DE657739C

DE657739C - Device for increasing the measuring accuracy of alternating current devices, especially for induction counters and current transformers

Info

Publication number: DE657739C
Application number: DEA57459D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1928-04-18
Filing date: 1929-04-13
Publication date: 1938-03-11

Description

Einrichtung zur Erhöhung der Meßgenauigkeit von Wechselstromeinrichtungen, insbesondere bei Induktionszählern und Stromwandlern Bei Induktionszählern verläuft die Fehlerkurve bekanntlich so, daß im Bereich kleiner und großer Lasten negative Fehler auftreten. Bei kleiner Belastung wird dieser Fehler im wesentlichen durch Reibungswiderstände, bei großer Belastung durch die Eigenbremsung der Triebfelder verursacht. Der auf Reibungswiderstände zurückzuführende Fehler kann durch Hilfstriebmomente zum Teil ausgeglichen werden; völlig läßt sich der Einfluß dieser Fehlerquelle aber nicht beseitigen, da durch den entgegengerichteten Charakter des Hilfstriebmomentes eine Verlagerung des Fehlers von der negativen nach der positiven Seite erfolgt. Bei kleiner Belastung ist auch die verschiedene Magnetisierbarkeit des Eisens von Einfluß auf die Fehlerkurve des Zählers.Device for increasing the measurement accuracy of AC devices, especially with induction meters and current transformers the error curve is known to be such that negative in the area of small and large loads Errors occur. With a small load, this error is essentially eliminated Frictional resistance in the case of high loads due to the self-braking of the drive fields caused. The error due to frictional resistance can be caused by auxiliary drive torques to be partially offset; However, the influence of this source of error can be completely eliminated do not eliminate, because of the opposing character of the auxiliary drive torque the error is shifted from the negative to the positive side. In the case of a small load, the different magnetizability of iron is also of Influence on the counter's error curve.

Es ist bereits bekannt; z. B. bei Wandlern, Hilfskerne anzuordnen. Dasselbe wurde für Induktionsmeßgeräte vorgeschlagen. Bei der letzteren bekannten Ausführung kam es darauf an, zur Erhöhung der Meßgenauigkeit bei geringer Belastung ein Korrektionsfeld wirksam werden zu lassen. Dies wurde insbesondere durch sich schnell sättigende magnetische Nebenschlüsse, Polverbreiterungen usw. verursacht. Die Anwendung eines Hilfskerns ist umständlich und teuer, sie bedingt einen erhöhten Eigenverbrauch, außerdem beansprucht der Hilfskern viel Raum. Nebenschlüsse, Polansatzbleche usw. stören und verzerren das wirksame Feld, bewirken Streuungen, wechselnde Verlagerungen des Feldes und wirken auch ungünstig auf die Abgleichung eines Meßwerkes ein. Ferner ist der Aufbau einer derartigen Einrichtung schwierig, Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie bezweckt in einfacher Weise eine Verbesserung der Fehlerkurve, insbesondere bei kleiner Belastung, wobei die Kurve so gestreckt werden soll, daß die auftretenden Fehlerquellen in weitem Umfange beseitigt werden. Angestrebt wird, daß der magnetische Pfad für den Triebfluß, insbesondere den Stromfluß, so ausgelegt wird, daß der Anstieg des magnetischen Flusses so beeinflußt wird, daß ein möglichst proportionales Anwachsen des magnetischen Flusses mit dem Strom erreicht wird. Ermöglicht wird dies dadurch, daß das Triebeisen aus zwei Blechsorten mit voneinander verschiedener Permeabilität aufgebaut wird, und zwar werden Bleche mit hoher Anfangspermeahilität, insbesondere eine Nickel-Eisen-Legierung, und hoher Endpermeabilität in richtigem Verhältnis zusammengefügt. Es entsteht auf diese Weise eine resultierende Perineabilität und damit Induktion oder Fluß, welcher durch entsprechende Bemessung der Kraftflußpfade in das gewünschte Verhältnis zu der erregenden Stromstärke. (- Feld H) gebracht werden kann.It is already known; z. B. in converters to arrange auxiliary cores. The same has been suggested for induction meters. The latter is known Execution was dependent on increasing the measurement accuracy at low loads to make a correction field effective. This was particular by itself quickly saturating magnetic shunts, pole widening, etc. The use of an auxiliary kernel is cumbersome and expensive, it requires an increased one Own consumption, and the auxiliary core takes up a lot of space. Shunts, pole attachment plates etc. disturb and distort the effective field, cause scattering, changing displacements of the field and also have an unfavorable effect on the adjustment of a measuring mechanism. Further the construction of such a device is difficult. The invention avoids this Disadvantage. It aims to improve the error curve in a simple manner, in particular with small loads, whereby the curve should be stretched so that the occurring Sources of error are largely eliminated. The aim is that the magnetic Path for the drive flow, in particular the current flow, is designed so that the increase the magnetic flux is influenced so that an increase that is as proportional as possible of the magnetic flux is achieved with the current. This is made possible by that the driving iron consists of two types of sheet metal with mutually different permeability is built up, namely sheets with high initial permeability, in particular a nickel-iron alloy, and high ultimate permeability in the right proportion put together. In this way, a resulting perineability is created and thus induction or flux, which is determined by appropriate dimensioning of the force flow paths in the desired ratio to the exciting current strength. (- Field H) brought can be.

Dieses Verhältnis wird dann am günstigsten sein, wenn der Verlauf des durch, die verbesserte Magnetisierbarkeit des Stromeisens verringerten Stromflußfehlers (d.li. des durch die verschieden große Magnetisierbarkeit des Stromeisens bedingten Fehlers) mit gleicher oder ähnlicher Charakteristik aber spiegelbildlich wie der durch die Spannungshilfskraft hervorgerufene Gang des Zählers ist. Da ersterer dann ein Spiegelbild des letzteren ist, so muß der resultierende Fehler annähernd in einer geraden Linie verlaufen, so daß durch entsprechende Eichung des Zählers eine auch bei geringerer Last fast völlig .gestreckte Fehlerkurve erzielt wird.This ratio will be most favorable when the course the current flow error reduced by the improved magnetizability of the current iron (i.e. that caused by the different magnetizability of the current iron Error) with the same or similar characteristics but mirror images of the is the gear of the meter caused by the auxiliary voltage. Since the former then is a mirror image of the latter, the resulting error must be approximately in run in a straight line, so that a almost completely stretched error curve is achieved even with a lower load.

Die vorliegende Erfindung ist aber nicht allein für Induktionszähler. verwendbar, sondern allgemein für Wechselstromgeräte, bei denen ein hoher Grad von Genauigkeit verlangt wird, ein Anwendungsgebiet der Erfindung ist daher z. B. bei Meßwandlern gegeben, aber auch bei anzeigenden Geräten, Relais usw. Die Erfindung gestattet, die Perineabilität des bei diesen Wechselströingerätzn verwendeten Kerns so zu verändern, daß eine gewünschte Permeabilitätscharakteristik in dem Bereich der Flußdichte erhalten wird, in dem die Apparate normaler Weise arbeiten. Dadurch können die Schwierigkeiten und Fehler, die durch die Veränderlichkeit der Permeabilität entstehen, verringert oder vollständig beseitigt werden. Es ist im übrigen bekannt, durch Zusammensetzung von in der Achsrichtung aufeinandergelegten Einzelmagnetkernen einen Mischkern aufzubauen, der eine resultierende Permeabilität aufweist.However, the present invention is not only for induction meters. usable, but generally for AC devices that have a high degree of Accuracy is required, a field of application of the invention is therefore e.g. B. at Given transducers, but also with indicating devices, relays, etc. The invention allows the perineability of the core used in these AC etches to change so that a desired permeability characteristic in the area the flux density is obtained in which the apparatuses operate normally. Through this can overcome the difficulties and errors caused by the variability of permeability arise, be reduced or completely eliminated. It is also known by assembling individual magnetic cores placed one on top of the other in the axial direction build a mixing core that has a resulting permeability.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung zur Erhöhung der Meßgenauigkeit von W echselstromeinrichtungen, insbesondere bei Induktionszählern und Stromwandlern, bei der ein aus parallel zur Flußrichtung angeordneten Blechen verschiedener Permeabilität zusammengesetzter Eisenkern benutzt wird, und besteht darin, daß ein Teil der Bleche aus einer Legierung mit hoher Anfangspermeabilität, z. B. einer Nickel-Eisen-Legierung, der andere Teil aus einer Siliziumlegierung, insbesondere Siliziumstahl, besteht. Sie ermöglicht die Anwendung der Mischkerne bei aus Blechen geschichteten Zähler-und Stromwandlereisen.The invention now relates to a device for increasing the Measurement accuracy of AC devices, especially for induction meters and current transformers, in which one of sheets arranged parallel to the direction of flow iron core composed of different permeability is used and consists in that some of the sheets are made of an alloy with high initial permeability, z. B. a nickel-iron alloy, the other part made of a silicon alloy, in particular silicon steel. It enables the use of the mixing cores for meter and current transformer iron layered from sheet metal.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. i zeigt eine Meßanlage, bestehend aus einem Wandler und einem Zähler. Abb. 2 zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung in Anwendung auf das Stromeisen des in Abb. i dargestellten Zählers. Abb.3 zeigt Permeabilitätskurven verschiedener Materialien.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Fig. I shows a measuring system consisting of a converter and a counter. Fig. Figure 2 shows an exemplary embodiment of the invention as applied to the electric iron of the meter shown in Fig. i. Fig.3 shows permeability curves of various Materials.

In Abb. i ist mit io ein Stromkreis bezeichnet, i i ist das Spannungseisen des Zählers, 13 das Stromeisen. Die Stromwicklung 14 ist an den Stromwandler 18 angeschlossen. Der Anker des Zählers ist mit 15, der Bremsmagnet mit 16 bezeichnet. Eine Ausführung des Stromkerns, der ein vorzugsweise nach einer hyperbolischen Kurve verlaufendes Verhältnis von Stromfluß zu Strom ergibt, wie es erforderlich ist, um den bei kleinen Lasten des Zählers auftretenden Fehler zu kompensieren,. ist in Abb. 2 dargestellt. Dabei ist der Kern teilweise aus Blechen von gewöhnlichem Siliziumstahl und teilweise aus Blechen eines Materials zusammengesetzt, das eine wesentlich höhere Anfangspermeabilität als Siliziumstahl besitzt. Würde man den gesamten Magnetkreis aus einer Legierung mit hoher Permeabilität aufbauen, so würde der Abfall der Permeabilität bei niedrigen Induktionen so gering sein, daß der Fehler bei kleiner Belastung praktisch vermieden wäre. Die Schwierigkeit bei der Verwendung von Legierungen mit hoher Permeabilität im gesamten Magnetkreis besteht jedoch darin, daß sich diese zu schnell sättigen würden und den Verlauf der Fehlerkurve bei Überlastung ungünstig beeinflussen würden. Um den Zähler sowohl bei kleiner als auch bei normaler Last und bei Überlastungen verwenden zu können, wird ein Teil des Magnetkreises aus Siliziumstahl und ein Teil aus einem Material hoher Anfangspermeabilität hergestellt. Bei der in Abb.2 dargestellten Ausführungsform sind zwei Drittel der Lamellen aus gewöhnlichem Siliziumstahl und ein Drittel aus dem. Material mit hoher Anfangspermeabilität hergestellt. Das Verhältnis der beiden Materialien hängt jedoch im einzelnen Falle von ihren Permeabilitätscharakteristiken ab. Die Lamellen mit hoher Anfangspermeabilität werden bei einem Induktionszähler zweckmäßig zwischen den Lamellen aus Siliziumstahl angeordnet. In der Zeichnung sind nur drei Lamellen dargestellt; doch ist es selbstverständlich möglich, jede einzelne Lamelle weiter zu unterteilen.In Fig. I, io denotes a circuit, i i is the tension iron of the meter, 13 the current iron. The current winding 14 is connected to the current transformer 18 connected. The armature of the counter is denoted by 15 and the brake magnet is denoted by 16. A version of the current core, which is preferably based on a hyperbolic curve running ratio of current flow to current results, as it is required to compensate for the error that occurs with small loads on the meter. is shown in Fig. 2. The core is partly made of sheet metal Silicon steel and partly composed of sheets of a material, the one has a significantly higher initial permeability than silicon steel. One would build the entire magnetic circuit from an alloy with high permeability, so would the drop in permeability at low inductions can be so small that the error would be practically avoided with a small load. The difficulty in using it of alloys with high permeability in the entire magnetic circuit is, however, that these would saturate too quickly and the course of the error curve in the event of overload would have an unfavorable effect. To the counter both at smaller and at normal Load and being able to use in case of overloads becomes part of the magnetic circuit made of silicon steel and a part made of a material of high initial permeability. In the embodiment shown in Figure 2, two thirds of the slats are off ordinary silicon steel and a third from the. Material with high initial permeability manufactured. However, the ratio of the two materials depends on the individual case on their permeability characteristics. The lamellae with high initial permeability are expediently placed between the silicon steel lamellae in an induction counter arranged. Only three slats are shown in the drawing; but it goes without saying possible to further subdivide each individual slat.

Als Material zum Aufbau eines Stromkerns nach Abb.2 eignet sich eine Legierung, die aus 76 Teilen Nickel, 1¢Teilen Eisen und 8 Teilen Kupfer besteht. 2 Teile der Legierung bestehen aus Verunreinigungen, die ohne wesentlichen Einfluß auf die Wirkungsweise des Materials sind. In der Abb. 3 ist das Verhältnis der Permeabilitäit der genannten Legierung zu der Permeabilität des Siliziumstahls dargestellt, und zwar zeigt die Kurve S die Abhängigkeit der Perrneabilität von der Flußdichte des Siliziumstahls und N die entsprechende Kurve für die vorstehend beschriebene Legierung. Aus der Abb. 3 geht hervor, daß die Permeabilität der Legierung viel größer ist als die des Siliziumstahls bei kleiner Flußdichte, daß sie hingegen kleiner ist bei höherer Flußdichte. Würde der Magnetkreis zur Hälfte aus Stahl, zur Hälfte aus der Legierung hergestellt sein, so würde eine resultierende Permeabilitätskurve entstehen, die in der Zeichnung mit R bezeichnet ist. Wenn entsprechend der Abb. 2 ein Drittel des Stromeisens eines Zählers aus Blechen eines Materials mit hoher Permeabilität und zwei Drittel aus Siliziumstahlblechen hergestellt ist, ergibt sich eine resultierende Permeabilität, die einen Abfall der Fehlerkurve bei kleiner Last nicht zur Folge hat.A suitable material for the construction of a current core as shown in Fig Alloy consisting of 76 parts nickel, 1 part iron and 8 parts copper. 2 parts of the alloy consist of impurities that have no significant influence on the mode of action of the material. In Fig. 3 is the ratio of permeability of said alloy to the permeability of silicon steel shown, and Although the curve S shows the dependence of the permeability on the flux density of Silicon steel and N is the corresponding curve for the alloy described above. From Fig. 3 it can be seen that the permeability of the alloy is much greater than that of silicon steel when the flux density is small, but that it is smaller at higher flux density. Half of the magnetic circuit would be made of steel, half of it made of the alloy, there would be a resulting permeability curve arise, which is denoted by R in the drawing. If according to Fig. 2 a third of the electric iron of a meter made of sheets of a material with high Permeability and two-thirds made of silicon steel sheets, results there is a resulting permeability, which decreases the error curve at smaller Load does not result.

Als Material für die erfindungsgemäß anzuordnende Bleche hoher Anfangspürmeabilität eignet sich auch eine bekannte Nickel-Eisen-Legierung, die aus etwa ; 8'/2 Teilen Nickel, im iibrigen aus Eisen mit geringen Verunreinigungen besteht. Die PermeabilitätscharalC-teristik dieses Materials ist in Abb. 3 durch die Kurve P dargestellt. Bei niedriger Flußdichte hat das Material eine sehr hohe Permeabilität und sättigt sich bereits bei Flußdichten, die klein sind im Verhältnis zu dem Sättigungspunkt des Siliziumstahls.As a material for the sheets to be arranged according to the invention with high initial tracerability A well-known nickel-iron alloy is also suitable, which consists of approximately; 8 '/ 2 parts Nickel, the rest of iron with minor impurities. The permeability characteristic this material is represented by curve P in Fig. 3. At low flux density the material has a very high permeability and saturates itself at flux densities, which are small in relation to the saturation point of the silicon steel.

Bei Anwendung der Erfindung auf einen Wandler gelten entsprechende Verhältnisse, Hierbei ist es aber nicht unbedingt erforderlich, daß die Lamellen aus Nickeleisen zwischen denen aus Siliziumstahl liegen, es genügt auch, daß sie an diesen liegen, da bei einem Wandler z. B. die Feldverteilung im Eisen nicht die entscheidende Bedeutung hat wie bei einem Induktionszähler. Wenn dann der Wandler so ausgeführt ist, daß er in dem zwischen den Punkten X und Y der Kurve R liegenden Bereich der Flußdichte arbeitet, wird der erregende Strom direkt proportional der sekundären Bürde ausfallen. Die Übersetzungs- und' Winkelfehler werden dabei nicht nur kleiner als bei einem normalen Stromwandler, sondern die Fehler werden auch über den ganzen Arbeitsbereich konstant bleiben, was einen großen Vorteil bedeutet. Ein gemäß der Erfindung ausgeführter Stromwandler kann bei Einhaltung der Genauigkeit in einem größeren Bereich der Flußdichten arbeiten. als ein gewöhnlicher Stromwandler und außerdem kleiner ausgeführt werden. Bei Verwendung eines Wandlers gemäß der Erfindung zusammen mit einem Zähler, dessen Stromeisen ebenfalls nach der Erfindung ausgeführt ist, wie dies in Abb. i dargestellt ist, ergibt sich eine besonders hohe Meßgenauigkeit.When applying the invention to a transducer, corresponding conditions apply. Here, however, it is not absolutely necessary that the fins made of nickel iron lie between those made of silicon steel. B. the field distribution in the iron is not as important as with an induction counter. If the transducer is then designed so that it operates in the region of the flux density lying between points X and Y of curve R, the exciting current will be directly proportional to the secondary burden. The translation and angle errors are not only smaller than with a normal current transformer, but the errors will also remain constant over the entire working range, which is a great advantage. A current transformer designed according to the invention can operate in a larger range of flux densities while maintaining the accuracy. than an ordinary current transformer and also be made smaller. When using a converter according to the invention together with a meter whose current iron is also designed according to the invention, as shown in Fig. I, a particularly high measurement accuracy results.

Die Form der in Abb. 3 dargestellten Kurve kann durch verschiedene Wärmebehandlung der Legierungen verändert werden.The shape of the curve shown in Fig. 3 can be different Heat treatment of the alloys can be changed.

An Stelle der beschriebenen Kupfer-Nickel-Eisen-Legierung können auch, andere bekannte Legierungen Verwendung finden.Instead of the copper-nickel-iron alloy described, other known alloys find use.

Claims

PATRNTA.NSPRtiCHR: i. Device for increasing the measurement accuracy of alternating current devices, especially for induction meters and current transformers, with one made of sheets of different permeability arranged parallel to the direction of flow composite iron core is used, characterized in that part of the Sheets made of an alloy with high initial permeability, e.g. B. a nickel-iron alloy, the other part consists of a silicon alloy, in particular silicon steel.

2. Device according to claim i, characterized in that the iron core consists of about two thirds of silicon sheets and one third of sheets with high initial permeability. 3. Device according to claim i and 2, characterized in that the sheets with high initial permeability consist of 76 % nickel, 14% iron and 8% copper with 20/0 impurities. q .. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the sheets are made of nickel iron with 781/2% nickel, otherwise of iron with minor impurities.

3. Measuring device with a current transformer according to claim i, characterized in that the iron cores of the connected Apparatus also composed of sheets of half initial permeability and silicon sheets are.