DE753448C

DE753448C - Arrangement for determining the not readily measurable voltage of a power transformer on the high-voltage side by measuring the voltage on the low-voltage side

Info

Publication number: DE753448C
Application number: DEZ23090D
Authority: DE
Original assignee: Dipl-Ing Erich Zimmermann
Current assignee: Dipl-Ing Erich Zimmermann
Priority date: 1936-03-14
Filing date: 1936-03-14
Publication date: 1953-02-23

Description

Anordnung zur Ermittlung der nicht ohne weiteres meßbaren Spannung eines Leistungstransformators auf der Hochvoltseite durch Messung der Spannung auf der Niedervoltseite Es ist bekannt, die Spannung an der Sekundärseite eines Transformators aus der Spannung an der Primärseite und dem Übersetzungsverhältnis zu bestimmen. Dabei entstehen durch die Streuung und den Ohmschen Widerstand des Transformators Fehler, die vom Belastungsstrom abhängig sind.Arrangement for determining the voltage that is not easily measurable of a power transformer on the high-voltage side by measuring the voltage the low voltage side It is known the voltage on the secondary side of a transformer to be determined from the voltage on the primary side and the transmission ratio. This is caused by the scattering and the ohmic resistance of the transformer Errors that depend on the load current.

Es ist weiter bekannt, diese Abfälle an Widerständen geeigneter Größe und Phasenlage nachzubilden, meist unter Zwischenschaltung eines Wandlers, und diese Spannungsverluste für den Meßkreis zu berücksichtigen, so daß man auf diesem Weg die Spannung an Stellen messen kann, die der direkten Messung nur schwer zugänglich sind. It is further known that these drops in resistors of suitable size and phase position, usually with the interposition of a converter, and these Voltage losses for the measuring circuit must be taken into account, so that one can take this route can measure the voltage at points that are difficult to access directly are.

Dabei entstehen jedoch Fehler durch den Magnetisierungsstrom, denn der sekundäre Strom ist vektoriell um den Magnetisiierungsstrom kleiner alls der primäre, und in die Kreise zur Nachbildung der Spannungsabfälle wird meist nur einer dieser beiden Ströme geführt. Bei stark belasteten Transformatoren ist dieser Fehler oft zu vernachlässigen. Bei Prüftransformatoren oder Wandlern kann er aber beträchtlich werden. However, errors occur here due to the magnetizing current, because the secondary current is vectorially smaller than the magnetization current by the primary, and in the circles to simulate the voltage drops there is usually only one led by these two streams. In the case of heavily loaded transformers, this error is often neglected. In the case of test transformers or converters, however, it can be considerable will.

Es ist nun weiter bekannt, diesen Fehler dadurch zu beseitigen, daß man Primär- und Sekundärstrom direkt oder über Wandler in entsprechender Weise zur Nachbildung der Spannungsabfälle verwendet. Dabei ist es aber oft schwierig, beide Ströme an die Meßanordnung heranzuführen; beim Prüftransformator ist dieses Verfahren praktisch unmöglich, denn der Wandler für den Sekundärstrom müßte für die volle Spannung isoliert sein. It is now further known to eliminate this error in that primary and secondary current directly or via converter in a corresponding manner Replica of the voltage drops used. It is there but often difficult to bring both currents to the measuring arrangement; at the test transformer this procedure is practically impossible because the converter for the secondary current would have to be isolated for full voltage.

Schließlich ist es noch bekannt, mit der vom Transformator an sich gelieferten, fehlerbehafteten Spannung eine nach Größe und Richtung derart bemessene Zusatzspannung geometrisch richtig zusammenzusetzen, daß sich aus beiden Spannungen zusammen die nach Größe und Richtung gewollte (berichtigte) Spannung ergibt. Die bekannte Anordnung bezieht sich jedoch im wesentlichen auf Spannungswandler. Bei diesen entstehen die Fehler, wenn man von der normalerweise vernachlässigbaren sekundären Bürde absieht, lediglich durch die Spannungsabfälle des Magnetisierungsstromes in der Streuung und im Ohmschen Widerstand der Primärwicklung. Beim belasteten Transformator dagegen entstehen die Fehler durch den primären und sekundären Strom an den zugeordneten Widerständen, wobei eine Meßanordnung für belastete Transformatoren die Fehler bei beliebigen Lastzuständen des Transformators beseitigen muß, während eine Meßvorrichtung für Wandler praktisch nur für einen Betriebsfall, nämlich den des Leerlaufes abgeglichen zu sein braucht. Dabei wird bei der bekannten Anordnung zur Beseitigung des Fehlers der Spannungsabfall an einem Ohmschen Widerstand nachgebildet. Das setzt voraus, daß der Strom im Nachbildungskreis dieselbe Phasenlage haben muß wie die Summe der Spannungsabfälle. Beim belasteten Transformator liegen die zu korrigierenden Spannungsabfälle nahezu in Richtung der Primärspannung, dann müßte aber bei der bekannten Anordnung der Strom auch in Richtung der Primärspannung liegen, wobei es aber dann nicht möglich ist, die erforderliche krummlinige Abhängigkeit zu erreichen. Denn der Kreis müßte dann überwiegend Ohmschen Charakter haben, wogegen eine krummlinige Abhängigkeit nur durch eine eisengeschlossene Induktivität erreicht werden kann. Finally, it is also known about the transformer itself supplied, faulty voltage is measured in terms of magnitude and direction Supplementary tension compose geometrically correct that results from both tensions together result in the desired (corrected) tension according to size and direction. the known arrangement, however, relates essentially to voltage converters. at These are the mistakes that arise when one of the normally negligible secondary Load, only through the voltage drops of the magnetizing current in the scatter and in the ohmic resistance of the primary winding. When the transformer is loaded on the other hand, the errors arise from the primary and secondary current to the assigned Resistors, with a measuring arrangement for loaded transformers at the error must eliminate any load conditions of the transformer while a measuring device for converter practically only adjusted for one operating case, namely that of idling needs to be. In this case, in the known arrangement for eliminating the error simulates the voltage drop across an ohmic resistor. That requires, that the current in the replica circuit must have the same phase position as the sum of the Voltage drops. The voltage drops to be corrected are in the loaded transformer almost in the direction of the primary voltage, but then with the known arrangement the current also lie in the direction of the primary voltage, but then it is not possible is to achieve the required curvilinear dependence. Because the circle should then have predominantly Ohmic character, whereas a curvilinear dependence can only be achieved by an iron-closed inductance.

Hinzu kommt noch, daß die Anwendung der bekannten Einrichtung bei belasteten Transformatoren auch noch aus dem Grunde praktisch nicht möglich ist, well der gesamte sekundäre Strom durch den Ohmschen Widerstand fließen müßte. Dies ist wohl bei einem Wandler, nicht aber bei einem belasteten Transformator möglich, wobei außerdem der Abfall des Betriebsstromes an diesem Widerstand die Verhältnisse stören würde. In addition, the application of the known device at loaded transformers is also practically impossible for the reason, because the entire secondary current would have to flow through the ohmic resistance. this is possible with a converter, but not with a loaded transformer, in addition, the drop in the operating current at this resistor determines the proportions would disturb.

Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß bei einer Anordnung zur Ermittlung der nicht ohne weiteres meßbaren Spannung eines Leistungstransformators auf der Hochvoltseite durch Messung der Spannung auf der Niedervoltseite in Kenntnis des Windungszahlübersetzungsverhältnisses des Transformators und unter Berücksichtigung des vom Belastungsstrom abhängigen Ohmschen und induktiven Spannungsabfalls im Transformator und des durch den Magnetisierungsstrom entstehenden Fehlers die Einrichtung derart getroffen wird, daß der an sich durch den Magnetisierungsstrom verursachte Fehler in an sich bekannter Weise durch eine geometrisch richtig eingefügte, passend bemessene Zusatzspannung berücksichtigt wird derart, daß durch eine an eine der primären bzw, sekundären elektromotorischen Kraft streng oder angenähert proportionale Spannung gelegte Drossel ein Strom nachgebilder wird, der bei allen Spannungen dem Magnetisierungsstrom proportional ist, und daß dieser Strom an einem Ohmschen Widerstand und einer Induktivität die Zusatzspannung hervorruft. According to the invention, these disadvantages are avoided in that in an arrangement for determining the not readily measurable voltage of a Power transformer on the high-voltage side by measuring the voltage on the Low-voltage side with knowledge of the transformer's turns ratio and taking into account the ohmic and inductive which are dependent on the load current Voltage drop in the transformer and that caused by the magnetizing current Error the device is made such that the per se by the magnetizing current caused errors in a manner known per se by a geometrically correctly inserted, appropriately dimensioned additional voltage is taken into account in such a way that a strictly or approximately proportional to the primary or secondary electromotive force Voltage applied choke a current is simulated, which at all voltages the Magnetizing current is proportional, and that this current is applied to an ohmic resistance and an inductance causes the additional voltage.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß die vorerwähnten Fehler dadurch beseitigt werden, daß der Strom im Hilfskreis in allen Fällen die Phasenlage des Magnetisierungsstromes hat und die Spannungsabfälle nunmehr sowohl an einem induktiven als auch an einem Ohmschen Widerstand erzeugt werden. Dadurch ist es in jedem Fall möglich, die nachzubildenden Spannungen in die richtige Phasenlage zu bringen und sie auch mit der entsprechenden Abhängigkeit von der primaren Spannung zu versehen. The arrangement according to the invention has the advantage that the aforementioned Errors can be eliminated by the fact that the current in the auxiliary circuit in all cases Phase position of the magnetizing current and the voltage drops now both be generated at an inductive as well as at an ohmic resistance. Through this it is always possible to put the voltages to be simulated in the correct phase position to bring them and also with the corresponding dependence on the primary tension to provide.

Die Stromaufnahme dieser Drossel muß also bei allen angelegten Spannungen dem Magnetisierungsstrom des Transformators bei dieser Spannung proportional sein. Baut man diese Drossel bei eisengeschlossenem Transformator auch eisengeschlossen und verwendet ein dem Transformatoreisen ähnliches Material, so erreicht man leicht dieselbe Abhängigkeit des Stromes von der angelegten Spannung, wenn die Induktion ungefähr gleich der im Transformator ist. The current consumption of this choke must therefore with all applied voltages be proportional to the magnetizing current of the transformer at this voltage. If you build this choke with an iron-closed transformer also iron-closed and uses a material similar to transformer iron, it is easy to achieve the same dependence of the current on the applied voltage when the induction is roughly the same as that in the transformer.

Die Abb. I zeigt eine beispielsweise Ausführung der Schaltung. Der Generator G speist den Transformator T, dessen Sekundärspannung gemessen werden soll. Das Meßgerät ist an die Klemmen 1 und 2 angeschlossen. Durch die Widerstände X1 und R1 fließt ein dem Primärstrom proportionaler Strom, der über den Wandler W1 zugeführt wird; in diesen Widerständen wird der Abfall in der Primärwicklung des Transformators T nachgebilden. In den Widerständen R11 und X11 fließt sowohl ein dem Primärstrom proportionaler, als auch ein dem Magnetisierungsstrom verhältnisgleicher Strom, da die Drossel Dr den Magnetisierungsstrom nachbildet. Fig. I shows an example of an implementation of the circuit. Of the Generator G feeds transformer T, whose secondary voltage is measured target. The measuring device is connected to terminals 1 and 2. Through the resistances X1 and R1 a current proportional to the primary current flows through the converter W1 is supplied; in these resistances the drop in the primary winding becomes of the transformer T. Both resistors R11 and X11 flow one that is proportional to the primary current and one that is proportional to the magnetizing current Current, since the choke Dr simulates the magnetizing current.

Der Wandler W2 ist so angeschlossen, daß in den Widerständen die Differenz der beiden Ströme fließt das ist aber ein dem Sekundärstrom proportionaler Strom.The converter W2 is connected in such a way that the difference in the resistances of the two currents flows, but this is a current proportional to the secondary current.

Also ist K J1-K Jµ = K J2, wobei K ein konstanter Faktor, J1 der Primärstrom, Jµ der Magnetisierungsstrom, J2 der Sekundärstrom ist. So K J1-K Jµ = K J2, where K is a constant factor, J1 the Primary current, Jµ is the magnetizing current, J2 is the secondary current.

Die Abfälle an Rn und Xn sind dann K J2 RII und K J2 XII. The wastes at Rn and Xn are then K J2 RII and K J2 XII.

Durch Wahl von K und RII bzw. XII kann man den Abfall in der Sekundärwicklung zahlenmäßig richtig erhalten. By choosing K and RII or XII you can reduce the waste in the secondary winding get numerically correct.

Während in dem angeführten Beispiel der dem Primärstrom und der dem Magnetisierungsstrom proportionale Strom gemeinsam über die Widerstände RII und XII fließen, ist es grundsätzlich auch möglich, sie getrennt über je einen Widerstand zu schicken und dann die daran entstehenden Spannungsabfälle zusammenzusetzen. Die Abb. 2 zeigt dieses Ausführungsbeispiel. Die Bezeichnungen entsprechen denen von Abb. 1. Im Kreise des Wandlers W1, der vom Primärstrom gespeist wird, liegt außer den Widerständen RI und XI, die den Abfall in der Primärwicklung nachbilden, auch noch der Widerstand RII und XII, der also von einem dem Primärstrom proportionalen Strom durchflossen wird. Derselbe Widerstand liegt auch im Sekundärkreis des Wandlers W2 und ist dort von einem dem Magnetisierungsstrom proportionalen Strom durchflossen. Da in dem vorhergehenden Beispiel die beiden Ströme über den gemeinsamen Widerstand RII, XII so fließen mußten, daß sie sich subtrahieren, so müssen nun die Spannungsabfälle so geschaltet werden, daß sie vektoriell entgegengesetzte Vorzeichen haben. Die Spannung an den Klemmen ist also: U1-KJ1(RI+jXI)-KJI(RII+jXII) + KJ,, (Rn + jXn). While in the example given the primary current and the Magnetizing current proportional current common across the resistors RII and XII flow, it is in principle also possible to separate them via a resistor each and then put together the resulting voltage drops. the Fig. 2 shows this embodiment. The designations correspond to those of Fig. 1. In the circuit of the converter W1, which is fed by the primary current, lies outside the resistors RI and XI, which simulate the drop in the primary winding, too nor the resistance RII and XII, that is of a value proportional to the primary current Electricity flows through it. The same resistance is also in the secondary circuit of the converter W2 and there is a current proportional to the magnetizing current flowing through it. As in the previous example the two currents across the common resistance RII, XII had to flow in such a way that they subtract, so the voltage drops must now are switched so that they have vectorially opposite signs. the The voltage at the terminals is therefore: U1-KJ1 (RI + jXI) -KJI (RII + jXII) + KJ ,, (Rn + jXn).

Das ist' aber bei geeigneter Wahl von RI, , XI, u die Sekundärspannung. With a suitable choice of RI,, XI, u, this is the secondary voltage.

Ein Fehler in ,der NachbiLdung des Magnetisierungsstroms entsteht bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen dadurch, daß die Drossel nicht von der EMK des Transformators, sondern von der Generatorspannung gespeist wird. Falls dieser Fehler stört, kann man ihn durch eine Anordnung beseitigen, bei der die Spannung für die Drossel in einer analogen Schaltung, wie die Meßschaltung selbst, der EMK des Transformators verhältnisgleich ist. An error in the reproduction of the magnetizing current arises in the above embodiments in that the throttle is not of the EMF of the transformer, but is fed by the generator voltage. If this Errors, it can be eliminated by an arrangement in which the voltage for the choke in an analog circuit, like the measuring circuit itself, the EMF of the transformer is proportional.

Durch die Beseitigung der Fehler, die durch den Magnetisierungsstrom entstehen, wird eine hohe Meßgenauigkeit erzielt. Da die Drossel auch die Oberwellen des Magneti-siierungsstroms richtig nachbildet, ist die dargestellte Spannung auch in der Kurvenform ein getreues Abbild der Transformatorenspannung. By eliminating the errors caused by the magnetizing current arise, a high measurement accuracy is achieved. Because the choke also handles the harmonics of the magnetization current is correctly reproduced, the voltage shown is also a true representation of the transformer voltage in the form of the curve.

Claims

PATENT CLAIM: Arrangement to determine the not readily measurable voltage of a power transformer on the high voltage side by measurement the voltage on the low-voltage side with knowledge of the turns ratio of the transformer and taking into account the one that depends on the load current Ohmic and inductive voltage drop in the transformer and that caused by the magnetizing current resulting error, characterized in that the magnetizing current caused errors in a manner known per se by a geometrically correctly inserted, appropriately dimensioned additional voltage is taken into account in such a way that a strictly or approximately proportional to the primary or secondary electromotive force Voltage applied choke a current is simulated, which at all voltages the Magnetizing current is proportional, and that this current is applied to an ohmic resistance and an inductance causes the additional voltage.