DE737434C

DE737434C - Method for measuring loss on an iron sample magnetized by an alternating current

Info

Publication number: DE737434C
Application number: DES143175D
Authority: DE
Inventors: Kurt Fistl
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1940-12-03
Filing date: 1940-12-03
Publication date: 1943-07-14

Description

Verfahren zur Yerlustmessung an einer von einem Wechselstrom magnetisierten Eisenprobe Bei Einrichtungen zur Verlustmessung an einer Eisenprobe wird diese in der Regel mit einer all eine Wechselstromquelle angeschlossenen Primärwicklung und einer Sekundärwicklung versehen, in der eine Spannung indu zielt wird, die ein' Maß für die Maximalinduktion des Flusses im Eisen ist. Es sind nun Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen die Primärwicklung der Eisenprobe mit der Primärwicklung einer praktisch ver lustfreien Gegeninduktivität in Reihe geschaltet ist und die Messung mit einem phasenempfindlichen, grundwellenselektiven Meßgerät erfolgt. Man benutzt als solches vorzugsweise ein Gleichstrommeßgerät, das an einen gesteuerten Gleichrichter angeschlossen ist.Method for measuring loss on an alternating current magnetized Iron sample In the case of equipment for loss measurement on an iron sample, this is in usually with a primary winding connected to all an AC power source and a secondary winding, in which a voltage is inducted, which is a ' Measure for the maximum induction of the flux in the iron. There are now institutions known of this type, in which the primary winding of the iron sample with the primary winding a practically loss-free mutual inductance is connected in series and the Measurement is carried out with a phase-sensitive, fundamental-wave-selective measuring device. Man used as such preferably a DC current meter connected to a controlled Rectifier is connected.

Dabei geht man so vor, daß man einerseits die Spannung U an der Sekundärwicklung der Eisenprobe und andererseits nach einem besonderen Verfahren den Betrag J cos bestimmt, wo J die Magnetisierungsstromstärke und # die Phasenverschiebung des Magnetisierungsstromes gegenüber der Sekundärspannung U ist, und' dann durch Multiplikation der Ablesungen einen den Eisenverlusten entsprechenden Wert U # J # cos # erhält.One proceeds in such a way that, on the one hand, the voltage U on the secondary winding of the iron sample and, on the other hand, the amount J cos using a special procedure determines where J is the magnetizing current and # is the phase shift of the magnetizing current versus the secondary voltage U, and 'then by multiplying the readings receives a value U # J # cos # corresponding to the iron losses.

Bei diesem bekannten Verfahren muß der Schaltvektor der Steuerung des Gleichrichters zunächst senkrecht zur Sekundärspannung eingestellt werden, wobei der Ausschlag des Meßgeräts gleich Null ist. Dann wird das Instrument an die Sekundärseite der Gegeninduktivität angelegt, an der eine um 90 gegenüber dem Primärstrom verschobene und ihm proportionale Spannung entsteht. Das Meßgerät zeigt jetzt einen Ausschlag, der dem Wirkstrom J cos proportional ist. In this known method, the switching vector of the controller of the rectifier are initially set perpendicular to the secondary voltage, with the deflection of the measuring device is zero. Then the instrument is attached to the secondary applied to the mutual inductance, at which one shifted by 90 compared to the primary current and a tension proportional to it arises. The measuring device now shows a deflection, which is proportional to the active current J cos.

Dabei würden aber schon die unvermeidbaren kleinen Nullpunktsfehler des Meßgeräts eine falsche Einstellung des Schaltvektors ergeben. Außerdem schwankt die Lage des Schaltvektors, wenn die Symmetrie des Drehstromnetzes, das über einen Phasenregler den Gleichrichter steuert, sich ändert. Ist nun der Fehlwinkel der Einstellung des Schaltvektors #, so wird statt J cos g der Betrag J cos (# # #) angezeigt, was besonders bei verhältnismäßig großem Eisenwinkel # einen erheblichen Meßfehler zur Folge hat. This would, however, result in the inevitable small zero point errors of the measuring device result in an incorrect setting of the switching vector. It also fluctuates the position of the switching vector if the symmetry of the Three-phase network, which controls the rectifier via a phase regulator changes. Is that now Incorrect angle of the setting of the switching vector #, then instead of J cos g the amount J cos (# # #) is displayed, which is particularly important with a relatively large iron angle # results in a considerable measurement error.

Dieser Nachteil wird bei dem neuen Verfahren zur Verlustmessung an einer von einem Wechselstrom magnetisierten Eisenprobe, deren Primärwicklung mit der Primärwicklung einer praktisch verlustfreien Gegeninduktivität in Reihe geschaltet ist, mit einem phasenempfindlichen, grundwellenselektiven Meßgerät gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß zunächst der von der Blindkomponente J # sin # des Primtärstromes herrührende Anteil der Sekundärspannung U der Gegeninduktivität dadurch kompensiert wird, daß die Sekundärspannung der Gegeninduktivität über das Meßgerät der Sekundärspannung eines regelbaren Spannungswandlers entgegengeschaltet wird, dessen Primärwicklung an die Sekundänvicklung der Eisenprobe augeschlossen ist, und sodann der verbleibende, von der Wirkkomponente J # cos # des Primärstromes herrührende Anteil der Sekundärspannung der Gegeninduktivität gemessen wird, worauf sich der Verlust als Produkt aus der Sekundärspannung U und der Wirkkomponente 1 cos # ergibt. This disadvantage becomes apparent in the new method for loss measurement an iron sample magnetized by an alternating current, its primary winding with the primary winding of a practically lossless mutual inductance connected in series is, with a phase-sensitive, fundamental wave-selective measuring device according to the invention thereby avoided that first of the reactive component J # sin # of the primary current The resulting proportion of the secondary voltage U of the mutual inductance is thereby compensated is that the secondary voltage of the mutual inductance via the measuring device of the secondary voltage a controllable voltage converter is connected in the opposite direction, the primary winding of which is excluded from the secondary winding of the iron sample, and then the remaining, Part of the secondary voltage resulting from the active component J # cos # of the primary current the mutual inductance is measured, whereupon the loss is the product of the Secondary voltage U and the active component 1 cos # results.

Nach der Kompensation des von dem Blindstrom J # sin # herrührenden Anteils wirkt nur noch der von dem Wirkstrom 1 cos herrührende Anteil auf das Meßgerät. Wenn dann der Fehlwinkel beim Einstellen des Schaltvektors wieder a ist, so wird statt J # cos # der Betrag J # cos # # cos # gemessen. After the compensation of the reactive current J # sin # Part only the part resulting from the active current 1 cos acts on the measuring device. If the incorrect angle when setting the switching vector is a again, then becomes instead of J # cos # the amount J # cos # # cos # is measured.

Da aber für kleine Winkel # der cos # nur sehr wenig von 1 verschieden ist, bleibt nur ein verschwindend kleiner Meßfehler übrig.But since cos # differs very little from 1 for small angles # is, only a negligibly small measurement error remains.

Zur Kompensation des von dem Blindstrom J # sin # herrührenden Anteils der Sekundärspannung der Gegeninduktivität wird mittels des regelbaren Spannungswandlers ein Teil der Sekundärspannung der Eisenprobe in den Meßkreis eingefügt. Dabei hat die Verwendung eines Spannungswandlers, dessen Sekundärwicklung als Spannungsteiler wirkt, den Vorteil, daß die Sekundärwicklung der Eisenprobe dadurch nur sehr wenig belastet wird. Dabei hat es sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die Sekundärspannung des Spannungswandlers derart zu regeln, daß der innere Widerstand des Spannungswandlers unabhängig von der jeweiligen Einstellung konstant bleibt, weil der innere Widerstand des Spannungswandlers als ein Teil des Meßkreiswiderstandes anzusehen ist. Dies ist z. B. dadurch zu erreichen, daß die Sekundärwickhing des Spannungswandlers stufenweise regelbar ist und den einzelnen Stufen entspre chende Ergänzungswiderstände vorgeschaltet sind. To compensate for the component resulting from the reactive current J # sin # the secondary voltage of the mutual inductance is determined by means of the adjustable voltage converter part of the secondary voltage of the iron sample inserted into the measuring circuit. Has the use of a voltage converter, its secondary winding as a voltage divider acts, the advantage that the secondary winding of the iron sample is very little is charged. It has been shown that it is advantageous to use the secondary voltage of the voltage converter in such a way that the internal resistance of the voltage converter remains constant regardless of the respective setting, because the internal resistance of the voltage converter is to be regarded as part of the measuring circuit resistance. this is z. B. to achieve that the secondary winding of the voltage converter in stages can be regulated and the individual stages are preceded by corresponding supplementary resistors are.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 die grund satzliche Schaltung der Kompensation des von dem Blindstrom J # sin # herrührenden Anteils der Sekundärspannung der Gegeninduktivität, während Fig. 2 als Ausführungsbeispiel ein Schaltbild für eine Einrichtung gemäß der Erfindung darstellt. Dabei ist die Eisenprobe in Gestalt eines geschlossenen Ringes 1 gezeichnet, der eine Primärwicklung 2 und: eine Sekundärwicklung 3 trägt, wobei die Primlärwicklung 2 mit der Primärwicklung 4 einer praktisch verlustfreien Gegeninduktivität 5 in Reihe geschaltet ist. An die Sekundärwicklung 3 der Eisenprobe I ist die Primärwicklung 6 eines regelbaren Spannungswandlers 7 angeschlossen, und die Sekundärwicklung 8 der Gegeninduktivität 5 ist über ein phasenempfindliches, grundwellen -selektives Meßgerät der Sekundärwicklung 9 des regelbaren Spannungswandlers 7 entgegengeschaltet. Als phasenemplindliches Meßgerät ist in Fig. I schematisch ein Gleichstrommeßgerät 10 mit einem Gleichrichter 1 1 dargestellt, der in an sich bekannter Weise durch eine Steuerwicklung I2 beeinflußt wird. The drawing shows in Fig. 1 the basic circuit of the compensation the proportion of the secondary voltage of the mutual inductance resulting from the reactive current J # sin #, while FIG. 2 shows, as an exemplary embodiment, a circuit diagram for a device according to of the invention. The iron sample is in the form of a closed one Ring 1 drawn, which carries a primary winding 2 and: a secondary winding 3, the primary winding 2 with the primary winding 4 of a practically lossless Mutual inductance 5 is connected in series. To the secondary winding 3 of the iron sample I is connected to the primary winding 6 of a controllable voltage converter 7, and the secondary winding 8 of the mutual inductance 5 is via a phase-sensitive, Fundamental wave -selective measuring device of the secondary winding 9 of the adjustable voltage converter 7 switched in the opposite direction. The phase-sensitive measuring device is shown schematically in FIG a DC meter 10 with a rectifier 1 1 shown, which in itself is influenced in a known manner by a control winding I2.

In Fig. 2 ist ein Drehstromnetz R, S, T angenommen, an dessen Pasen S und T die Reihenschaltung der Primärwicklungen 2 und 4 angeschlossen ist. Außer dem Spann nungswandler 7, dessen Primärwicklung 6 an die Sekundärwicklung 3 der Eisenprobe angeschlossen und dessen Sekundärwicklung 9 in vorzugsweise zehn Grobstufe unterteilt ist, ist ein zweiter Spannungswandler 7' vorgesehen, dessen Primärwicklung 6' ebenfalls an die Sekundärwicklung 3 angeschlossen und dessen Sekundärwicklung 9' in ebenfalls vorzugsweise zehn Feinstufen unterteilt ist. Auberdem trägt der Eisenkern des Spannungswandlers 7' noch eine kleine Zusatzwicklung 13, an die ein Schleidraht 14 zur kontinuierlichen Unterteilung einer Feinstufe der Sekundärwicklung 9' angeschlossen ist. In Fig. 2, a three-phase network R, S, T is assumed, at its phases S and T the series connection of the primary windings 2 and 4 is connected. Except the voltage voltage converter 7, whose primary winding 6 to the secondary winding 3 of the Iron sample connected and its secondary winding 9 in preferably ten coarse stages is divided, a second voltage converter 7 'is provided, the primary winding 6 'also connected to the secondary winding 3 and its secondary winding 9 'is also preferably subdivided into ten fine stages. In addition, the Iron core of the voltage converter 7 'still has a small additional winding 13 to which a Slip wire 14 for the continuous subdivision of a fine stage of the secondary winding 9 'is connected.

Als phasenempfindliches Meßgerät ist ein Gleichstrominstrument 10 vorgesehen, das in der Diagonale einer Brückenschaltung liegt, die in einem Zweigstrom zwei gesteuerte Gleichrichter 1 1 und 1 1' und in dem anderen Zweigstrom zwei Widerstände 15 und 1 3' enthält. Die Steuerwicklungen 12 und 12' der Gleichrichter 11 bzw. 11' sind in an sich bekannter Weise an einen von dem Drehstromnetz R, S, T gespeisten Phasenregler 16 angeschlossen. Um die Meßanordnung grundwellenselektiv zu machen, ist die Brückenschaltung an den Ausgang eines die Oberwellen absperrenden Filters I7 angeschlossen. A direct current instrument 10 is used as the phase sensitive measuring device provided, which lies in the diagonal of a bridge circuit in a branch stream two controlled rectifiers 1 1 and 1 1 'and in the other branch current two resistors 15 and 1 3 'contains. The control windings 12 and 12 'of the rectifiers 11 and 11' are fed to one of the three-phase network R, S, T in a manner known per se Phase regulator 16 connected. To make the measurement arrangement fundamentally selective, is the bridge circuit to the output of a filter that blocks the harmonics I7 connected.

Durch einen doppelpoligen Umschalter 18 ist es möglich, den Eingang des Filters I7 wahlweise über einen einstellbaren Widerstand 19 an die Sekundärwicklung 3 der Eisenprobe 1 oder über einen einstellbaren Widerstand 20 an die Reihenschaltung der Sekundärwicklung8 der Gegeninduktivität 5 und der Sekandärwicklungen 9, 9, der Spannungswandler 7 bzw. 7' anzuschließen, un so je nach der Stellung des Umschalters die Sekundärspannung U bzw. die Wirkkomponente J # cos # des Primärstromes zu messen.By a double pole switch 18 is it possible the input of the filter I7 optionally via an adjustable resistor 19 to the Secondary winding 3 of the iron sample 1 or via an adjustable resistor 20 to the series connection of the secondary winding 8 of the mutual inductance 5 and the secondary windings 9, 9, the voltage converter 7 or 7 'to connect, un so depending on the position of the Switch the secondary voltage U or the active component J # cos # of the primary current to eat.

Durch die Anordnung der beiden Spannungswandler in Grob- und Feinstufenschaltung in Verbindung mit dem Schleifdraht 14 ist es möglich, eine kontinuierliche Regelung mit einer verhältnismäßig geringen Gesamtanzahl von Regelstufen zu erreichen. Dies ist besonders deshalb vorteilhaft, weil dann auch nur eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Ergänzungswiderständen 21 bzw. 21' den einzelnen Stufen der beiden Spannungswandler 7 bzw. 7' vorzuschalten ist, um zil erreichen, daß der innere Widerstand der Spannungsteileranordnung bei beliebiger Stellung der Abgriffkontakte praktisch: konstant bleibt. Der Widerstand des Schleifdrahts 14 kann dabei so klein gewählt werden, daß der Betrag des Gesamtwiderstandes dadurch nicht merklich beeinflußt wird. Due to the arrangement of the two voltage converters in coarse and fine stage switching in connection with the sliding wire 14 it is possible to have a continuous regulation to be achieved with a relatively small total number of control stages. this is particularly advantageous because then only a relatively small one Number of supplementary resistors 21 and 21 'for the individual stages of the two voltage converters 7 or 7 'is to be connected upstream in order to achieve zil that the internal resistance of the voltage divider arrangement practically with any position of the tapping contacts: remains constant. The resistance of the sliding wire 14 can be chosen so small that the amount of the total resistance is not noticeably affected by this.

Die Messung kann dann z. B. so vor sich gehen, daß der Umschalter 18 zunächst in die nicht gezeichnete Stellung gebracht wird, b.ei der die Meßanordnung an die Sekundärwicklung 3 der Eisenprobe 1 angeschlossen ist. Man kann in dieser Stellung mit dem Meßgerät 10 zunächst die Sekundärspannung U der Eisenprobe messen. Dabei stellt man den Phasenregier so ein, daß sich ein Höchstwert des Ausschlages ergibt, wobei der Schaltvektor der Gleichrichter mit der Spannung U in Phase liegt. Man stellt sodann den Phasenregler 16 so ein, daß der Ausschlag am Meßgerät 10 verschwindet, wobei der Schaltvektor um genau 90° gegen die Spannung U verschoben ist. Nach dem Umlegen des Schalters 18 in die gezeichnete Stellung dreht man den Phasenregler 16 um genau 90° zurück, wobei der Schaltvektor genau in Phase mit U liegt. Nunmehr kann die Kompensation des von der Blindkomponente J # sin # des Primärstromes herrührenden Anteils der Sekundärspannung der Gegeninduktivität durch Einstellen an den Abgriffen der Spannungswandler 9, 9' unter Zuhilfenahme des Schleifdrahts 14 erfolgen, wob.ei man so einstellt, daß der Ausschlag am Meßgerät. 10 wieder verschwindet. Anschließend kann dann der Anteil des Wirkstromes. 1- cos (p gemessen werden, wobei man den Phasenregler 16 nochmals um 90° zurückdreht, so daß er um genau 90° gegen die Spannung U verschoben ist. Bei entsprechender Eichung des Meßgeräts IO kann man auf diese Weise einerseits die Spannung U und andererseits den Wirkstrom J # cos # mit großer Genauigkeit messen, und die Eisenverluste ergeben sich dann aus dem Produkt U # J # cos #. The measurement can then e.g. B. go ahead so that the switch 18 is first brought into the position not shown, b.ei the measuring arrangement is connected to the secondary winding 3 of the iron sample 1. One can in this First measure the secondary voltage U of the iron sample with the measuring device 10. The phase regulator is set so that there is a maximum value of the deflection results, the switching vector of the rectifier being in phase with the voltage U. The phase regulator 16 is then set so that the deflection on the measuring device 10 disappears, whereby the switching vector is shifted by exactly 90 ° against the voltage U. After this When the switch 18 is moved into the position shown, the phase regulator is rotated 16 back by exactly 90 °, the switching vector being exactly in phase with U. Now can compensate for the reactive component J # sin # of the primary current Proportion of the secondary voltage of the mutual inductance by setting at the taps the voltage converters 9, 9 'take place with the aid of the sliding wire 14, whereby is set so that the deflection on the measuring device. 10 disappears again. Afterward can then be the proportion of the active current. 1- cos (p can be measured using the phase controller 16 rotated back by 90 ° so that it shifted by exactly 90 ° against the voltage U. is. With appropriate calibration of the measuring device IO one can in this way on the one hand Measure the voltage U and, on the other hand, the active current J # cos # with great accuracy, and the iron losses then result from the product U # J # cos #.

Anstatt den Phasenregler selbst um 90° zu drehen, kann man auch in an sich bekannter Weise die Schaltvektordrehung um 90° durch wechseiweises Anschließen der Gleichrichterwicklungen an eine Phasenspannung und die gegenüberliegende verkettete Spannung der Sekundärseite des Phasenregiers vornehmen. Instead of turning the phase regulator itself by 90 °, you can also use In a known manner, the switching vector rotation by 90 ° by alternately connecting the rectifier windings are chained to one phase voltage and the opposite Apply voltage to the secondary side of the phase regulator.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Procedure for loss measurement an iron sample magnetized by an alternating current, whose primary Wick-Jung with the primary winding of a practically lossless mutual inductance connected in series is, with a phase-sensitive, fundamental wave-selective measuring device, characterized in, day initially the one resulting from the reactive component (J # sin #) of the primary current Part of the secondary voltage (U) of the mutual inductance (5) is compensated by that the secondary voltage of the mutual inductance via the measuring device (1 o) of the secondary voltage a controllable voltage converter (7) is connected in the opposite direction, the primary winding of which (6) is connected to the secondary winding (3) of the iron sample (1), and then the remaining one originating from the active component (J cos (p) of the primary current) Part of the secondary voltage of the mutual inductance (5) is measured, which is based on the loss as the product of the secondary voltage (U) and the active component (J # cos #) results.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized by a circuit that includes the direct current meter (10) and that from the alternating current network (R, T) controlled rectifier and depending on the position of a switch (I8) to measure the secondary voltage (U) or the active component (J # cos #) of the Primary current is used.

3. Device according to claim 2, characterized in that the secondary winding (9) of the voltage converter (7) can be regulated as a voltage divider in such a way that the inner Resistance of the voltage converter remains constant.

4. Device according to claim 3, characterized in that the secondary winding (9) of the voltage converter (7) can be regulated in stages and corresponding to the individual stages Supplementary resistors (21) are connected upstream.

5. Device according to claim 4, characterized by two as coarse voltage converters (7, 7 ') which act as fine regulators and whose primary windings (6 or

6 ') in parallel to the secondary winding (3) of the iron sample (r) ar closed, while the tappable parts of the secondary windings (9, 9 ') the voltage converters are connected in series.

6. Device according to: claim, characterized in that the core the voltage converter (7 ') acting as a fine regulator carries an additional winding (13), to which a grinding wire or the like. (I4) for continuous bridging of the fine levels connected.