DE860519C

DE860519C - Electrical measuring device for the investigation of alternating current quantities according to phase and quantity with synchronous rectifiers

Info

Publication number: DE860519C
Application number: DEL6476A
Authority: DE
Inventors: Floris Dipl-Ing Dr- Koppelmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-12-22

Description

Elektrische Meßeinrichtung zur Untersuchung von Wechselstromgrößen nach Phase und Größe mit Synchrongleichrichtern Zusatz zum Patent 853 4J?6 Das Patent 853 476 betrifft eine elektrische Meßeinrichtung, bestehend aus inem mechanischen, von einem Synchronmotor angetriebenen und als Gleichrichter vor ein Gleichstrommeßgerät geschalteten Druckkontakt. Diese Einrichtung wird im Hauptpatent verwendet zur Messung von Wechselstromgrößen nach Phase und Größe, indem durch Verdrehung des Druckkontakts gegenüber der Phasenlage des Synchronmotors die Phasenlage von Wechselstromgrößen zueinander und durch das Meßgerät die Wechselstromgrößen selbst gemessen werden. Dabei handelt es sich um ein vielseitiges Gerät der Meßtechnik, das eine Reihe neuer Meßverfahren erschließt.Electrical measuring device for the investigation of alternating current quantities according to phase and size with synchronous rectifiers addendum to patent 853 4J? 6 The patent 853 476 relates to an electrical measuring device, consisting of a mechanical, driven by a synchronous motor and as a rectifier in front of a direct current meter switched pressure contact. This device is used in the main patent for measurement of alternating currents according to phase and size by rotating the pressure contact compared to the phase position of the synchronous motor, the phase position of alternating currents to each other and by the measuring device the alternating current values are measured itself. It is a versatile instrument of measurement technology, which is a number of new Measurement method opens up.

Die Erfindung besteht in der Anwendung diescs Geräts zur Untersuchung von Umspannen, Wandlern und Wechselstrommaschinen unter Benutzung von Vor-und Nebenwiderständen bzw. Gegeninduktivitäten. In den Zeichnungen sind einige Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. I eine Schaltung zur Messung des zeitlichen Verlaufs des Leerlaufstroms eines Transformators; in Fig. 2 ist eine Schaltung zur Feststellung der primären oder sekundären Windungszahl eines Transformators oder Wandlers dargestellt; Fig. 3 zeigt eine Anordnnng zur Messung der Kurzschlußspannung und ,des Wirkungsgrades eines Transformators, während mit der Anordnung gemäß Fig. 4 das Übersetzungsverhältnis und der Spannungsabfall bei Belastung gemessen werden; in Fig. 5 ist das dazugehörige Vektordiagramm dargestellt; Fig. 6 zeigt ebenfalls ein Vektordiagramm und Fig. 7 die Schaltung zur Messung des Übersetzungsverhältnisses und des Spannungsabfalls bei Belastung für Hochstromtransformatoren, bei denen eine merkliche Stromverdrängung durch Wirbelströme eintritt; die Schaltung Fig. 8 dient zur Spannungswandlereichung durch Vergleich mit einem Normalwandler; die Anordnung Fig. g ermöglicht eine Stromwandlereichung mit Ohmschen Nebenwiderständen, Fig. 10 eine Stromwandlereichung durch Vergleich mit einem Normalwandler. The invention consists in the use of this apparatus for examination of reclamping, converters and alternating current machines using series and shunt resistors or mutual inductances. In the drawings are some exemplary embodiments of the Invention shown schematically, namely Fig. I shows a circuit for measurement the time course of the no-load current of a transformer; in Fig. 2 is a Circuit for determining the primary or secondary number of turns in a transformer or converter shown; Fig. 3 shows an arrangement for measuring the short-circuit voltage and, the efficiency of a transformer, while with the arrangement according to Fig. 4 the transmission ratio and the voltage drop under load are measured; the associated vector diagram is shown in FIG. 5; Fig. 6 also shows a vector diagram and FIG. 7 the circuit for measuring the transmission ratio and the voltage drop under load for high-current transformers where a noticeable current displacement occurs due to eddy currents; the circuit of FIG. 8 is used for voltage conversion by comparison with a normal converter; the order Fig. G enables current conversion with ohmic shunt resistors, Fig. 10 shows a current conversion range by comparison with a standard converter.

Um den zeitlichen Verlauf des Leerlaufstroms eines Transformators mit der Primärwicklung T1 und der Sekundärwicklung Pa zu messen, wird eine Schaltung gemäß Fig. 1 vorgesehen. An einer Spannung- U liegt eine möglichst verlustfreie Gegeninduktivität M in Reihe mit der Primärwicklung T1 des Transformators. About the time course of the no-load current of a transformer To measure with the primary winding T1 and the secondary winding Pa becomes a circuit according to FIG. 1 provided. A voltage U is as loss-free as possible Mutual inductance M in series with transformer primary T1.

Seine Sekundärwicklung T2 ist offen. Mittels eines Umschalters S kann der aus Meßkontakt K und Drehspulinstrument D bestehende Vektormesser wahlweise an die Eingangsspannung U oder an die Sekundärwicklung der Gegeninduktivität angeschlossen werden.Its secondary winding T2 is open. By means of a switch S can the vector knife consisting of measuring contact K and moving coil instrument D is optional connected to the input voltage U or to the secondary winding of the mutual inductance will.

In der Stellung I des Schalters S wird durch Verdrehen der Skala des Vektormessers, d. h. durch Veränderung der Phasenlage der Schließzeit von o bis 360° bei einer Kontaktzeit von I80 el. Graden, der zeitliche Verlauf des Leerlaufstroms gemessen, und zwar bei konstanter Netzspannung mit einer Genauigkeit, welche die der Messung mit Schleifen- oder Kathodenoszillographen wesentlich übertrifft, nämlich mit der Genauigkeit des verwendeten Drehspulinstruments. Die bei guten Instrumenten vorhandenen Fehler betragen bei Vollausschlag etwa 0,2 °/o.In position I of the switch S, by turning the scale of the Vector knife, d. H. by changing the phase position of the closing time from o to 360 ° with a contact time of 180 el. Degrees, the time course of the no-load current measured, at constant mains voltage with an accuracy that the the measurement with loop or cathode oscilloscope significantly exceeds, namely with the accuracy of the moving coil instrument used. The ones with good instruments Any errors present at full scale are about 0.2%.

Die so gewonnenen Meßwerte eignen sich daher zur genauen rechnerischen harmonischen Analyse, welche die Grundwelle und die Oberwellen des Stroms, also die Kurvenform, ergibt. Wird die Phasenlage des Stroms auf die der angelegten Spannung U bezogen, indem nach Fig. 1 der Schalter in die Stellung 2 umgelegt wird, so ergibt die harmonische Analyse sowohl die Wirk- als auch die Blindkomponente der Grundwelle des Magnetisierungsstroms. Hierbei wird das Kontaktgerät K bei I80 el. Graden Kontaktschließzeit hinsichtlich des Zeitpunktes des Kontaktschlusses so eingestellt, daß das Drehspulinstrument D keinen Ausschlag zeigt. Bei sinusförmiger Netzspannung U sind dann die Eisenverluste gegeben durch das Produkt aus dieser Netzspannung und der Wirkkomponente des Magnetisierungsstroms. Auf diese Weise können mit dem Vektormesser die Eisenverluste des Transformators, und zwar auch sehr kleiner Leistung, gemessen werden. The measured values obtained in this way are therefore suitable for precise computational purposes harmonic analysis showing the fundamental and the harmonics of the current, ie the curve shape, results. The phase position of the current is related to that of the applied voltage U related by moving the switch to position 2 according to FIG. 1, so results the harmonic analysis of both the active and reactive components of the fundamental wave of the magnetizing current. Here, the contact device K becomes contact closing time at I80 el. Degrees set with regard to the time of contact closure so that the moving coil instrument D shows no rash. In the case of a sinusoidal mains voltage U, the iron losses are then given by the product of this mains voltage and the active component of the magnetizing current. In this way, with the vector knife, the iron losses of the transformer, and even very low power can be measured.

Gegenüber den bisher üblichen Verfahren haben die oben erläuterten Messungen den Vorteil, daß sie ohne Wattmeter und Oszillograph allein mit dem Vektormesser mit großer Genauigkeit durchführbar sind, und zwar auch bei sehr kleinen Prillingen, bei denen die üblichen Wattmeter zu unempfindlich sind und empfindliche Oszillographenschleifen infolge ungenügend hoher Eigenfrequenz erhebliche Fehler haben. Compared to the previously customary methods, the methods explained above have Measurements have the advantage that you can use the vector meter alone without a wattmeter and oscilloscope can be carried out with great accuracy, even with very small prills, where the usual wattmeters are too insensitive and sensitive oscilloscope loops have considerable errors due to insufficiently high natural frequency.

Zur Feststellung der primären oder sekundären Windungszahl eines Transformators wird in der Schaltung nach Fig. 2 eine Hilfswicklung H bekannter Windungszahl um den Eisenkern E des Transformators mit der Primärwicklung T1 und der Sekundärwicklung T2 gelegt. K ist wieder der von einem Synchronmotor betätigte Meßkontakt. Die Schaltung enthält parallel zu der zu messenden Wicklung einen Spannungsteiler, dessen Widerstandsverhältnis r1 : r2 so abgeglichen wird, daß das Drehspulinstrument D keinen Ausschlag zeigt. Dann ist die Windungszahl w=r1 + r2/r1, d.h. die Spannung an der Hilfswicklung H wird gegen eine Teilspannung der Hauptwicklung kompensiert und aus dem Teilverhältnis des Spannungsteilers die Windungszahl errechnet. Dieses Verfahren läßt sich im Hinblick auf die große Empfindlichkeit des Drehspulinstruments auch bei kleinsten Typen mit Windungsspannungen von z. B. Io-2 Volt ausführen. To determine the primary or secondary number of turns of a Transformer, an auxiliary winding H is known in the circuit of FIG Number of turns around the iron core E of the transformer with the primary winding T1 and the secondary winding T2 placed. K is again that operated by a synchronous motor Measuring contact. The circuit contains a voltage divider parallel to the winding to be measured, whose resistance ratio r1: r2 is adjusted so that the moving-coil instrument D shows no rash. Then the number of turns is w = r1 + r2 / r1, i.e. the voltage at the auxiliary winding H is compensated against a partial voltage of the main winding and the number of turns is calculated from the division ratio of the voltage divider. This Method can be made in view of the great sensitivity of the moving coil instrument even with the smallest types with winding voltages of z. B. Run Io-2 volts.

Zur Messung des Leerlaufstroms kann an einem Ohmschen Nebenwiderstand ru in der Schaltung der Fig. 3 bei offener Sekundärwicklung T2 in der Stellung I des Umschalters S mit dem Vektormesser der arithmetische Mittelwert der Halbwelle des im allgemeinen stark von der Sinusform abweichenden Leerlaufstroms gemessen werden. Zu diesem Zweck wird die Kontaktschließzeit von x8o el. Graden, bezogen auf die Grundwelle, eingestellt und der Zeitpunkt des Kontaktschlusses so gewählt, daß der Ausschlag des Drehspulinstruments ein Maximum ist. An ohmic shunt resistor can be used to measure the no-load current ru in the circuit of FIG. 3 with the secondary winding T2 open in position I. of the switch S with the vector meter the arithmetic mean of the half-wave of the no-load current, which generally deviates significantly from the sinusoidal shape will. For this purpose, the contact closing time is related to x8o el. Degrees on the fundamental wave, set and the time of contact closure selected so that the deflection of the moving coil instrument is a maximum.

Wira nun in dieser Schaltung die Sekundärwkkl mg T2 kurzgeschlossen, so ist es möglich, die Kurzschlußspannung und den Wirkungsgrad des Transformators festzustellen. Kontaktgerät und Drehspulinstrument können bei dieser Messung mittels des Schalters S entweder parallel zu einem Nebenwiderstand rn oder an die Eingangsspannung U gelegt werden. In der Schalterstellung 2 wird die Spannung U und in der Schalterstellung I der Strom, das ist der primäre Kurzschlußstrom Jlk bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung T, nach Größe und Phasenwinkel qVk bestimmt. Dann ist die Kurzschluß spannung uk = = U Jnenn (I) J wobei Jnenn den primären Nennstrom bedeutet. We now short-circuited the secondary circuit mg T2 in this circuit, so it is possible to check the short circuit voltage and the efficiency of the transformer ascertain. Contact device and moving coil instrument can be used for this measurement using of the switch S either parallel to a shunt resistor rn or to the input voltage U are placed. In switch position 2, the voltage is U and in switch position I the current, that is the primary short-circuit current Jlk with a short-circuited secondary winding T, determined by size and phase angle qVk. Then the short circuit voltage is uk = = U Jnenn (I) J where Jnenn means the primary nominal current.

Daraus ergibt sich Uk # sin #k #(L1 + ü2L2) = Jnenn R1 + it2R2 = gk cos Jnsnn und die Wicklungsverluste bei Nennstrom Vw = Jnenn i£ cos (pk.This results in Uk # sin #k # (L1 + ü2L2) = Jnenn R1 + it2R2 = gk cos Jnsnn and the winding losses at nominal current Vw = Jnenn i £ cos (pk.

Darin bedeuten w = 2sf die Kreisfrequenz, L1 und L2 die primäre und sekundäre Wicklungsinduktivität, R1 und R2 den primären und sekundären Ohmschen Widerstand der Transformatorwicklungen, i = ü0 = w1/w2 das Leerlaufübersetzungsverhältnis. Mit den vorher festgestellten Eisenverlusten ist damit der Wirkungsgrad abhängig von der Belastung gegeben.Here w = 2sf the angular frequency, L1 and L2 the primary and secondary winding inductance, R1 and R2 the primary and secondary Ohmic resistance of the transformer windings, i = ü0 = w1 / w2 the no-load transmission ratio. The efficiency depends on the previously determined iron losses given by the burden.

Das Übersetzungsverhältnis und der Spannungsabfall bei Belastung kann mit einer Schaltung nach Fig. 4 gemessen werden. An der Primärwicklung - T1 des Transformators liegt eine Spannung Ul, an der Sekundärwicklung, die mit einem Widerstand R belastet ist, die Spannung U2. Primär- und Sekundärwicklung sind über einen Spannungsteiler rl, r2 gegeneinandergeschaltet, und im Sekundärkreis liegt das Kontaktgerät K und das Drehspulinstnunent D. Im Stromkreis der Sekundärwicklung ist außerdem ein Widerstand r vorhanden. Zur Messung wird im Leerlauf das Übersetzungsverhältnis durch Kompensieren der Sekundärspannung U2 gegen einen Teil der Primärspannung U1 genau festgestellt. Die Kontaktschließzeit beträgt I80 el Grade, und der Zeitpunkt des Kontaktschlusses ist so gewählt, daß das Instrument den maximalen Ausschlag zeigt Dabei wird der Spannungsteiler r1, r2 gegebenenfalls bei Hochspannung unter Zwischenschaltung eines Spannungswandlers so abgeglichen, daß das Drehspulinstrument bei Leerlauf (R = #) des Transformators Null anzeigt. Dann ist das Übersetzungsverhältnis bei Leerlauf r1 + r2 ü0 = . r2 Bei Belastung ändert sich des Übersetzungsverhältnis dadurch, daß ein Spannungsfall #u auftritt. In der Schaltung Fig. 4 wird dieser Spannungsabfall aus der jetzt eintretenden Änderung des Instrumentenausschlags bei unveränderter Einstellung des Spannungsteilers festgestellt. Außerdem wird die Spannung U2 und der Winkel ß zwischen du und U2 gemessen. The transmission ratio and the voltage drop under load can be measured with a circuit according to FIG. On the primary winding - T1 of the transformer is a voltage Ul, on the secondary winding, which with a Resistance R is loaded, the voltage U2. Primary and secondary windings are over a voltage divider rl, r2 connected against each other, and is in the secondary circuit the contact device K and the moving coil device D. In the circuit of the secondary winding a resistor r is also present. The transmission ratio is used for measurement when idling by compensating the secondary voltage U2 against part of the primary voltage U1 precisely established. The contact closure time is 180 el degrees, and the point in time the contact closure is chosen so that the instrument has the maximum deflection shows the voltage divider r1, r2 may be below high voltage Interposition of a voltage converter so adjusted that the moving coil instrument indicates zero when the transformer is idling (R = #). Then the gear ratio is at idle r1 + r2 ü0 =. r2 The gear ratio changes under load in that a voltage drop #u occurs. In the circuit of FIG. 4 this becomes Voltage drop from the now occurring change in the instrument deflection at unchanged setting of the voltage divider determined. It also increases the tension U2 and the angle ß between u and U2 measured.

Dieser ergibt sich ohne weiteres als Differenz der Skaleneinstellung des Vektormessers bei der Messung von du und U2, wobei bei beiden Messungen das Kontaktgerät so eingestellt wird, daß das Drehspulinstrument Null anzeigt. Dann ist Dabei bedeutet U1 die Primärspannung, üO das Übersetzungsverhältnis bei Leerlauf, U2 die Sekundärspannung, #u den Spannungsabfall und ß den Winkel zwischen den Spannungen ilu und U2. Daraus ergibt sich das Übersetzungsverhältnis bei Überlastung Bei kleinen Werten von zlu/U2 U2 wird daraus Da ü0 nach einer Nullmethode und das Korrektunglied #u # cos ß U2 mit der Genauigkeit des Drehspulinstruments gemessen wird, ergibt sich das Übersetzungsverhältnis genauer als bei, unmittelbarer,- Messung mit genauen Wechselspannungsmessern. Aus der Messung des Übersetzungsverhältnisses bei -Leerlauf und Be lastung kann der Spannungsabfall des Transformators bei Belastung nach Größe und Phase gemessen werden.This results easily as the difference in the scale setting of the vector meter when measuring du and U2, with the contact device being set for both measurements so that the moving-coil instrument shows zero. Then U1 means the primary voltage, üO the transmission ratio when idling, U2 the secondary voltage, #u the voltage drop and ß the angle between the voltages ilu and U2. This results in the transmission ratio in the event of an overload With small values of zlu / U2 U2 becomes Since ü0 is measured according to a zero method and the correction element #u # cos ß U2 with the accuracy of the moving-coil instrument, the transmission ratio results more precisely than with, more direct, measurement with accurate alternating voltmeters. The voltage drop of the transformer under load can be measured according to size and phase from the measurement of the transformation ratio during idling and loading.

Die Schaltung nach Fig. 4-kann auch dazu benutzt werden, um ohne Kurzschlußversuch die Kurzschlußspannung uk des Transformators im normalen Betrieb des Transformators zu messen. Dazu wird der Spannungsabfall z gemessen, wie bereits beschrieben. The circuit of FIG. 4 can also be used to without Short-circuit attempt the short-circuit voltage uk of the transformer in normal operation of the transformer. For this purpose, the voltage drop z is measured, as already described.

Außerdem wird am Nebenwiderstand r der Sekundärstrom J2 und der Winkel a2 zwischen diesen beiden Größen gemessen. Dann ist Jnenn uk = #u # (3) J2 Darin -bezeichnet uO das Leerlaufübersetzungsver hältnis.In addition, the secondary current J2 and the angle a2 between these two quantities are measured at the shunt resistance r. Then Jnenn uk = #u # (3) J2 Therein -describes the idle gear ratio.

Die beiden letzten Gleichungen sind nur dann genau, wenn wie im Kurzschlußversuch, der Magnetisierungs-, strom Jm = O ist, also wenn 11 um genau 180° gegen J2 gedreht ist. Eine genauere Aufteilung der Spannung #u in eine induktive und Ohmsche Komponente läßt sich durchführen, wenn der Winkel a2 und ein Winkel al gemessen werden und in Gleichung 4 an Stelle von a2 der Winkel, al + a2 -2 eingesetzt wird, wobei al den Winkel zwischen dem Spannungsabfall #u und dem Strom Jl bedeutet. The last two equations are only accurate if, as in the short-circuit test, the magnetizing current Jm = O, i.e. when 11 is rotated by exactly 180 ° against J2 is. A more precise division of the voltage #u into an inductive and an ohmic component can be carried out when the angle a2 and an angle al are measured and in equation 4 instead of a2 the angle, a1 + a2 -2 is used, where a1 means the angle between the voltage drop #u and the current Jl.

Wenn, wie in vielen praktischen Fällen, der prozentuale Spannungsabfall auf der Sekundärseite und auf der Primärseite angenähert gleich sind, ist dieses Verfahren bei geringen Unterschieden zwischen den Winkeln al und α2 ziemlich genau.If, as in many practical cases, the percentage voltage drop on the secondary side and on the primary side are approximately the same, this is If the differences between the angles a1 and α2 are small, the procedure is fairly good precisely.

Bei großen Winkeldiffe,renzen zwischen al und a2 und stark verschiedenen Spannungsabfällen auf der Primär- und Sekundärseite, werden, um die primäre und sekundäre Streuung zu ermitteln, noch die Ohmschein Widerstände der Wicklungen mit Gleichstrom und der Betrag der Ströme J1 und J2 gemessen. Dann wird nach Fig. 5 der Spannungsabfall J2 . R2 in Richtung yon -h und -J1 # R1 ü02 in Richtung von je aufgetragen, und in den Endpunkten E1 und E2 werden Senkrechte auf und J1 errichtet, die sich im Punkt 0 schneiden. Die Strecke E10 ist dann der primäre und die Strecke E2 0 der sekundäre induktive Spannungsabfall. In the case of large angle differences, there are between a1 and a2 and very different Voltage drops on the primary and secondary, are made to the primary and to determine secondary scattering, still using the ohmic resistance of the windings Direct current and the amount of currents J1 and J2 are measured. Then according to FIG. 5 the voltage drop J2. R2 in the direction of -h and -J1 # R1 ü02 in the direction of each plotted, and at the end points E1 and E2, perpendiculars are set up on and J1, which intersect at point 0. the Line E10 is then the primary one and the distance E2 0 is the secondary inductive voltage drop.

Haben die Wicklungen z. B. bei Hochstromtransformatoren gegenüber Gleichstrom merkliche Widerstandserhöhung durch Stromverdrängung infolge von Wirbelströmen, so muß, wie in Fig. 2 mit einer Hilfswicklung H, z. B. einer Windung, unmittelbar auf dem Eisenkern E gearbeitet werden. Der Winkel a2 nach Fig. 6 und der Betrag U2 werden gemessen. Die Schaltung ist in Fig. 7 dargestellt. Dabei wird der Spannungsteiler r2/rl so abgeglichen, daß im Leerlauf (R1 = #) der Instrumentenausschlag Null ist, und zwar in der Schalterstellung 1. Dann zeigt das Instrument bei Belastung in der Schalterstellung I und bei Drehung des Vektormessers auf maximalen Ausschlag den Betrag U2/w2, wobei w2 die sekundäre Windungszahl bedeutet. Der Winkel a2 wird durch UmschaIten des Vektormessers von der Schalterstellung 2 auf den Nebenwiderstand r gefunden. Aus den gemessenen Werten U2 und a2 ermitteln sich nach den Gleichungen #U2 sin α2 #U2 cos α2 #L2 = r2 = (4a) J2 Ja der sekundäre induktive Spannungsabfall (Strecke OE2) und der Ohmsche Spannungsabfall (Strecke OA) und aus letzterem durch Vergleich mit einer Gleichstrommessung die Widerstandserhöhung durch Stromverdrängung. Durch Umlegen des Spannungsteilers und des Nebenwiderstandes auf die Primärseite, unter Umständen über Wandler, läßt sich ebenso die Primärwicklung untersuchen. Durch Kompensieren der Spannung an der Hilfswicklung H gegenüber der Spannung an der Primär- oder Sekundärwicklung des Transformators ist es also möglich, den Spannungsabfall der Primär- und der Sekundärwicklung getrennt nach Größe und Phase zu messen. Do the windings z. B. for high-current transformers Direct current noticeable increase in resistance due to current displacement due to eddy currents, so must, as in Fig. 2 with an auxiliary winding H, z. B. a turn, immediately be worked on the iron core E. The angle a2 according to FIG. 6 and the amount U2 are measured. The circuit is shown in FIG. This is where the voltage divider r2 / rl adjusted so that the instrument deflection is zero when idling (R1 = #), in switch position 1. Then the instrument shows when the load is in the Switch position I and when turning the vector knife to the maximum deflection Amount U2 / w2, where w2 means the secondary number of turns. The angle a2 is through Switching the vector knife from switch position 2 to the shunt resistance r found. From the measured values U2 and a2 can be determined according to the equations # U2 sin α2 # U2 cos α2 # L2 = r2 = (4a) J2 Yes the secondary inductive Voltage drop (path OE2) and the ohmic voltage drop (path OA) and off the latter by comparison with a direct current measurement by the increase in resistance Current displacement. By switching the voltage divider and the shunt resistor to the primary side, possibly via a converter, can also be the primary winding investigate. By compensating for the voltage on the auxiliary winding H with respect to the Voltage at the primary or secondary winding of the transformer, it is possible to the voltage drop of the primary and secondary winding separated by size and Measure phase.

Zur Genauigkeit dieses Verfahrens ist zu sagen, daß in der Gleichung (4a) der Quotient #U2/J2 mit der Genauigkeit eines Drehspulinstruments gemessen wird, also bei genügend großen Ausschlägen mit #0,4%. Der Winkel α2 wird mit der Genauigkeit des Vektormessers, also z.B. #0,004 (oder #0,2°), gemessen. Ist beispielsweise α2 = 45°, so können seine Kreisfunktionen etwa mit einer Genauigkeit von io,oo4 und demzufolge die Werte L2 und r2 mit einer Genauigkeit von + o,8 010 gemessen werden. Regarding the accuracy of this method, it should be said that in the equation (4a) the quotient # U2 / J2 measured with the accuracy of a moving-coil instrument will, i.e. with sufficiently large deflections with # 0.4%. The angle α2 becomes with the accuracy of the vector meter, e.g. # 0.004 (or # 0.2 °). is for example α2 = 45 °, its circular functions can be approximately with an accuracy of io, oo4 and consequently the values L2 and r2 with an accuracy of + o, 8 010 be measured.

Die Messung ist auch bei sehr kleinen Prüflingen möglich. Sind beispielsweise U2= 200 V, die Windungsspannung Io-2 V und der sekundäre Spannungsabfall 1%, so ist #U2/w2= 10-4 V demnach noch mit einem Zeigerinstrument zu messen. Bei größeren Transformatoren liegt die Windungsspannung in der Größenordnung von I V, also A U2/w2 in der Größenordnung von Io-2 V. Diese Spannung ist mit einem normalen 60 Millivoltinstrument meßbar.The measurement is also possible with very small test objects. Are for example U2 = 200 V, the winding voltage Io-2 V and the secondary voltage drop 1%, see above # U2 / w2 = 10-4 V must therefore still be measured with a pointer instrument. With larger ones Transformers, the winding voltage is in the order of magnitude of I V, i.e. A. U2 / w2 on the order of Io-2 V. This voltage is with a normal 60 Millivolt instrument measurable.

Die Spannungswandlereichung kann in der Schaltung der Fig. 4 ebenfalls mit dem Vektormesser vorgenommen werden. Dazu wird mit dem Spannungsteiler rI/ra der Sollwert der Übersetzung r1 + r2 ü = r2 eingestellt, und abhängig von der Bürde R die Spannung #u nach Größe und Phase gemessen. Mit Gleichung (2) ergibt sich dann für den Spannungsfehler p und den Fehlwinkel #u sin ß tg # = . (5) U2 #u cos ß p = . (5a) U2 Die Gleichung für den Spannungsfehler folgt aus der Näherungsgleichung (2a), und der Spannungsfehler p ist dabei definiert durch p =ü-ü0. ü0 Bei p = 0,005 und tg # = IO-4 (Wandlerklasse E) ist #u # cos ß = 1 V und #u # sin ß = 2 # 10-2 V. The voltage conversion can also be performed in the circuit of FIG. 4 can be made with the vector knife. For this purpose, the voltage divider rI / ra the setpoint of the ratio r1 + r2 ü = r2 is set, and depending on the load R is the voltage #u measured by magnitude and phase. With equation (2) then results for the voltage error p and the error angle #u sin ß tg # =. (5) U2 #u cos ß p =. (5a) U2 The equation for the voltage error follows from the approximation equation (2a), and the voltage error p is defined by p = ü-ü0. ü0 at p = 0.005 and tg # = IO-4 (converter class E) is #u # cos ß = 1 V and #u # sin ß = 2 # 10-2 V.

Beide Größen lassen sich mit einem normalen 60 Millivoltinstrument messen. Zur Messung von #u # cos ß wird die Kontaktschließzeit auf 180 el. Grade eingestellt und der Zeitpunkt des Kontaktschlusses so gewählt, daß der maximale Ausschlag eintritt. Die Skala des Vektormessers ist damit in die Richtung von der Spannung U2 gestellt worden. Zur Messung der Spannung i1 sin B muß der Vektormesser senkrecht zur Spannung U2 gestellt werden. Da tg < sehr viel kleiner als I ist, würde dieses Verfahren ungenau sein. Es wird daher so vorgegangen, daß bei Einstellung der Skala des Vektormessers in Richtung der Spannung U2 der Spannungsteiler r2/rl so abgeglichen ist, daß #u # cos ß = 0 ist. Dann wird die Skala des Vektormessers um 90° gedreht und Au sin B abgelesen. Both sizes can be measured with a normal 60 millivolt instrument measure up. To measure #u # cos ß, the contact closing time is set to 180 el. Degrees set and the time of contact closure selected so that the maximum Rash occurs. The scale of the vector knife is thus in the direction of the Voltage U2 has been set. To measure the voltage i1 sin B, the vector meter perpendicular to the voltage U2. Since tg <is much smaller than I, this procedure would be inaccurate. The procedure is therefore that when hiring the scale of the vector meter in the direction of the voltage U2 of the voltage divider r2 / rl adjusted so that #u # cos ß = 0. Then the scale of the vector knife Turned 90 ° and read Au sin B.

Statt mit einem Spannungsteiler kann auch mit einem normalen Spannungswandler N gearbeitet werden, wie dies Fig. 8 zeigt. Die Sekundärkreise des Normalwandlers N und des zu untersuchenden Wandlers N, sind dabei über den Meßkontakt K und das Drehspulinstrument D gegeneinandergeschaltet. Durch den Verbrauch des Drehspulinstruments D ergeben sich kIeine Korrekturen, die hier nicht berücksichtigt wurden, sich jedoch im Bedarfsfalle rechnerisch genau erfassen lassen. Sowohl der Spannungsfehler p als auch tg d werden mit der Genauigkeit des Drehspulinstruments gemessen. Bei dem üblichen Verfahren mit Vibrationsgalvanometern ist die Meßgenauigkeit durch die Genauigkeit der Widerstände und des Abgleichkondensators gegeben. Die Genauigkeit des Abgleichs von Präzisionswiderständen ist etwa 0,1% vom Sollwert, die Genauigkeit eines Gleichstrompräzisionsinstruments etwa 0,15 0/o vom Höchstwert des Ausschlages. Daraus ergibt sich, daß das Verfahren mit dem Vektormesser den bekannten Verfahren mit Vibrationsgalvanometern nicht allzuviel nachzustehen braucht. Es hat aber gegenüber letzterem den Vorteil größerer Einfachheit und geringeren Aufwandes an hochwertigen Sp ezialinstrumenten. Instead of using a voltage divider, you can also use a normal voltage converter N, as shown in FIG. 8. The secondary circuits of the standard converter N and the transducer to be examined N, are via the measuring contact K and the Moving coil instrument D switched against one another. By using the moving coil instrument D there are no corrections that were not taken into account here, but they do if necessary, have it calculated precisely. Both the voltage error p and tg d are measured with the accuracy of the moving-coil instrument. In which The usual method with vibration galvanometers is the measurement accuracy through the Accuracy of the resistors and the adjustment capacitor given. The precision of the adjustment of precision resistors is about 0.1% of the nominal value, the accuracy of a DC precision instrument about 0.15% of the maximum value of the deflection. It follows that the method with the vector knife corresponds to the known method with vibration galvanometers does not have to lag behind too much. But it has opposite the latter has the advantage of greater simplicity and less expenditure on high quality Special instruments.

Im übrigen läßt sich die Messung des Spannungsfehlers p durch Abgleich des Spannungsteilers auch als Nullmessung ausführen, so daß für diese Größe die gleiche Genauigkeit wie bei der Messung mit Vibrationsgalvanometern erreicht wird.In addition, the measurement of the voltage error p can be carried out by adjustment of the voltage divider can also be used as a zero measurement, so that the the same accuracy as when measuring with vibration galvanometers is achieved.

Eine Eichung eines Stromwandlers Str kann in der Schaltung nach Fig. g erfolgen. Es wird im Sekundär- kreis des Wandlers wieder ein Spannungsteiler r2/r verwendet und so eingestellt, daß bei fehlerlosem Wandler der Spannungsabfall an r2 gleich dem an der Bürde R wäre. Durch Kompensieren des Spannungsabfalls an dem im Hauptstromkreis liegenden Nebenwiderstand r auf der Primärseite gegenüber dem Spannungsabfall an der Bürde R auf der Sekundärseite des Wandlers wird der Fehler genau gemessen. A calibration of a current transformer Str can be done in the circuit according to Fig. g take place. It is used in the secondary circuit of the converter is again a voltage divider r2 / r is used and set so that the voltage drop if the converter is faultless at r2 would be the same as that at load R. By compensating for the voltage drop on opposite the shunt resistor r in the main circuit on the primary side the voltage drop across the load R on the secondary side of the converter is the fault accurately measured.

Damit wird also die Differenzspannung A U nach Größe und Phase festgestellt. Bei einer Belastung von beispielsweise 15 VA und einem Sekundärstrom J2 = 5 A ist U2 = 3 V. Für einen Stromwandlr der Klasse E mit einem Fehler p = o,oo, und einem tg b = IO 4 wird damit die Spannung Afs cos ß = I5 . IO3 und #u # sin ß = 0,3 # 10-3 V. Beide Größen lassen sich also noch mit einem spitzengelagerten Instrument, z. B. einem Lichtztigerinstrument, messen. Wie bei der Spannungswandiereichung kann auch hier zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Messung der Spannung i1X- cosß der Spannungsteiler auf Null abgeglichen und die Spannung Au @ sinus lediglich nach Drehung der Skala des Vektormessers in die zur Spannung U2 senkrechte Lage als Ausschlag des Instruments gemessen werden. Die Kontaktschließzeit ist auch in diesem Falle I80 el. Grade, und der Zeitpunkt des Kontaktschlusses wird in der angegebenen Weise geändert. Bezüglich der Genauigkeit der Eichung gilt das zur Spannungswandlereichung Gesagte.Thus, the differential voltage A U is determined according to size and phase. With a load of, for example, 15 VA and a secondary current J2 = 5 A. U2 = 3 V. For a class E current transformer with one error p = o, oo, and one tg b = IO 4 the voltage Afs cos ß = I5. IO3 and #u # sin ß = 0.3 # 10-3 V. Both sizes can still be measured with a tip-mounted instrument, z. B. a light tiger instrument, measure. As in the case of stress conversion, also here to increase the accuracy when measuring the voltage i1X- cosß der Voltage divider adjusted to zero and the voltage Au @ sinus only after Rotation of the scale of the vector knife into the position perpendicular to the voltage U2 as a deflection of the instrument. The contact closing time is also in this case I80 el. Grade, and the time of contact closure is in the specified manner changed. With regard to the accuracy of the calibration, the same applies to the voltage conversion Said.

Anstatt mit dem Ohmschen Nebenwiderstand r zu arbeiten, kann auch ein normaler Stromwandler N mit der Bürde R' in der Schaltung nach Fig. IO zusätzlich verwendet werden. Instead of working with the ohmic shunt resistance r, you can also a normal current transformer N with the burden R 'in the circuit according to Fig. IO in addition be used.

Die Schaltungen und Meßverfahren eignen sich auch zur Untersuchung von Wechsel- bzw. Drehstrommaschinen, welche in ihrer Wirkungsweise Transformatoren nahestehen. The circuits and measurement methods are also suitable for investigation of AC or three-phase machines, which in their mode of operation transformers be close

Claims

PATENT CLAIM: I. Electrical measuring device for investigation of alternating currents according to phase and size with synchronous rectifiers (vector meters), according to patent 853 476, characterized by the application for the investigation of transformers, Converters and AC machines using series and shunt resistors respectively.

Mutual inductances.

2. Measuring device according to claim I, characterized in that for Measuring the no-load current of a transformer the vector meter the voltage of a Mutual inductance measures which of the magnetizing current of the transformer to be examined is passed through (Fig. I).

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that the Temporal progression or the curve shape of the magnetizing current due to rotation measured on the scale of the vector meter.

4. Measuring device according to claim I, characterized in that for Measurement of the number of turns of a choke or a transformer to display the voltage an auxiliary winding with a known number of turns against a partial voltage of the main winding compensated and the number of turns is calculated from the divider ratio (Fig. 2).

5. Measuring device according to claim I, characterized in that by Measuring the current and voltage in the short circuit of a transformer, the short circuit voltage is determined according to size and phase angle (Fig. 3).

6. Measuring device according to claim 1, characterized in that by Compensating the secondary voltage of a transformer against part of the primary voltage the translation ratio of the transformer is measured exactly (Fig. 4).

7. Measuring device according to claim 6, characterized in that from the measurement of the transmission ratio at no load and the voltage drop under load of the transformer is determined according to size and phase.

8. Measuring device according to claim 6 and 7, characterized in that that by compensating the voltage on an auxiliary winding against the voltage on the primary or secondary winding of a transformer, especially a voltage converter, the voltage drop of the primary winding and the secondary winding separated by size and phase is measured (Fig. 7).

9. Measuring device according to claim 1, characterized in that by Compensating for the voltage drop across the burden on the primary side compared to the Voltage drop across a shunt resistor on the secondary side of a current transformer the error of the current transformer is measured precisely (Fig. g and OK).