DE502183C

DE502183C - Verfahren zum Messen des magnetischen Wechselflusses

Info

Publication number: DE502183C
Application number: DEA59477D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Stein
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-10-29
Filing date: 1929-10-29
Publication date: 1930-07-23

Description

Verfahren zum messen des magnetischen Wechselflusses Die Kenntnis des magnetischen Flusses und der Induktion in Eisenkernen von Wechselstromkreisen ist für die Berechnung und Beurteilung elektrischer Maschinen und Transformatoren von großer Bedeutung. So ist beispielsweise die Form der Flußzeitkurve in Verbindung mit ihrem Maximalwert ein Maß für die Hysteresisverluste im Eisen, und in der Hochfrequenztechnik wird gerade die durch das Eisen bewirkte Abweichung von der Sinusform zur *Frequenztransformation und in ähnlichen Fällen ausgenutzt.
Die Form der magnetischen Flußkurve konnte bisher nur durch graphische oder numerische Integration einer entsprechenden oszillograp'hierten Spannungskurve gewonnen werden. Gemäß: der Erfindung wird der magnetische Wechselfluß eines elektrischen Apparates durch Messung eines äquivalenten Stromes mittels Amperemeter und Oszillographenschleifen direkt erhalten.
Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren zur Messung eines Wechselflusses sei durch Abb. z erläutert. Hierbei bedeutet h den Eisenkern eines elektrischen Apparates, beispielsweise eines Transformators. Er wird durch eine Wicklung mit m Windungen von der Spannung E erregt, wobei der Strom i fließt. Die Spannungszeitkurve E -(C#1 ). sei gegenüber einer reinen Sinusform verzerrt, so daß auch der Fluß cD (w t) nicht mehr als sinusförmig angesehen werden kann. Zu seiner Untersuchung liegt auf dem Eisenkern eine zweite Wicklung von n Windungen und an dieser eine konstante Selbstinduktion L. Die Spannung an dieser Drosselspule sei e, der Strom Jd. Dann ist Die stationäre Lösung dieser Differentialgleichung ist: d. h. der Fluß cT] wird proportional dem Drosselstrome Jd und dessen Messung, also z. B. seine oszillographische Aufnahme ist finit der von (13 identisch. Die Proportionalitätskonstante wird hierbei unabhängig von der Frequenz. Das gleiche gilt unter Berücksichtigung des Eisenquerschnittes von k für die zu cb gehörige Induktion.
Diese Überlegung setzt voraus, daß L unabhängig von Jd ist, eine Forderung; der eine Luftdrossel genügt. Ihr cos cp muß zur unverzerrten Wiedergabe von cl:) durch J" schiklein gehalten werden. Deshalb dürfte für eine niederfrequente Flußmessung :eine solche Drossel so groß und schwer ausfallen, daß sie im Betrieb unhandlich ist und daher praktisch kaum in Frage kommt. Statt ihrer empfiehlt sich die Verwendung einer Eisendrossel mit Luftspalten.
Um jedoch bei einer Eisendrossel den cos g und die Abhängigkeit der Selbstinduktion L von der Eisensättigung auf das für Präzisionsmessungpn erforderliche Maß zu reduzieren, kann folgender Weg beschritten werden: In Abb. 2 sitzen auf den beiden äußeren in die Joche eingeschichteten Schenkeln einer dreischenkligen Eisendrossel je :eine Spule mit den Windungszahlen szl und n2. Die mittlere unbewickelte Säule ist mit zwei Stoßfugen b gegen das Joch versehen. An die Spulen, wird die Meßwicklung n aus Abb. i gelegt, während die Spule n2 über die Strommeß.apparate kurzgeschlossen ist. Die Drossel wirkt nun wie ein Stromwandler, dessen Streuung durch den mittleren Schenkel eine künstliche Erhöhung erfahren hat. Eine weitere Verstärkung der Streuinduktivität erreicht man dadurch, daß, die Spulen kurz und dick gehalten werden und die ganze Drossel in einen an den Innenwänden mit hochlegierten Dynamoblechen ausgelegten Holzkasten eingebaut wird. Diese Bleche dürfen dabei nicht bis an die Ecken der Kastenwände reichen, da sonst der Streulluß. dort einen zusammenhängenden Eisenweg findet.
Die dreisc'henklige Aziordnung gemäß. Abb. 2 hat den Vorzug, daß der Meßstrom Jj2 in einer besonderen Wicklung fließt, welche z. B. bei oszillographischen Aufnahmen unbedenklich geerdet werden kann. So erspart man einen Isolierstrom- oder Spannungswandler, welcher nur den Obmschen Spannungsabfall des Aggregats vergrößern würde. Ferner ist jetzt die Windungszahl n2 der Meßwicklung und so der Strom J,12 nach Bedarf wählbar, und es besteht daneben die Möglichkeit, die Anordnung für direkten Ansc'hluß an eine Hochspannungswicklung anzulegen. Die Genauigkeit der Messung wird abgesehen von den in der Drossel 521bst liegenden Fehlerquellen auch durch den Volt-Ampere-Verbrauch eines den Effektivwert der untersuchten Flußkurve anzeigenden Amperemeters beeinträchtigt. Diesen Einfluß kann man durch passende Wahl des Cbersetzungsverhältnisses von a, und .tt2 und durch Zerlegung dieser Wicklungen in mehrere Spulen klein halten, welche bald in Serie, bald parallel geschaltet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Messen des magnetischen Wechselflusses, gekennzeichnet durch die Messung des Stromes eines im wesentlichen nur induktiven Stromkreises, der von einer durch den Wechselfluß induzierten Spannung gespeist ist.
2. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Wechselfluß verkettete Wicklung über eine Drosselspule geschlossen ist und daß ein Instrument zur Messung des in diesem Stromkreis fließenden Stromes vorgesehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule konstante oder annähernd konstante Selbstinduktion bat. q..
Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch. gekennzeichnet, daß die Drossel als Luftdrossel ausgeführt ist.
5. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch. gekennzeichnet, daß eine Eisendrossel mit Luftspalten vorgesehen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisendrossel eine auf einem besonderen Schenkel angeordnete, das Meßinstrument speisende Sekundärwicklung hat.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Obersetzungsverhältnis der auf dem Eisenkern angeor dneten Wicklungen veränderlich ist. B.
Anordnung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisendrosselspule einen unbewickelten Hilfskern als magnetischen Nebenschluß zu den beiden bewickelten Kernen hat.
9. Anordnung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem znagnetischen NebenschlußkreiS Luftspalten vorgesehen sind. i o. Anordnung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenschluß außerhalb des Kernes über einen nicht geschlossenen Eisenweg verläuft. i i. Anordnung nach Anspruch 5 bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Nebenschluß durch den Gehäusekasten gebildet ist.