DE242529C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 242529 KLASSE 21 e. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7.JuIi 1911 ab.

Bei Leistungsmessungen in Wechselstromanlagen werden oft zur Umformung der Ströme oder Spannungen Meßtransformatoren verwendet, aus deren Sekundärwicklungen die das Meßinstrument beeinflussenden Größen entnommen werden. Es können nun Fälle auftreten, bei denen die Verwendung solcher Meßtransformatoren so große Fehler erzeugt, daß das Meßresultat unbrauchbar wird. Ist

ίο z. B. die Leistung eines Wechselstromlichtbogens zu bestimmen, so kann die im Bogen entstehende Gleichstromspannung das Meßresultat infolge der Anwendung von Spannungstransformatoren um so hohe Beträge fälschen, daß die Anwendung von Spannungstransformatoren in solchen Fällen ausgeschlossen ist (vgl. Zenneck, Physik. Ztschr. 1911, Heft 9).

Die Beeinflussung der Leistungsmessung durch den Spannungstransformator läßt sich folgendermaßen erklären. Spannungstransformatoren sind Apparate, die annähernd leerlaufende Transformatoren darstellen. Sie wirken daher ähnlich wie einfache Drosselspulen, besitzen also einen sehr hohen scheinbaren, aber einen sehr kleinen Ohmschen Widerstand. Demgemäß wird der Wechselstrom, welcher die primäre Wicklung des Spannungstransformator durchfließt, trotz der großen Wechselspannung einen nur kleinen Wert haben, während der in derselben Wicklung fließende Gleichstrom trotz sehr kleiner Gleichspannung infolge des kleinen Ohmschen Widerstandes einen verhältnismäßig großen Wert haben kann. In der Praxis liegen die Verhältnisse so, daß der Gleichstrom ebenso groß oder größer als der Wechselstrom ist. Das Eisen des Transformators wird daher schon von dem Gleichstrom auf eine verhältnismäßig hohe magnetische Sättigung gebracht, und es kann, da die Magnetisierungskurve des Eisens sich bei höheren Sättigungen stark krümmt, der positive Teil des Wechselstromes die Magnetisierung nur wenig erhöhen, während der negative Teil desselben wesentlich mehr zur Geltung kommt. Diese Verzerrung der durch den Wechselstrom erzeugten Magnetisierung bedingt auch eine Änderung der Induktion in der Sekundärspule des Spannungstransformators, und die sekundär auftretende, auf den Leistungszeiger wirkende Spannung muß ganz andere Eigenschaften besitzen, als die primäre, für die Leistungsmessung maßgebende Spannung.

Aus vorstehendem erkennt man auch, daß die Anwendung von Stromtransformatoren zur Umformung des Arbeitsstromes keinen nennbaren Einfluß auf das Meßresultat haben kann. Denn da Stromtransformatoren praktisch kurzgeschlossene Transformatoren sind, so hat die primäre Spule praktisch keinen induktiven Widerstand, und außerdem sind auch die Verbrauchsobjekte maßgebend für die Größe der entstehenden Arbeitsströme. Es wird mithin in dem Arbeitskreis der durch die geringe Gleichspannung erzeugte Gleichstrom gegenüber dem Wechselstrom verschwindend klein sein, so daß eine Beeinflussung des Meßresultats durch den Gleichstrom praktisch nicht entsteht.

Bisher wurden nun, um die vorstehend genannten Fehler durch die Spannungstransfor-

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matoren zu vermeiden, solche Messungen ohne Anwendung von Meßtransformatoren direkt ausgeführt. Da es sich bei solchen Messungen meist um Hochspannungen handelt, so wird die Messung einerseits für den Bedienenden ziemlich gefährlich; andererseits müssen aber auch besondere Vorsichtsmaßregeln angewendet werden, weil sonst die Angaben durch statische Ladungen der Teile der Meßinstrumente* ebenfalls recht fehlerhaft werden können.

Diese Mangel der direkten Hochspannungsmessung lassen es daher wünschenswert erscheinen, Mittel zur Beseitigung der Fehlerquellen bei Anwendung von Meßtransformatoren zu verwenden, die die Messung wieder ungefährlich machen und die statischen Ladungen im Leistungszeiger nicht aufkommen lassen. Ein Verfahren, welches die gestellten Bedingungen erfüllt, ist im folgenden angegeben:

Die Leistungszeiger werden durch Stromtransformatoren mit ihren Stromspulen an die Arbeitsstromkreise der Schaltung gelegt. Die auf einen möglichst geringen Widerstandswert gebrachten Spannungskreise der Leistungszeiger werden nun nicht wie gewöhnlich an Spannungs-, sondern ebenfalls an besonders dafür bemessene Stromtransformatoren gelegt,

30· deren Primärwicklung dann unter Vorschaltung von großen, möglichst induktions- und kapazitätsfreien Widerständen an die primäre Spannung angeschlossen wird. Da hierdurch der Ohmsche Widerstand des primären Spannungskreises gegenüber seinem induktiven Widerstand sehr groß wird, so kann ebenfalls die geringe Gleichspannung nur einen so kleinen Gleichstrom durch den Spannungskreis und damit durch den in diesem Kreis liegenden Stromtransformator treiben, daß eine nennenswerte Beeinflussung des Meßresultats nicht mehr hervorgerufen wird. Der für den Spannungskreis besonders hergestellte Stromtransformator kann auch eine Primärwicklung aus einem Material mit hohem Widerstand besitzen, so daß die Vorschaltwiderstände ganz oder teilweise durch den Ohmschen Widerstand der Wicklung ersetzt werden. Phasenabweichungen, die etwa, zwischen dem Primär- und dem Sekundärstrom dieses besonderen Stromtransformators auftreten, und die das Meßresultat fehlerhaft machen könnten, können durch Einschalten einer kleinen Drosselspule in den Primärkreis leicht kompensiert werden, ohne das dadurch die beabsichtigte Wirkung aufgehoben würde; denn da die in solchen Stromwandlern zwischen Primär- und Sekundärstrom auftretenden Phasenwinkel immerhin nur klein sind, so bleibt trotz der kleinen Drossel, die übrigens auch durch eine dem Transformator anhaftende primäre Streuung ersetzt werden kann, der Ohmsche Widerstand so groß, daß ein nennenswerter Gleichstrom nicht auftreten kann.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Leistungsmessung in ein- oder mehrphasigen Wechselstromanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungskreis des Leistungszeigers statt an die Sekundärwicklung eines Spannungstransformators an einen dafür bemessenen Stromtransformator angeschlossen ist, dessen Primärwicklung unter Hinzufügung eines sehr großen Ohmschen Widerstandes an die Meßspannung gelegt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der große Ohmsche Widerstand auf der Primärseite des Transformators ganz oder zum Teil dadurch erreicht wird, daß die Primärwicklung des Transformators aus einem Material von hohem Ohmschen Widerstand hergestellt ist. .

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Transformator etwa entstehende Phasenverschiebungen zwischen dessen Primär- und Sekundärstrom durch Einschaltung einer entsprechend kleinen . Drosselspule oder durch gewollte primäre Streuung im Transformator beseitigt wird.