DE415532C

DE415532C - Arrangement for measuring the phase and translation error of transformers, preferably instrument transformers

Info

Publication number: DE415532C
Application number: DES64617D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Publication date: 1925-06-23

Description

Anordnung zur Messung des Phasen- und des Übersetzungsfehlers von Transformatoren, vorzugsweise Meßwandlern. Die für die Prüfung von Meßwandlern auf Genauigkeit des übersetzungsverhältnisses und der Phase bisher angewendeten Met hoden litten an dem Mangel, daß das Ergebnis der Messung nicht unmittelbar ablesbar war. Die abgelesenen einzelnen Größen werden rechnerisch ausgewertet. Durch die Erfindung wird nun erreicht, daß für jede Belastung beide zu bestimmende Fehlergrößen in derselben Schaltung an zwei Meßgeräten oder bei einmaliger Umschaltung an demselben Meßgerät abgelesen werden können. Zur Ermittlung des L;bersetzungs- und Phasenfehlers dienen die Angaben der Verhältnisse von je zwei Strömen oder Spannungen z. B. in einem der bekannten Verhältnisstrommesser. Besonders ist diese Vereinfachung von Vorteil, wenn es sich darum handelt, Massenprüfungen von Wandlern in der Fabrikation von ungelerntem Personal vornehmen zu lassen.Arrangement for measuring the phase and translation error of Transformers, preferably transducers. Those used for testing transducers Accuracy of the gear ratio and the phase previously used Met testicles suffered from the defect that the result of the measurement could not be read immediately was. The individual values read off are evaluated by calculation. Through the Invention is now achieved that for each load both error sizes to be determined in the same circuit on two measuring devices or with a single switchover on the same Meter can be read. To determine the translation and phase errors serve the information of the ratios of two currents or voltages z. Am one of the well-known ratio ammeters. What is special is this simplification of Advantage when it comes to mass testing of converters in the factory to be carried out by unskilled personnel.

Die Abb. i zeigt an dem Beispiel e_nes Stromwandlers die in Betracht kommenden Werte. In bekannter Weise stellen 0A: den Primärstrorii, AB den Sekundärstrom des Wandlers dar, beide auf gleiche Windungszahl reduziert. Die reduzierten Werte seien Jl und J, Dann ist, wenn AC=AB gemacht wird, 0C - 0A: - A8 = (J1) - (J..) = d die Differenz der abso:uten Werte beider Ströme.Fig. I shows the values to be considered using the example of a current transformer. In a known way, 0A: represents the primary current, AB the secondary current of the converter, both reduced to the same number of turns. Let the reduced values be Jl and J. Then, if AC = AB is made, 0C - 0A: - A8 = (J1) - (J ..) = d is the difference between the absolute values of both currents.

Für den Fehler x des f?bersetzungsvcrhäl`-nisses ergibt sich dann ausgedrückt in Prozenten, Prozent bezogen auf J, Da in den gebräuchlichen Meßgeräten die geometrische Zusammensetzung von Strömen zur Wirkung gebracht wird, nicht aber die Zusammensetzung der absoluten Werte, so i wird dieser Ausdruck umgeformt in einen anderen, der nur die geometrische Summe der Ströme enthält, die in der Abbildung durch die Strecke OB = i dargestellt ist. Bezeichnet man die Phasenverschiebung zwischen i und J1 mit b, die Phasenverschiebung zwischen J1 und J2 mit und setzt man bei der geringen Größe dieses letzteren Winkels, der meist < z`' ist, ;# statt sin 5, so ergibt eine einfache geometrische Überlegung In den meisten Fällen wird als erste Annäherung genügen denn, da 5g und (i cos b) : J1 von gleicher Größenordnung sind, so ist g2:2 klein gegen (i cos b):-J,. Der Fortfall des Subtrahenden im Zähler und der Fortfall des Nenners wirken zudem entgegengesetzt. Von Vorteil ist dabei auch noch, daß im allgemeinen die Werte von x und g zugleich wachsen und abnehmen.For the error x of the translation ratio, expressed as a percentage, it then results Percent related to J, Since in the usual measuring instruments the geometric composition of currents is brought into effect, but not the composition of the absolute values, this expression is converted into another one that only contains the geometric sum of the currents in the Figure is represented by the route OB = i . If one denotes the phase shift between i and J1 with b, the phase shift between J1 and J2 with, and given the small size of this latter angle, which is usually <z` ',;# instead of sin 5, then a simple geometric consideration results in In in most cases it will be sufficient as a first approximation because, since 5g and (i cos b): J1 are of the same order of magnitude, g2: 2 is small compared to (i cos b): - J ,. The omission of the subtrahend in the numerator and the omission of the denominator also have the opposite effect. Another advantage here is that the values of x and g generally increase and decrease at the same time.

Man kann auch den Übersetzungsfehler relativ zu J2 nehmen, so daß der Fehler genau das Negative der Korrektur von J. wird. Die Genauigkeit der Annäherungsformel wird dabei theoretisch etwas kleiner, doch spielt dies praktisch keine Rolle.One can also take the translation error relative to J2, so that the error becomes exactly the negative of J.'s correction. The accuracy of the approximation formula is theoretically a little smaller, but this is practically irrelevant.

Der Phasenfehler g ist im mathematischen Maß gegeben durch das Verhältnis CB:AB-Setzt man wieder sin g statt g, also I)B statt CB, so erhält man Die Ausdrücke für die beiden Fehler werden nun auf gleiche Form gebracht. Dadurch wird es möglich, in derselben Schaltung beide Fehler zu messen. Der Ausdruck für E w_rd umgeformt in einen Ausdruck mit dem gleichen Nenner, den der für x berechnete Wert hatte, nämlich Ji. Es ergibt sich: in der ersten Annäherung Es ist so erreicht, daß beide Fehler auf eine Form gebracht sind, nach der sie von einem Verhältnisstrommesser beliebigerAusfüht rung angezeigt werden können. Die beiden Messungen unterscheiden sich nur durch Verschiebung eines der beiden Ströme um 9o°.The phase error g is given in mathematical terms by the ratio CB: AB-If one sets sin g instead of g, i.e. I) B instead of CB, one obtains The expressions for the two errors are now brought into the same form. This makes it possible to measure both errors in the same circuit. The expression for E w_rd transformed into an expression with the same denominator as the value calculated for x, namely Ji. It results: in the first approximation It is achieved in such a way that both errors are brought into a form according to which they can be displayed by a ratio ammeter of any design. The only difference between the two measurements is that one of the two currents is shifted by 90 °.

Abb.2 zeigt als Ausführungsbeispiel die Schaltung gemäß der Erfindung für einen Stromwandler. Der zu untersuchende Transformator i liegt mit seiner Primärwicklung 2 in einem an die Klemmen 3 angeschlossenen Stromkreise. In demselben Stromkreise liegen auch die Stromspulen eines Strommessers 4 und eines Phasenmessers 5. Die Spannungsspule des letzteren liegt an den Klemmen der Primärwicklung 2. In dem Stromkreis der Primärwicklung befinden sich noch Meßinstrumente 4 und 5 zur Ermittlung der Stromstärke und -phase. In dem Kreis der Sekundärwicklung 6 sind bei 7 Klemmen für den Anschluß der Belastungen vorgesehen und bei 8 und 9 Meßgeräte zur Bestimmung der sekundären Stromstärke und -phase. Um die geometrische Differenz i des Primärstromes J, und des Sekundärstromes Jz zu gewinnen, ist ein Differenzialstromwandler i o mit drei Wicklungen angeordnet, da eine unmittelbare Herstellung des Differenzialstromes durch galvanische Verbindung des Primär- und Sekundärkreises in den meisten Fällen unzulässig sein wird. Von den Wicklungen wird die eine i i von dem Primärstrom J1, die zweite 12 von dem Sekundärstrom J. durchflossen, wobei das Verhältnis der Windungszahlen entsprechend dem des zu prüfenden Transformators gewählt wird. Aus einer dritten Wicklung 13 wird dann ein - Strom entnommen, der dem Differenzstrom !proportional ist. Es sind in der Schaltung zwei Anzeigegeräte 14 und 15 vorgesehen, deren eine Spule von dem Differenzstrom i und deren andere Spule von dem Primärstrom J1 beeinflußt wird. In einem der beiden Meßgeräte muß der eine dieser Ströme um 9o° in der Phase verschoben werden. Diese Verschiebung ist in der gezeichneten Schaltung bei dem Primärstrom J1 vorgenommen, um durch die hierzu erforderliche Kunstschaltung den äußeren Widerstand der Sekundärwicklung 13 des Stromwandlers io nicht unzulässig zu erhöhen. Die Phasenverschiebung des Stromes J1 geschieht durch eine Brückenanordnung aus zwei Ohmschen Widerständen 16 und zwei induktiven Widerständen 17. An den Ecken der Brücke 18 und i 9 wird der Primärstrom zu- und abgeleitet. An die Ecken 2o und 21 ist ein Spulenpaar 22 des Meßgerä,es 15 angeschlossen. Von i 9 geht der Strom J1 weiter durch ein entsprechendes Spulenpaar 23 des Meßgerätes 14. Als Meßgeräte können. beliebige Quotientenstrommesser dienen. In der gezeichneten Schaltung sind solche gewählt, bei denen der eine Strom J1 ein festes Spulenpaar 22 bzw. 23 durchfließt und der andere Strom i eine bewegliche Spule 24 bzw. 25. Mit dieser beweglichen Spule, die sich im Felde der festen Spule dreht, ist eine zwe_te 26 bzw. z7 in paralleler Lage fest verbunden, also mit ihr gemeinsam drehbar, die widerstandslos oder über einen äußeren Widerstand 28 bzw. 29 kurzgeschlossen ist. Diese zweite Spule erhält einen vom Felde der festen Spule induzierten Strom, der mit wachsender Abweichung von der Nullage zunimmt und die Direktionskraft der Meßgeräte liefert. Diese Art von Geräten ist für die vorliegende Messung besonders brauchbar, da bei einem gleichmäßig starken radialen Feld in der gewöhnlichen Anordnung der Ausschlagwinkel proportional i cos 6:J1 bzw. bei einer Phasenverschiebung von 9o° in dem einen Stromkreise proportional z sin b : J1 ist. Es ergibt sich also gleichmäßige Teilung der Skalen für die beiden gesuchten Fehler. Die äußeren Widerstände 28 und 29, die verschiedener Art sein können, dienen zur Regelung der Empfindlichkeit durch Beeinflussung der Stärke und Phase des Stromes in der Kurzschlußspule.Fig.2 shows as an embodiment the circuit according to the invention for a current transformer. The transformer i to be examined has its primary winding 2 in a circuit connected to terminals 3. The current coils of an ammeter 4 and a phase meter 5. The voltage coil of the latter is connected to the terminals of the primary winding 2. In the circuit of the primary winding there are also measuring instruments 4 and 5 for determining the current strength and phase. In the circuit of the secondary winding 6, 7 terminals are provided for connecting the loads and 8 and 9 measuring devices for determining the secondary current strength and phase. Around the geometrical difference i of the primary current J, and to win the secondary current Jz, a differential current transformer io is arranged with three windings, since a direct production of the differential current will be permitted by galvanic connection of the primary and secondary circuit in most cases. The primary current J1 flows through one of the windings, and the secondary current J1 flows through the second 12, the ratio of the number of turns being selected according to that of the transformer to be tested. A current is then taken from a third winding 13 which is proportional to the differential current! Two display devices 14 and 15 are provided in the circuit, one coil of which is influenced by the differential current i and the other coil of which is influenced by the primary current J1. In one of the two measuring devices, one of these currents must be shifted in phase by 90 °. In the circuit shown, this shift is carried out in the case of the primary current J1 in order not to increase the external resistance of the secondary winding 13 of the current transformer io inadmissibly through the artificial circuit required for this purpose. The phase shift of the current J1 takes place through a bridge arrangement of two ohmic resistors 16 and two inductive resistors 17. At the corners of the bridge 18 and i 9, the primary current is supplied and discharged. A pair of coils 22 of the measuring device 15 is connected to the corners 2o and 21. From i 9, the current J1 goes on through a corresponding pair of coils 23 of the measuring device 14. As measuring devices, can. any quotient flow meter are used. In the circuit shown, those are selected in which one current J1 flows through a fixed coil pair 22 or 23 and the other current i is a movable coil 24 or 25. This movable coil, which rotates in the field of the fixed coil, is a second 26 or z7 firmly connected in a parallel position, that is to say rotatable together with it, which is without resistance or is short-circuited via an external resistor 28 or 29. This second coil receives a current induced by the field of the fixed coil, which increases with increasing deviation from the zero position and supplies the directional force of the measuring devices. This type of device is particularly useful for the present measurement, because with a uniformly strong radial field in the usual arrangement the deflection angle is proportional to i cos 6: J1 or, with a phase shift of 90 ° in one circuit, proportional to z sin b: J1 . The result is an even division of the scales for the two errors sought. The external resistors 28 and 29, which can be of various types, are used to regulate the sensitivity by influencing the strength and phase of the current in the short-circuit coil.

Unter Umständen wird man den Hilfsstromwandler io entbehren können, indem man die Wicklung zur Erzeugung des Differenzstromes i auf den zu prüfenden Wandler i selbst aufbringt. Die Abb.3 zeigt eine derartige Anordnung. An Stelle der beiden Meßgeräte in Abb.2 ist ein- einziges 3o angeordnet mit einem Umschalter 31. Mit Hilfe dieses Umschalters wird die feste Spule 32 des Gerätes, wenn der Umschalter nach links steht, an die Eckpunkte 2o und 21 der Brücke gelegt, wenn der Schalter nach rechts steht, in den Stromkreis von J1. An Stelle des zweiten Meßgerätes in Abb. 2 ist ein Widerstand 33 von gleicher Größe wie der der Spule 32 angeordnet, damit in beiden Stellungen des Schalters der Widerstand des Stromkreises unverändert bleibt. Durch das Umstellen des Schalters vertauscht das Meßgerät 3o mit dem Widerstand 33 die Stellung in der Schaltung. Die von i durchflossene Wicklung 13 ist, wie in Abb. 2, auf die bewegliche Spule 34 geschaltet.Under certain circumstances you will be able to do without the auxiliary current transformer io, by moving the winding to generate the differential current i on the test Converter i applies itself. Figure 3 shows such an arrangement. Instead of of the two measuring devices in Fig.2 is a single 3o arranged with a switch 31. With the help of this switch, the fixed coil 32 of the device, when the switch to the left is placed at the corner points 2o and 21 of the bridge when the switch to the right, in the circuit of J1. Instead of the second measuring device in Fig. 2 a resistor 33 of the same size as that of the coil 32 is arranged, so that the resistance of the circuit remains unchanged in both positions of the switch remain. By moving the switch, the measuring device swaps 3o with the resistance 33 the position in the circuit. The winding 13 through which i flows is, as in FIG Fig. 2, connected to the movable coil 34.

Vielfach wird es wünschenswert sein, die Fehler eines Transformators nicht ihrer absoluten Größe nach zu bestimmen, sondern nur den Betrag, um den sie von den entsprechenden Fehlern eines Normaltransformators abweichen. Eine Schaltung für diesen Zweck zeigt Abb. 4. Es werden in dieser Schaltung nicht der Primär- und Sekundärstrom des zu prüfenden Transformators i reit der Primärwicklung 2 und Sekundärwicklung 6 verglichen, sondern der Sekundärstrom von i mit dem Sekundärstrom eines Normaltransformators 35 mit der Primärwicklung 36 und der Sekundärwicklung 37. Die primären Wicklungen 2 und 36 sind-hintereinander geschaltet. Die Sekundärkreise beider Transformatoren enthalten Regelwiderstände 38 und 39, um sie nach Bedarf auf gleiche oder ungleiche induktive oder nichtinduktive Belastung oder Kurzschluß einstellen. Beide Kreise sind an die Endpunkte 40 und 41 eines Brückenzweiges in solchem Sinne angeschlossen, daß durch die Brücke die Differenz der beiden Sekundärströme i fließt. Die Anordnung eines Differentialstromwandlers ist in diesem Falle nicht erforderlich, da einer galvanischen Verbindung der Kreise der beiden zu vergleichenden Ströme nichts im Wege steht. Der Strom! ist aber in dieser Schaltung nicht unmittelbar in die beweglichen Spulen der Meßgeräte 14 und 15 geleitet, sondern über einen Wandler 42, der sekundär verhältnismäßig hohe Spannung hat. Der Zweck dieser Anordnung ist, die elektromotorische Kraft, die in den beweglichen Spulen 24 und 25 von dem Feld der Spulen 22 und 23 induziert werden, unschädlich zu machen. Weiter ist gegenüber den vorigen Schaltungen noch eine Änderung in der Weise getroffen, daß die feste Spule des einen Verhältnismessers und die Brücke nicht von dem Primärstrom selbst durchflossen werden, sondern von dem Strom der Sekundärwicklung 43 eines Hilfswandlers 44 mit umschaltbarer Primärwicklung 45, d:e von dem Primärstrom des zu prüfenden Transformators i durchflossen wird. Diese Einrichtung hat den Zweck, zu ermöglichen, daß man mit denselben Meßgeräten und derselben Brücke bei den verschiedensten Belastungen des zu prüfenden Transformators i von Leerlauf bis Vollast arbeiten kann, ohne eine Überlastung derselben befürchten zu müssen. Durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses mittels Umschaltung von 45 hält man den Sekundärstrom in den angemessenen Grenzen.In many cases it will be desirable to eliminate the failure of a transformer not to be determined by their absolute size, but only by the amount by which they are differ from the corresponding errors of a standard transformer. A circuit for this purpose is shown in Fig. 4. In this circuit, the primary and Secondary current of the transformer to be tested i rides the primary winding 2 and secondary winding 6 compared, but the secondary current of i with the secondary current of a normal transformer 35 with the primary winding 36 and the secondary winding 37. The primary windings 2 and 36 are connected in series. The secondary circuits of both transformers contain variable resistors 38 and 39 to make them equal or unequal as required Set inductive or non-inductive load or short circuit. Both circles are at the end points 40 and 41 of a bridge branch in such Connected meaning that through the bridge the difference between the two secondary currents i flows. The arrangement of a differential current transformer is not in this case required because a galvanic connection of the circles of the two to be compared Don't stream anything in the way. The current! but is not immediate in this circuit passed into the movable coils of the measuring devices 14 and 15, but via a converter 42, which has a relatively high secondary voltage. The purpose of this arrangement is the electromotive force generated in the movable coils 24 and 25 by the field of the coils 22 and 23 are induced to render harmless. Next is opposite the previous circuits made a change in such a way that the fixed Coil of one ratio meter and the bridge not from the primary current itself are flowed through, but by the current of the secondary winding 43 of an auxiliary converter 44 with switchable primary winding 45, d: e from the primary current of the test Transformer i is traversed. The purpose of this facility is to enable that one can use the same measuring devices and the same bridge for the most varied of loads of the transformer i to be tested can work from no-load to full load without a To have to fear overloading the same. By changing the gear ratio by switching over 45, the secondary current is kept within reasonable limits.

Die Prüfung von Spannungswandlern und anderen Transformatoren läßt sich unter Verwendung des gleichen Grundgedankens mit Abänderungen, die jedem Fachmann geläufig sind, ebenso ausführen.The testing of voltage converters and other transformers lets using the same basic idea with modifications suggested to any person skilled in the art are common, perform as well.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for measuring the phase error and the translation error of transformers, preferably instrument transformers, characterized by the use a measuring device, which when influenced by the difference in the primary or Secondary current against the in-phase component of the gear ratio i: i reduced the difference between the primary and secondary currents and the phase error if the phase of this component is shifted by go ° the translation error of the transformer immediately displays.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that for g: simultaneous measurement of both errors, two ratio ammeters are provided, in connection with an artificial circuit to a phase shift of go ° for the a stream of one meter.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that that when performing both measurements one after the other a single ratio ammeter in connection with an art circuit for phase displacement with a changeover switch and an equivalent resistor is provided.

4. Arrangement according to claim i, 2 or 3, characterized in that a measuring device is used as the ratio ammeter, its power of direction through the flow of one of the flows to be compared induced short-circuit coil is given.

5. Arrangement according to claim i, 2 or 3, characterized; that for the generation of the primary-secondary, ären differential current a differential transformer is used.

6. Arrangement according to claim i, 2 or 3, characterized in that a normal transformer is provided, with respect to the translation and phase errors are measured on the secondary current of this current.

7. Arrangement according to claim i and _5. characterized in that the transformer to be tested is also designed as a differential transformer by attaching a third one Coil on the test transformer. B. Arrangement according to claim i, 2 or 3, characterized characterized in that in front of the coil of the measuring device influenced by the differential current a transformer is connected, which is dimensioned so that its secondary voltage is very large compared to that in this measuring device coil from the other coil of the device from induced electromotive force. G. Arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the coil influenced by the primary or secondary current the measuring device and the art circuit to the secondary winding of one in the primary circuit of the test transformer arranged, preferably switchable current transformer are.