DE450028C

DE450028C - Verfahren zum Ausgleich der beim Betriebe von Transformatoren, insbesondere auch Spannungswandlern, mit verschiedenen Spannungen auftretenden Spannungsfehler und Fehlwinkel

Info

Publication number: DE450028C
Application number: DEK91710D
Authority: DE
Original assignee: HANS KLEMM DIPL ING; Koch and Sterzel AG
Current assignee: HANS KLEMM DIPL ING; Koch and Sterzel AG
Priority date: 1924-11-15
Filing date: 1924-11-15
Publication date: 1927-09-26

Description

Verfahren zum Ausgleich der beim Betriebe von Transformatoren, insbesondere auch Spannungswandlern, mit verschiedenen Spannungen auftretenden Spannungsfehler und Fehlwinkel. , Werden Transformatoren, namentlich solche für Prüfungszwecke und namentlich auch die als Spannungswandler bezeichneten. Transformatoren, mit verschiedenen Spannungen betrieben, so treten bei den von einem gewissenWerte abweichenden Spannungen Spannungsfehler und tritt stets auch ein Fehlwinkel, d. h. eine Verdrehung des Vektors der Sekundär- gegen die Primärspannung auf, welche Fehler bei den verschiedenen Spannungen verschiedene Werte haben. Abb. i zeigt die Fehlerkurven in Abhängigkeit von der Betriebsspannung. Den Verlauf der Fehlerkurven bei einem normalen Wandler zeigen a, a.'. Mit wachsender Nennspannung, für die ein Wandler gebaut wird, müssen die Isolationsabstände in stärker steigendem Maße größer gemacht werden, und es wird schwieriger, eine günstige Kopplung der Primär- und Sekundärspule zu erreichen. Es stellen sich im allgemeinen mit der Erhöhung der Spannung Fehlerkurven, wie h, b', c, c', ein. Ist der Wandler aber so abgeglichen, daß sein Spannungsfehler im Minimum gleich Null ist, so ergibt sich eine Kurve wie d. Die Wirkung der Fehlerkurven macht sich insbesondere dadurch bemerkbar, daß sie die Arbeits- und Leistungsmessung in ihrer Genauigkeit in einer Art beeinträchtigen, die einen einfachen Ausgleich durch Rechnung nicht ohne weiteres gestattet. Anzustreben ist die Streckung der vorgenannten Kurven zu einer Geraden e, e', welche mit der Nulllinie zusammenfällt.
Erfindungsgemäß wird der Ausgleich der Fehler dadurch erreicht, daß mit der vom Transformator an sich gelieferten (also nach Größe und Richtung fehlerhaften) Spannung eine zusätzliche Spannung geometrisch zusammengesetzt wird, die nach Größe und Richtung derart bemessen ist, daß sich aus beiden Spannungen zusammen die nach Größe und Richtung gewollte (also berichtigte, fehlerfreie) Spannung ergibt. Diese zusätzliche Spannung kann dem zu berichtigenden Transformator selbst oder auch aus anderer geeigneter Quelle entnommen werden.
Abb. 2 zeigt unter Voraussetzung der Fehlerkurve d in Abb. i die Wirkung der Zusatzspannung hinsichtlich des Spannungsfehlers in Abhängigkeit von der Betriebsspannung. Die Abb. 3 ist ein Vektordiagramm, in welchem t die rotierend gedachte Zeitlinie und Pp. den Vektor der Primärspannung darstellt. Um zu erreichen, daß die Fehlerkurve d zur Linie e werde, muß der Sekundärspannung PS gemäß Abb. 3 eine so große und derart gerichtete Spannung Pz hinzugefügt werden, daß die geometrische Summe PS -f- P, den Sollwert der Sekundärspannung Pso nach Größe und Richtung ergibt. Die Zusätzspannung P, muß sich als Funktion der Betriebsspannung des Wandler: so ändern, daß die Änderung der Zusatzspannung in Richtung der Ohmschen Komponente dem Spiegelbild der Fehlerkurve d, also der Kurve f, entspricht.
Abb. 5 gibt ein Schaltungsschema für den Fall, daß die Zusatzspannung dem in seiner Wirkung erfindungsgemäß zu verbessernden Transformator selbst entnommen wird. Wie ersichtlich, ist sekundär eine zusätzliche Wicklung angeordnet, in deren Stromkreis eine Drosselspule L und ein Widerstand R liegt. Der Verlauf der Spannungsfehlerkurve ist durch die Magnetisierungskurve des Eisenkernes bedingt. Eine Ausgleichkurve, die denselben Charakter hat wie die Fehlerkurve, läßt sich mit Hilfe der Zusammenstellung Drosselspule + Widerstand herstellen, wenn die Abmessungen dieser Hilfsmittel richtig gewählt werden. Es ist ohne weiteres möglich, aus dem sekundären Hilfskreis eine nach Größe und Richtung geeignete kleine Spannung zu entnehmen, deren Spannungsänderung in Abhängigkeit von der Betriebsspannung der Kurve f entspricht. Die Zusatzspannung kann mit der Spannung P, und dem durch den Belastungswiderstand des Wandlers bedingten Spannungsabfall in dein Widerstandsteil R1 zu der Zusatzspannung P., zusammengesetzt werden.
Da der zusätzliche Sekundärkreis eine kleine Vorbelastung des Transformators darstellt, so beeinflußt er natürlich auch dessen Wirken, doch kann der hierdurch bedingte Fehler bei der Ausgleichung berücksichtigt und ausgeschaltet werden. Die Größe der beteiligten Faktoren - Selbstinduktionswert der Drosselspule L, die Widerstandswerte, das Verhältnis des Widerstandes zur Selbstinduktion, die magnetische Sättigung der Drosselspule, die Abgleichung des Wandlers - ist sowohl der rechnerischen Festlegung zugänglich wie auch insbesondere bequem mit Hilfe von in ihrer Wirkungsgröße veränderlichen Apparaten für einen gewissen Belastungswiderstand des Transformators empirisch ein für allemal feststellbar.
Statt der Drosselspule L im Verein mit dem Widerstand R kann auch ein Streutransformator mit in gleicher Weise geschaltetem Widerstand angewendet werden.
Bisher wurde vorausgesetzt, daß man die an sich vom Transformator gelieferte fehlerhafte Spannung, so wie sie ist, mit der erfindungsgemäßen Zusatzspannung kombiniert. Man kann aber auch nach Abb. q. in der Weise verfahren, daß man die Spannung PS an' sich schon in ihrer Größe verändert, sie also bewußt größer oder kleiner als die IN ennspannung macht, um nun mit der also veränderten »An-sich«-Spannung PS die ausgleichende Zusatzspannung geometrisch zusammenzustellen. In dieser Weise wird man insbesondere dann verfahren, wenn sich bei unveränderter Nennspannung den abzustellenden Fehlern wegen deren Größe oder Richtung nicht gut beikommen läßt.
Da die erfindungsgemäße Ausgleichseinrichtung sehr kleine Abmessungen annimmt, dafür aber gestattet, den Transformator bzw. Spannungswandler für einen gewissen vorgeschriebenen Genauigkeitsgrad erheblich kleiner zu bauen, als es mangels der erfindungsgemäßen Anordnung zulässig wäre, so gewährt die Erfindung den Vorteil, Spannungswandler großen Genauigkeitsgrades mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellen zu lassen. Außerdem ermöglicht die Erfindung durch Ausschaltung der besprochenen Fehlergrößen aus der Rechnung eine genauere rechnungsmäßige Berücksichtigung der übrigen Fehler bei Arbeits- und Leistungsmessungen.

Claims

PATLNTANSYRÜCFIC: i. Verfahren zum Ausgleich der beim Betriebe von Transformatoren, insbesondere auch Spannungswandlern, mit verschiedenen Spannungen auftretenden Spannungsfehler und Fehlwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß mit der vom Transformator an sich gelieferten, mit den genannten Fehlern behafteten Spannung eine nach Größe und Richtung derart beinessene Zusatzspannung geometrisch zusammengesetzt wird, daß sich aus beiden Spannungen zusammen die nach Größe und Richtung gewollte (berichtigte) Spannung ergibt. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Voraussetzung gleichbleibenden Belastungswiderstandes beim Betriebe mit verschiedenen Spannungen ein selbsttätiger Ausgleich von Spannungsfehler und Fehlwinkel durch das Zusammenwirken einer Drosselspule und eines Widerstandes oder auch durch einen Streutransformator erreicht wird, indem diese Hilfsmittel auf die den auszugleichenden Fehlern nach Größe und Richtung entsprechende Spannung abgestimmt werden. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhange mit der Anwendung der Zusatzspannung auch die vom Transformator an sich gelieferte Spannung durch Änderung der Windungszablen erhöht oder erniedrigt wird.