DE918879C

DE918879C - Arrangement for magnetizing a sample transformer with sinusoidal induction

Info

Publication number: DE918879C
Application number: DES25202A
Authority: DE
Inventors: Dr Willi Krug
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-10-17
Filing date: 1951-10-17
Publication date: 1954-10-07

Description

Anordnung zur Magnetisierung eines Probentransformators mit sinusförmiger Induktion Bei der magnetischen Eisenprüfung strebt man einen sinusförmigen Verlauf der Induktion an und gibt für diese sinusförmig verlaufende Induktion die Verlustzahlen bei bestimmten Induktionshöhen an.Arrangement for magnetizing a sample transformer with sinusoidal induction A sinusoidal curve is aimed for in the magnetic iron test the induction and gives the loss figures for this sinusoidal induction at certain induction levels.

Je weiter die Induktion gesteigert wird, um so mehr weicht im allgemeinen die Induktionsspanmmg und damit auch die Induktion von der Sinusform ab, selbst wenn zur Speisung ein Generator benutzt wird, der eine sinusförmige Spannung erzeugt. Der Grund liegt darin, daß der Magnetisierungsstrom bei sinusförmiger Spannung nicht sinusförmig ist, sondern wegen des eigentümlichen Verlaufs der Magnetisierungskurve hohe Oberwellen, vorzugsweise der dritten, fünften und siebenten Harmonischen aufweist. Diese Oberwellen im Strom verursachen einen Spannungsabfall, der die gleichen Oberwellen enthält wie der Strom, so daß dadurch die an der Probe liegende Klemmenspannung nicht mehr sinusförmig ist, wenngleich der Generator eine sinusförmige Spannung erzeugt. Um die Abweichung der Induktion von der Sinusform nach Möglichkeit auszugleichen, hat man verschiedene Wege eingeschlagen. Zum Beispiel hat man die zu untersuchende Probe in eine Magnets sierungsspule gelegt, die ein Eisenpaket von großem Querschnitt enthält. Wenn man die große Eisenprobe an eine sinusförmig verlaufende Klemmenspannung legt, so ist der Einfluß der ohmschen Widerstände so stark zurückgedrängt, daß dann auch die kleine Eisenprobe von einem sinusförmigen Induktionsfluß durchsetzt wird.In general, the more the induction is increased, the more it gives way the induction voltage and thus also the induction from the sinusoidal shape itself if a generator is used for the supply, which generates a sinusoidal voltage. The reason is that the magnetizing current is not at a sinusoidal voltage is sinusoidal, but because of the peculiar shape of the magnetization curve has high harmonics, preferably the third, fifth and seventh harmonics. These harmonics in the current cause a voltage drop that has the same harmonics contains as the current, so that thereby the terminal voltage applied to the sample is no longer sinusoidal, although the generator has a sinusoidal voltage generated. In order to compensate for the deviation of the induction from the sinusoidal form as far as possible, different paths have been taken. For example one has the one to be examined The sample is placed in a magnetization coil, which is an iron package with a large cross-section contains. If you connect the large iron sample to a sinusoidal terminal voltage sets, the influence of the ohmic resistances is so strongly suppressed that then even the small iron sample is permeated by a sinusoidal induction flux.

Gemäß der Erfindung wird ein anderer Weg eingeschlagen, der nicht eines großen Eisenblechpaketes zur Erzielung eines sinusförmigen Flusses bedarf. According to the invention, another route is taken, which is not a large sheet iron package to achieve a sinusoidal flow.

Gemäß der Erfindung wird die Magnetisierung eines Probentransformators mit sinusförmiger Induktion dadurch erreicht, daß in den Stromkreis eines Grundwellengenerators, der eine sinusförmige Spannung erzeugt, Oberwellengeneratoren nach Phase und Amplitude so hineinspeisen, daß der Oberwellenspannungsabfall des verzerrten Magnetisierungsstromes am primären Widerstand aufgehoben wird. According to the invention, the magnetization of a sample transformer achieved with sinusoidal induction, that in the circuit of a fundamental wave generator, which generates a sinusoidal voltage, harmonic generators according to phase and amplitude feed in so that the harmonic voltage drop of the distorted magnetizing current is canceled at the primary resistance.

Es ist nicht unbedingte Voraussetzung dabei, daß der Grundwellengenerator eine rein sinusförmige Spannung liefert, vielmehr können auch Oberwellen der Spannung dieses Generators ausgeglichen werden.It is not an absolute requirement that the fundamental wave generator supplies a purely sinusoidal voltage, but rather harmonics of the voltage this generator can be compensated.

Es fällt dabei den einspeisenden Oberwellengeneratoren die Aufgabe zu, nicht nur die durch den Spannungsabfall der Widerstände entstehende Welligkeit der Spannung auszugleichen, sondern auch die der Generatorspannung anhaftende Welligkeit. Die einspeisenden Oberwellengeneratoren sind zweckmäßig mit dem Grundwellengenerator in Reihe geschaltet und synchron mit dem Antrieb. Zur Erläuterung der Grundlagen der Erfindung dienen die Fig. I und 2. Einzelheiten der Erfindungsdarstellung in Fig. 2 sind aber nur als Beispiel zu betrachten und sollen die Erfindung nicht beschränken.It falls to the feeding harmonic generators the task to, not just the ripple caused by the voltage drop in the resistors to balance the voltage, but also the ripple inherent in the generator voltage. The feeding harmonic generators are useful with the fundamental wave generator connected in series and synchronized with the drive. To explain the basics FIGS. I and 2 serve the invention. Details of the illustration of the invention in Fig. 2 are only to be considered as an example and are not intended to restrict the invention.

In Fig. I ist mit I der Probentransformator bezeichnet, der die Blechproben enthält. Zur Messung der erzielten Induktion dient eine Sekundärwicklung 2, die eine Meßspannung Um liefert. Zur Erregung dieser Magnetprobe dient eine Wicklung 3, die Primärwicklung oder die Magnetisierungswicklung des Probentransformators. Die Spannung an den Klemmen dieses Probentransformators soll rein sinusförmig verlaufen. Deswegen wählt man z. B. einen Grundwellengenerator 4, der eine sinusförmige Spannung erzeugt. Der Strom dieses Generators verläuft über einen Widerstand 5, in dem die sämtlichen ohmschen Widerstände des Kreises zusammengefaßt sind. Da aber die magnetische Permeabilität der Eisenprobe im Transformator I sehr starken Änderungen unterliegt, namentlich, wenn hohe Induktionswerte erreicht werden, würde eine sinusförmig verlaufende Induktion einen Strom mit starker dritter, fünfter und eventuell auch siebenter usw. Obenvelle erfordern. Wenn die Spannungsquelle 4 auch eine sinusförmige Spannung erzeugt, so ist also der Strom nicht sinusförmig, sondern enthält starke Oberwellen. In Fig. I, I denotes the sample transformer, which the sheet metal samples contains. A secondary winding 2 is used to measure the induction achieved supplies a measuring voltage Um. A winding is used to excite this magnet sample 3, the primary winding or the magnetizing winding of the sample transformer. The voltage at the terminals of this sample transformer should be purely sinusoidal. Therefore one chooses z. B. a fundamental wave generator 4, which has a sinusoidal voltage generated. The current of this generator runs through a resistor 5, in which the all ohmic resistances of the circle are combined. But since the magnetic Permeability of the iron sample in transformer I is subject to very strong changes, in particular, if high induction values are reached, a sinusoidal curve would be Induction a current with a strong third, fifth and possibly also seventh etc. require Obenvelle. If the voltage source 4 also has a sinusoidal voltage generated, so the current is not sinusoidal, but contains strong harmonics.

Diese Oberwellen fließen auch über den ohmschen Widerstand 5 des Primärkreises und rufen in ihm einen entsprechenden Spannungsabfall hervor, so daß also die Klemmenspannung an der Wicklung 3 nicht mehr sinusförmig sein kann. Die Spannung, welche die Induktion in dem Eisenpaket des Probentransformators I erzeugt, und die Meßspannung Um sind durch folgende Gleichung bestimmt: Um = U, - UB, - Unv Darin ist U, die Spannung des Grundwellengenerators 4, UB, ist der Spannungsabfall der Grundwelle im Widerstand 5 und URV ist der Oberwellenspannungsabfall in diesem Widerstand. Den Spannungen entspricht je eine Leistung. Die Leistung, die im Eisenpaket entsteht, ist NF,, die Leistung der Grundwellen ist N,, die Grundwellenleistung am Widerstand 5 ist Nn0 und die Oberwellenleistung am Widerstand 5 ist NRV. Darum ist NFe = NB - NRg -Nn Mit einem Grundwellenmeßgerät würde man an der Induktionsspule 2 die Leistung der Grundwelle Nmg = N, - NBg messen. Durch Vergleich mit der vorher angegebenen Gleichung für die Eisenverluste sieht man, daß die Messung um den Betrag nu falsch ist.These harmonics also flow through the ohmic resistor 5 of the primary circuit and cause a corresponding voltage drop in it, so that the terminal voltage on the winding 3 can no longer be sinusoidal. The voltage causing the induction generated in the iron packet of the sample transformer I, and the measurement voltage Um are determined by the following equation: Um = U, - UB, - Unv where U, the voltage of the fundamental wave generator 4, UB, is the voltage drop of the fundamental wave in the resistor 5 and URV is the harmonic voltage drop across this resistor. The tension corresponds to one performance each. The power that arises in the iron package is NF ,, the power of the fundamental waves is N ,, the fundamental wave power at resistor 5 is Nn0 and the harmonic power across resistor 5 is NRV. That is why NFe = NB - NRg -Nn With a fundamental wave measuring device, one would measure the power at induction coil 2 measure the fundamental Nmg = N, - NBg. By comparison with the one given earlier Equation for iron losses shows that the measurement is wrong by the amount nu is.

Indem nun erfindungsgemäß die Oberwellengeneratoren 6, 7 und 8 in den Stromkreis des Generators 4 eine Leistung = NBV einspeisen und die von ihnen gelieferten Spannungen nach Phase und Größe die Oberwellenspannungen kompensieren, welche durch den Verlustwiderstand 5 hervorgerufen werden, erhält man am Probentransformator wieder genau eine sinusförmige Induktion, so daß nunmehr mit Hilfe der Induktionsspannung Um die tatsächliche Verlustleistung gemessen werden kann, die bei sinusförmig verlaufendem Strom entsteht. By now according to the invention the harmonic generators 6, 7 and 8 in the circuit of the generator 4 feed a power = NBV and that of them The voltages supplied compensate for the harmonic voltages according to phase and magnitude, which are caused by the loss resistance 5 can be obtained from the sample transformer again exactly a sinusoidal induction, so that now with the help of the induction voltage In order to measure the actual power dissipation, the sinusoidal Electricity is created.

Für die Handhabung der neuen Anordnung sind die Obenvellengeneratoren elektrisch mit dem gleichen Netz oder mechanisch mit der Generatorenwelle 4 gekuppelt, so daß genau synchrone Spannungen von allen Generatoren erzeugt werden. Um zu wissen, auf welche Amplitude und welche Phasenlage die Obenvellengeneratoren einzustellen sind, wird über ein Oberwellenfilter die Spannung Um gemessen. Der entsprechende Generator wird so eingestellt, daß die von ihm erzeugte Oberwelle in der Meßspannung Um nicht mehr auftritt. Statt dessen kann man auch oszillographisch feststellen, ob die Induktionsspannung des Probentransformators genau sinusförmig ist. Man kann für diese Messung auch den sogenannten Vektormesser benutzen unter Venvendung eines Filters von I50, 250 oder 350 Perioden. Wenn diese Probe auf das Verschwinden der Oberwellenspannung nacheinander für alle auszumerzenden Oberwellen gemacht ist, sind die Oberwellengeneratoren nach Größe und Phase richtig eingestellt. Die Einspeisung der Oberwellengeneratoren in den Stromkreis des Generators 4 erfolgt zweckmäßig widerstandsarm über kleine Transformatoren mit auf der Sekundärseite geringerer Windungszahl, wie in Fig. 2 dargestellt ist. The top shaft generators are responsible for handling the new arrangement electrically coupled with the same network or mechanically with the generator shaft 4, so that exactly synchronous voltages are generated by all generators. To know, to which amplitude and which phase position the harmonic generators set the voltage Um is measured via a harmonic filter. The corresponding The generator is set in such a way that the harmonic generated by it is in the measuring voltage To no longer occurs. Instead, one can also determine by means of an oscillograph, whether the induction voltage of the sample transformer is exactly sinusoidal. One can also use the so-called vector meter for this measurement using a Filters of I50, 250 or 350 periods. If this sample on the disappearance of the Harmonic voltage is made one after the other for all harmonics to be eliminated, Are the harmonic generators correctly adjusted in terms of size and phase? The feed the harmonic generators in the circuit of the generator 4 is expedient Low resistance via small transformers with lower ones on the secondary side Number of turns, as shown in FIG. 2.

Claims

PATENT PROCEEDING: I. Arrangement for magnetizing a sample transformer with sinusoidal induction, characterized in that in the circuit of the magnetization generator, which preferably generates a sinusoidal voltage, feed harmonic generators in such a way that that the harmonics in the voltage of the magnetization generator and the harmonic voltage drop, caused by the magnetizing current in the primary resistance.

2. Arrangement for magnetization according to claim I, characterized in that that the harmonic voltages are supplied by harmonic generators with the magnetization generator are connected in series and synchronized.

3. Arrangement according to claim I or 2, characterized in that the magnetization generator and the harmonic generators a machine unit form with a common drive and expediently common base plate.

4. Arrangement according to claim I or the following, characterized in that that the generators are regulated to constant operating values.

5. Arrangement according to claim I or the following, characterized in that that the stator of the magnetization and the harmonic generators or at least the stator of the harmonic generators can be rotated in a manner known per se.

6. Arrangement according to claim I or the following, characterized in that that the rotors of the harmonic generators and the magnetization generator against each other are rotatable.

7. Arrangement according to claim I or the following, characterized in that that harmonic generators preferably for the third, fifth and seventh harmonics are provided.

8. Arrangement according to claim I or the following, characterized in that that the generators carry special measuring windings.

9. Arrangement according to claim I or the following, characterized in that that the adjustment and dimensioning of the harmonic voltages takes place in such a way that the harmonic active voltages are equal to zero on the sample.

10. Arrangement according to claim I or the following, characterized in that that the harmonic purity of the test voltage by an oscillographic method is established.

II. Arrangement according to claim I or the following, characterized in that that the harmonic purity with the help of the so-called vector meter and associated Filter is established.