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Kurzzeit-Verfahren zur Entmagnetisierung von Eisen- und Stahlkörpern
Es ist üblich und auch in den VDE-Vorschriften vorgeschrieben, den Eisenkern von
Stromwandlern vor der Ermittlung der Fehlergrößen der Stromwandler zu entmagnetisieren.
Diese Entmagnetisierung ist unbedingt erforderlich, wenn man niedrige Meßwerte bei
der Stromwandlerprüfung erhalten will. Auch Eisen- und Stahlkörper für andere Zwecke
müssen in vielen Fällen vor ihrer weiteren Verwendung entmagnetisiert werden. Bisher
hat man die Entmagnetisierung durch Regeln eines abgehenden Magnetisierungsstromes
mittels Regelwiderständen oder mittels regelbarer Transformatoren vorgenommen. In
beiden Fällen ist es schwierig. die erwünschte kontinuierliche Abnahme des Magnetisierungsstromes
zu erzielen, da die Stufung der Regelwiderstände und auch die Stufung der regelbaren
Transformatoren selbst bei Verwendung von Feinreglern in vielen Fällen, z. B. bei
der Entmagnetisierung sehr schwacher Stromwandler, zu grob ist. Außerdem sind diese
bekannten Entmagnetisierungsverfahren sehr zeitraubend, insbesondere wenn, wie üblich,
die Regelung des Entmagnetisierungsstromes von Hand erfolgt. In diesem Falle ist
man gezwungen, die Stromwandler, deren Eisenkern entmagnetisiert werden soll, jedesmal
fest anzuschließen, d. h. die Klemmschrauben anzuziehen, da zur Verstellung der
Regelwiderstände bzw. der Regeltransformatoren mindestens eine
Hand,
bei Grob- oder Feinregelung sogar beide Hände benötigt werden.
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Es ist ferner auch bekanntgeworden, den Eisenkern von Stromwandlern
mittels eines Wechselstromgenerators zu entmagnetisieren, dessen Strom durch Auslaufenlassen
der Maschine stetig bis auf den Wert Null abgeschwächt wird. Dieses Verfahren ist
naturgemäß sehr zeitraubend.
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Die Erfindung betrifft ein Kurzzeit-Verfahren zum Entmagnetisieren
von Eisen- und Stahlkörpern, insbesondere des Eisenkernes von Stromwandlern, mittels
eines Wechselstromgenerators. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß bei einem
solchen Verfahren erfindungsgemäß die Erregerwicklung des Generators unmittelbar
nach dem Anschalten der Magnetisierungswicklung an die Klemmen des Generators eingeschaltet,
sodann hochgeregelt und alsbald beim Erreichen einer bestimmten, zweckentsprechend
zu wählenden Stärke des Stromes in der Magnetisierungswicklung wieder abgeschaltet
wird, so daß die Generatorspannung und mit ihr der Strom in der Magnetisierungswicklung
gemäß dem Abklingen des Erregerfeldes in kurzer Zeit stetig absinkt, und daß endlich
die Magnetisierungswicklung beim Unterschreiten eines bestimmten Wertes der Generatorspannung
von den Klemmen des Generators abgeschaltet wird. Das Verfahren gemäß der Erfindung
hat gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, daß einmal die Kontinuität der
Verringerung des Entmagnetisierungswechselstromes von Halbwelle zu Halbwelle wesentlich
besser ist als bei irgendwelchen Widerstandsregelungen, bei denen die Stufung des
verwendbaren Regelwiderstandes sich störend bemerkbar macht; andererseits wird der
bei den bekannten Verfahren erheblich störende Zeitverlust durch die Erfindung vermieden,
so daß die Entmagnetisierung in Bruchteilen einer Sekunde vorgenommen werden kann.
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Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird vorzugsweise so ausgebildet, daß der Erregerwicklung des Generators ein Widerstand
oder ein Gleichrichter parallel geschaltet ist, welcher mit der Erregerwicklung
einen Ausgleichstromkreis für die Erregerfeldenergie nach dem Abschalten der Erregerspannungsquelle
bildet. Der Generator hat zweckmäßig außer der Erregerwicklung noch eine das remanente
Feld nach Abschaltung der Erregerwicklung aufhebende Gegenerregerwicklung. Zur Aufhebung
des remanenten Feldes kann eine die Erregerwicklung des Generators nach Abschalten
der Erregerquelle iln entgegengesetzten Sinne wie diese erregende Hilfsspannungsquelle
vorgesehen sein. Das Abschalten der Erregerspannungsquelle erfolgt zweckmäßig mittels
eines von dem in der Magnetisnerungswicklung fließenden Strom beeinflußt-en Relais,
während das Abschalten der Magnetisierungswicklwng mittels eines an die Klemmen
des Generators angeschlossenen Nullspannungsrelais erfolgen kann.
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In den Abbildungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele für Einrichtungen
zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. In
Abb. i ist mit i i ein Wechselstromgenerator bezeichnet, der von einem nicht dargestellten
Elektromotor angetrieben wird. Seine Erregerwicklung 12 ist über einen Schalter
13 an die Erregerspannungsquelle 14 anschließbar. Parallel zu der Erregerwicklung
liegt ein Widerstand 15. An die Klemmen des Generators ii wird über einen doppelpoligen
Schalter 16 die Magnetisierungswicklung angeschlossen, welche den zu entmagnetisierenden
Eisenkörper umgibt. In dem dargestellten Beispiel ist der zu entmagnetisierende
Eisenkörper der Eisenkern eines Stromwandlers 17, dessen Sekundärwicklung als Magnetisierungswicklung
zur Entmagnetisierung über den Schalter 16 an die Generatorklemmen angeschlossen
wird. Im Zuge der Magnetisierungswicklung, d. h. also in dem dargestellten Beispiel
der Sekundärwicklung des Stromwandlers 17, liegt die Auslösespule 18 des Schalters
13. Parallel zur Sekundärwicklung des Stromwandlers ist ein :\Tullspannungsrelais
i9 angeordnet, welches die Auslösespule 2o des Schalters r6 steuert.
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Die Entmagnetisierung geht nun in folgender Weise vor sich: Nachdem
der Generator in Betrieb gesetzt worden ist, wird zunächst der Schalter 16 geschlossen
und damit die Sekundärwicklung des Stromwandlers 17 mit den Klemmen des Generators
verbunden. Dann wird z. B. mittels eines Druckknopfes der Schalter 13 geschlossen
und damit die Erregerwicklung 12 an die Erregerspannungsquelle 14 angeschlossen.
Der vom Generator erzeugte, die Sekundärwicklung des Stromwandlers 17 durchfließende
Magnetisierungsstrom steigt infolgedessen in kurzer Zeit an, bis eine gewisse Magnetisierungsstromstärke
erreicht ist, bei welcher die Auslösespule 18 den Schalter 13 öffnet. Die Auslösestromstärke
der Spule 18 des Schalters 13 ist zweckmäßig entsprechend dem zu entmagnetisierenden
Prüfling einstellbar. Wenn der Schalter 13 geöffnet und damit die Erregerwicklung
12 von der Erregerspannungsquelle 14 abgeschaltet wird, verschiebt sich das Feld
des Generators i i nicht sprungartig, sondern die Feldenergie gleicht sich in dem
durch die Erregerwicklung i2 und dem ihr parallel geschalteten Widerstand 15 gebildeten
Stromkreis aus, und zwar wird in diesem Kreis ein nach einer e-Funktion abnehmender
Strom fließen, mit dem auch die Luftspaltmagnetisierung des Feldes Hand in Hand
abnimmt. Ebenso nimmt auch die EMK des Generators i i und damit die Größe des die
Sekundärwicklung des Stromwandlers 17 durchfließenden Magnetisierungsstromes ab.
Wenn die Klemmenspannung des Generators einen genügend kleinen Wert angenommen hat,
öffnet das Nullspannungsrelais i9 mittels der Auslösespule 2o den Schalter 16. Nunmehr
ist der Entmagnetisierungsvorgang beendet.
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Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß der Schalter 13 durch
die Auslösespule i8 erst dann geöffnet wird, wenn eine bestimmte Stromstärke eine
gewisse Zeit lang die Sekundärwicklung des Stromwandlers 17, also die Magnetisierungswicklung
des
Prüflings, durchflossen hat. Damit hätte man nämlich gleich die Windungsprobe des
Stromwandlers 17 durchgeführt. In diesem Falle ist es notwendig, durch geeignete
Mittel dafür zu sorgen, daß die Magnetisierungsstromstärke nur bis zu dem gewünschten,
an der Auslösespule 18 eingestellten Wert ansteigt, diesen aber nicht überschreitet.
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An Stelle des Widerstandes 15 kann der Erregerwicklung 12 des Generators
auch ein Gleichrichter parallel geschaltet werden. Die Abb. 2 zeigt die Schaltung
der Erregerwicklung für diesen Fall. Der Gleichrichter besteht beispielsweise aus
mehreren Trockengleichrichter-Elementen 21. Nach Abschalten der Erregerspannungsquelle
14 durch Öffnen des Schalters 13 gleicht sich die Erregerfeldenergie in dem durch
die Erregerwicklung und den Gleichrichter 21 gebildeten Kreis aus.
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In den meisten Fällen wird sich zeigen, daß die Klemmenspannung im
Generator nach Abschalten der Erregerwicklung 12 nicht genügend kleine Werte annimmt,
da seine Reinanenzspannung noch zu groß ist. Es empfiehlt sich daher, wie in Abb.
3 dargestellt ist, den Generator außer der Erregerwicklung 12 noch mit einer Gegenerregerwicklung
22 zu versehen, welche nur für einen Bruchteil der Erregerenergie ausgelegt und
im umgekehrten Sinne wie die Erregerwicklung 12 gewickelt ist. Die Gegenerregerwicklung
22 bleibt beim Öffnen des Schalters 13 an der Erregerspannungsquelle 14 angeschlossen.
Auf diese Weise erreicht man, daß die Hüllkurve der Wechselspannung des Generators
nach dem Öffnen des Schalters 13 den Wert Null durchschreiten muß, so daß also durch
das Nullspannungsrelais 19 genau in dem Augenblick, in dem die Klemmenspannung des
Generators 11 und demgemäß die die Sekundärwicklung des Stromwandlers 17 durchfließende
Magnetisierungsstromstärke zu Null wird, der Schalter 16 geöffnet wird.
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Zur Aufhebung des remanenten Feldes des Generators 11 bei abgeschalteter
Erregerwicklung kann man, wie die Abb. 4 zeigt, statt einer Gegenerregerwicklung
eine Hilfsspannungsquelle 23 vorsehen, welche die Erregerwicklung 12 des Generators
nach Öffnen des Schalters 13 im entgegengesetzten Sinne wie die Erregerspannungsquelle
14 erregt. Die Hilfsspannungsquelle 23 ist wesentlich kleiner bemessen als die Erregerspannungsquelle
14, da sie ja nur für die Aufhebung des remanenten Feldes des Generators sorgen
soll. Dem Widerstand 15 in Abb.4 kann auch ein Gleichrichter 24 parallel geschaltet
sein, wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
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In der Abb. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für eine automatisch arbeitende
Entmagnetisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Der
Wechselstromgenerator ist hier mit 25 bezeichnet und wird von einem an ein Drehstromnetz
anschließbaren Elektromotor 26 angetrieben. Seine Erregerwicklung ist mit 26', seine
Gegenerregerwicklung, die zur Aufhebung des remanenten Feldes dient, mit 27 bezeichnet.
Parallel zur Erregerwicklung liegt der Widerstand 28, über den sich die Feldenergie
nach Abschalten der Erregerspannungsquelle 29 ausgleichen kann. Zum Abschalten der
Erregerwicklung 26' von der Erregerspannungsquelle29 dient ein Relais 3o, welches
von einem vom Magnetisierungsstrom durchflossenen Relais 31 gesteuert wird. Zum
Anschließen des Prüflings an den Generator 25 dient ein Relais 32, welches durch
das Kullspannungsrelais 33 gesteuert wird.
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Die Entmagnetisierung findet in folgender Weise statt: Zunächst wird
der Motorgenerator 26, 25 eingeschaltet. Darauf werden die beiden Prüfklemmen 34
und 35 oder die ihnen parallel geschalteten Prüfklemmen 34', 35', die an einem anderen
Meßplatz zugeordnet sein können, an die Sekundärklemmen des zu entmagnetisierenden
Stromwandlers angelegt. Darauf wird entweder der Druckknopf 36, der dem einen Meßplatz
angeordnet ist, oder der ihm parallel geschaltete Druckknopf 36', der dem anderen
Meßplatz zugeordnet ist, gedrückt. Dies hat zur Folge, daß der Stromkreis des Relais
32 geschlossen und damit die Sekundärwicklung des zu prüfenden Stromwandlers über
die Kontakte 37 und 38 an die Generatorklemmen angeschlossen wird. Außerdem werden
über den Kontakt 39 des Relais 32 zwei Signallampen 4o und 40' eingeschaltet, von
denen die eine dem einen, die andere dem zweiten Meßplatz zugeordnet ist. An jedem
Meßplatz ist also sofort erkennbar, ob die Entmagnetisierungsvorrichtung in Betrieb
ist oder nicht. Die Bedienung des einen, gerade nicht in Benutzung befindlichen
Meßplatzes sieht also an dem Aufleuchten der betreffenden Signallampe, daß die Entmagnetisierungsvorrichtung
im Augenblick gerade durch den anderen Meßplatz besetzt ist. Das Relais 32 schließt
bei seiner Erregung an seinem Kontakt 41 einen Selbsthaltekreis, der über den Kontakt
42 des Nullspannungsrelais 33 verläuft. Beim Drücken des Druckknopfes 36 bzw. 36'
wird außer dem Relais 32 auch das Relais 3o erregt und damit die Erregerwicklung
26' an die Erregerspannungsquelle über die Kontakte 43, 44 angeschlossen. An seinem
Kontakt 45 schließt das Relais 30 sich einen Haltekreis. Nach Loslassen des
Druckknopfes 36 bzw. 36' bleiben also die Relais 30 und 32 erregt, d. h.,
zur Inbetriebsetzung der Entmagnetisierungsvorrichtung braucht der Druckknopf 36
bzw. 36' nur kurzzeitig gedrückt zu werden. Zunächst steigt die die Sekundärwicklung
des Stromwandlers durchfließende Magnetisierungsstromstärke an, bis der gewünschte
Höchstwert erreicht ist, bei dem das Relais 31 anspricht und seinen Kontakt 46 öffnet.
Dies hat zur Folge, daß der Haltekreis des Relais 30 geöffnet und damit die
Erregerwicklung 26' von der Erregerspannungsquedle29 abgeschaltet wird. Die Entmagnetisierung
findet jetzt in der an Hand der Abb. 1 bzw. 3 beschriebenen Art und Weise statt,
bis der Mittelwert der vom Generator gelieferten Wechselspannung zu Null geworden
ist. Dann öffnet das Nullspannungsrelais 33 seinen Kontakt 42 und öffnet damit den
Haltekreis des Relais 32, so daß die Kontakte 37 bis 39 geöffnet werden. Damit ist
dieVerhindung des Prüflings mit dem Generator 25 unterbrochen, und die Signallampen
4o und 40'
erlöschen. Die Einrichtung ist somit für einen neuen
Entmagnetisierungsvorgang wieder bereit.
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Der Druckknopf 46 dient dazu, durch Überbrükken der Prüfklemmen 34
und 35 bzw. 3q.' und 35' mittels eines Widerstandes 47 ein Auslösen des Überstromrelais
31 zu erreichen, wenn der Generator 25 zu schwach ist, um bei einem großen Prüfling
eine Magnetisierungsstromstärke eines vorher bestimmten Wertes zu erreichen. Beim
Schließen des Schalters 46 fließt über den Widerstand 47 ein Strom, der ein Ansprechen
des Relais 31 und damit ein Abschalten des Prüflings vom Generator zur Folge hat.