den Klemmen des Instrumentes zugeführt. Dies bedingt in dem magnetisierbaren Kern 1 einen Kernverlust einschließlich Hysteresis- und Wirbelstromverluste,

So welcher als der Normalverlust bei 100 Volt betrachtet werden mag. Das Instrument, welches, wie gesagt, im wesentlichen ein Wattmeter ist, zeigt diesen Kernverlust auf seiner Zifferscheibe 7 an. Die Stellung des Zeigers 8 unter diesen Verhältnissen wird auf der Skala als 100 Volt eingetragen. Wenn nunmehr das Instrument an einen Stromkreis mit verzerrter· Wellenspannung gelegt wird, wobei die Quadratwurzel aus dem Mittelwerte immer noch 100 Volt sein muß, so wird der Kernverlust in dem magnetisierbaren Kern 1 verschieden von demjenigen ausfallen, der früher gegeben wurde, nämlich größer oder kleiner als die Sinuswelle, je nachdem die Welle mehr zugespitzt oder abgeflacht ist. Die Anzeige, die nunmehr der Zeiger 8 auf dem Instrument macht, wird deshalb entsprechend größer oder kleiner als 100 Volt ausfallen, und die neue Stellung auf der Skala, die einer verschiedenen Zahl für den Wattverlust entspricht, wird vermerkt als die Sinuswellenspannung, welche nötig wäre, um diesen neuen Verlust in dem magnetisierbaren Kern hervorzurufen. Es mag z. B. die neue Ablesung- auf dem Instrument C iio Volt betragen; dies zeigt an, daß der wirkliche Verlust in Kern 1 unter dem Einfluß der 100 Volt bei letzterer Welle größer ist als der normale Verlust von 100 Volt bei Sinuswelle und gleichkommt einem Verluste, den bei Sinuswellen eine Spannung von 110 Volt hervorrufen würde.

Wird nun dem neuen Verfahren gemäß vorgegangen, so muß die Spannung der verzerrten Welle am Instrument mittels des Reguliertransformators 18 heruntergedrückt werden, bis das Instrument wieder 100 Volt anzeigt. Da die Spannung des Prüfstromkreises jetzt auf einen Wert vermindert ist, der infolge der verzerrten Wellenform einen Verlust gleich der Sinuswellenspannung von 100 Volt bedingt, so muß der Transformator 13 unter Prüfung, da sein Kern ebensolche Konstitution wie das Prüfstück 1 hat, offenbar auch einen Kernverlust haben, der einer Sinuswelle von 100 Volt entspricht. Der Betrag dieses Verlustes wird dann am Wattmeter 20 gemessen, dessen Ablesung den Kern verlust des Transformators gibt, der durch eine Sinuswelle von 100 Volt hervorgerufen wurde.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung mag noch durch die folgende Analogie verständlich gemacht werden.

Angenommen: Man habe in gewöhnlicher Weise einen kleinen Transformator bei Sinuswellen sorgfältig geprüft, und zwar mit der Spannung von einer der Wicklungen des großen Transformators, für den der Sinuswellenverlust bestimmt werden soll, und weiter, es habe sich bei einer Spannung V ein Eisenverlust für den kleinen Transformator von L ergeben. Würde man nun den kleinen Transformator mit dem größeren parallel schalten und beide

durch eine Stromquelle mit spitzer oder flacher Wellenform speisen, so würden die Eisenverluste des kleinen Transformators bei gleicher Spannung einen verschiedenen Wert, der mit L' bezeichnet werden möge, ergeben. Folglich muß, um den Sinuswellenverlust des großen Transformators zu erhalten, die Spannung des Stromkreises so lange geändert werden, bis wieder der Verlust L für den kleinen Transformator angezeigt wird.

Die Einrichtung der Erfindung aber entspricht nun dem kleinen Transformator und ist so mit einem Wattmeter in Verbindung gesetzt und auf die Sinuswelle kalibriert, daß man nur nötig hat, sie in den Stromkreis, wie Fig. ι zeigt, einzuschalten. Dabei entspricht der Transformator 13 dem großen Transformator, der der Prüfung unterliegen soll. Man regelt in diesem Falle die Spannung

so des Speisekreises, bis der Zeiger des Instrumentes einen Wert anzeigt, der der Normalspannung der Transformatorwicklung, mit der das Instrument verbunden ist, entspricht.
Da das Verfahren und das Instrument gemaß der Erfindung Fehler verbessert, welche von einer in Grenzen gehaltenen Verzerrung der Wellenform herrühren, so ist es möglich, die Spannung der Prüflinie mittels Widerstand zu regeln und dabei doch ein genaues Sinusresultat zu erzielen. Dies kann aber sonst nicht, und zwar selbst nicht bei einer Sinusprüfwelle geschehen wegen der Kurvenverzerrung, welche von Widerstandsspannungsabfällen herrührt, die durch unregelmäßige und außer Phase befindliche Ströme erregt werden.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Messen der einer Spannung von Sinuswellenform entsprechenden Eisenverluste von Transformatoren und ähnlichen Vorrichtungen mittels Speisespannung beliebiger Wellenform, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung durch Vermittlung eines entsprechend den zu messenden Eisenverlusten in seinen Angaben beeinflußten Meßgerätes, das an der Speisespannung liegt und in den der jeweiligen Speisespannung hinsichtlich des Verlustes gleichwertigen Sinuswellenspannungsgroßen kalibriert ist, auf den der Normalsinuswellenspannung entsprechenden Wert einreguliert und die dabei auftretende Arbeitsleistung gemessen wird.

2. Meßgerät zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Wicklungen eines aus fester und beweglicher Spule bestehenden Meßinstrumentensystems in Reihe mit einer auf einem magnetisierbaren Eisenkern aufgebrachten Erregerwicklung geschaltet ist, wobei das Verhältnis zwischen · den Wirbelstrom- und Hysteresisverlusten im Kern das gleiche wie bei dem zu untersuchenden Tratisformator oder ähnlichen Apparat ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.