DE973408C

DE973408C - Spannungswandler, bei dem zur Sekundaerspannung zur Beseitigung des UEbersetzungsfehlers und des Winkelfehlers Zusatzspannungen hinzugefuegt werden

Info

Publication number: DE973408C
Application number: DES24559A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Bauer; Hans Dipl-Ing Kettler; Friedrich Dipl-Ing Strobl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-08-24
Filing date: 1951-08-24
Publication date: 1960-02-11

Description

Spannungswandler, bei dem zur Sekundärspannung zur Beseitigung des Übersetzungsfehlers und des Winkelfehlers Zusatzspannungen hinzugefügt werden Wird die Beseitigung des Übersetzungsfehlers am trockenen Wandler durch Windungsabgleich der Primär- oder Sekundärseite vorgenommen, so kann, um die Isolation besonders bei Wandlern hoher Spannung nicht zu gefährden, dieser Abgleich nur bei Teilspannungen kontrolliert und festgelegt werden. Dadurch besteht die Gefahr, daß der fertige Wandler bei voller Spannung einen Abgleichfehler aufweist. Hinzu kommt, daß durch das Hineinnehmen des Isoliermittels beim Imprägnieren ebenfalls Fehlerverschiebungen vorkommen, die bei dem obenerwähnten Abgleich im trockenen Zustand nicht erfaßbar sind. Die oben angeführten Fehlerquellen werden ausgeschlossen, wenn die Beseitigung von Überset7ungs- und Winkelfehlern am fertigen Wandler bei voller Betriebsspannung durchgeführt wird. Man fügt hierbei zur Sekundärspannung außer der zur Beseitigung des Übersetzungsfehlers dienenden, mit der Sekundärspannung in Phase liegenden Zusatzspannung eine weitere Zusatzspannung zur Beseitigung des Winkelfehlers hinzu. Diese weitere Zusatzspannung ist gemäß der Erfindung eine in ihrer Größe veränderbare, von der Zusatzspannung zur Beseitigung des Übersetzungsfehlers unabhängige und unabhängig von ihrem gewählten Spannungswert stets senkrecht zur Sekundärspannung stehende Spannung.
Die zur Zeit gültige Eichanweisung für Wandler beruht zwar auf der Anwendung von ähnlichen Maßnahmen wie bei der Erfindung, sie befaßt sich aber nicht mit dem Problem der Beseitigung des Übersetzungs- und Winkelfehlers eines Spannungswandlers, sondern nur mit einer Einrichtung zur Messung dieser Fehler.
Soweit Anordnungen zur Beseitigung des übersetzungs- und Winkelfehlers bekannt sind, wird bei einigen der Sekundärspannung des diesbezüglichen Spannungswandlers nur eine einzige Spannung zugesetzt, welche nach Betrag und Phase einstellbar ist. Demzufolge lassen sich bei diesen Anordnungen niemals beide Fehler unabhängig voneinander korrigieren. Die Korrektur des einen Fehlers greift in die Korrektur des anderen Fehlers ein.
Ebenso verhält es sich bei anderen bekannten sogenannten Normalspannungs.wandlern, bei denen zur Sekundärspannung außer der zur Beseitigung des Übersetzungsfehlers dienenden, mit der Sekundärspannung in Phase liegenden Zusatzspannung eine weitere Zusatzspannung zur Beseitigung des Winkelfehlers hinzugefügt wird. Hier wird die zur Beseitigung des Winkelfehlers erforderliche Spannung einem Spannungsteiler aus einem regelbaren ohmschen Widerstand und einer regelbaren Drossel entnommen., so daß sich diese Spannung, da die Drossel nicht verlustlos ist, aus zwei Komponenten zusammensetzt, von denen eine in Phase mit der Sekundärspannung ist und damit auch den Übersetzungsfehler bei der Einstellung dieser Zusatzspairnung unerwünscht verändert.
Der Abgleich eines Wandlers ist also bei diesen bekannten Anordnungen nur in iterativen Schritten 7u erreichen, so daß zum Abgleich eine Vielzahl von Schritten erforderlich ist. Ein endgültiger Abgleich in zwei Schritten, wie es gemäß der Erfindung möglich ist, ist bei den bekannten Anordnungen nicht zu erreichen. Bei Serienfertigung von Wandlern wird gemäß der Erfindung eine Arbeitszeitersparnis erzielt, welche wesentlich ins Gewicht fällt, da nicht nur die reine Arbeitszeit des Prüfenden, sondern auch die Inanspruchnahme von Prüffeldeinrichtungen zu berücksichtigen ist. Im übrigen ist bei den bekannten Anordnungen weiterhin nachteilig, daß bei jedem Abgleichschritt auch der Wandlerfehler selbst geändert wird, da bei diesen auch die Bürde eine Änderung erfährt, während bei dem Wandler nach der Erfindung die Bürde unverändert bleibt.
Der wesentliche Vorteil bei dem Spannungswandler gemäß der Erfindung liegt also darin, daß die weitere Zusatzspannung eine unabhängig von ihrem gewählten Spannungswert stets senkrecht zur Sekundärspannung stehende Spannung ist und damit ein Einfluß auf die Korrektur des Übersetzungsfehlers vermieden ist.
Da Schaltungen mit den beschriebenen Fehlerverbesserungen im wesentlichen bei Normalspannungswandlern angewandt werden, bei denen fast immer die Aufgabe vorliegt, einen Wandler mit mehreren Übersetzungsverhältnissen möglichst geliau abzugleichen, besteht als besonderer Vorteil weiterhin die :Möglichkeit, auf der Sekundärwicklung zweier Hilfswandler, denen die Zusatzspannungen entnommen werden, jeweils so viel Schleifer anzuordnen, wie Übersetzuligsverhältnisse zu korrigieren sind, während bei den bisher bekannten Normalspannungswandlern diese Möglichkeit nur für die Abgleichung des Übersetzungsfehlers gegeben ist, während für die Abgleichung des Fehlwinkels so viel, z. B. mit veränderbarem Widerstand und veränderbarer Drossel, ausge= rüstete Kreise vorzusehen sind, wie Übersetzungsverhältnisse zu korrigieren sind.
Zum Abgleich des erfindungsgemäßen Spannungswandlers wird man eine Einrichtung verwenden, bestehend aus einer an die Primär- oder Sekundärseite des Wandlers angeschlossenen Zusatzschaltung, mittels der die zusätzlichen Spannungen dem Wandler zum Fehlerabgleich zugefügt werden. Diese Zusatzschaltung wird beispielsweise aus Kapazitäten, ohmschen Widerständen und Induktivitäten oder Teilen davon in geeigneter Weise zusammengesetzt.
Man kann für den Abgleich des Spannungswandlers nach der Erfindung Zusatzspannungen anwenden, die in einem festen Verhältnis -zu der zu beeinflussenden Wandlerspannung einjustiert werden. Vielfach ist es jedoch erwünscht, daß die Zusatzspannungen in irgendeine andere Abhängig-]zeit zur Hauptspannung gebracht werden, um die Spannungs- und Lastabhängigkeit der Fehler günstig beeinflussen zu können. Das kann man beispielsweise dadurch erreichen, daß man den oder einzelnen Teilen der Zusatzschaltung, also beispielsweise den Drosseln oder den Widerständen der Zusatzschaltung oder beiden, eine Charakteristik gibt, die abhängig von der Primärspannung eine Beeinflussung, vorzugsweise eine Nivellierung der Fehlerkurve, hervorruft.
Um in der Kunstschaltung die senkrecht zur Hauptspannung stehende Komponente zu erzielen, kann man beispielsweise bevorzugt zwei RC- bzw. RL-Glieder anwenden. Die zum Fehlerabgleich erforderlichen Zusatzspannungen können nach der Erfindung auch aus Sekundärw icklun:gen von Zusatzwandlern entnommen werden.
Man kann die Erfindung bei Normalwandlern und Spannungswandlern für hohe Spannungen anwenden. Auch bei Kaskadenwandlern hat die Erlllldung besondere Bedeutung. In diesem Falle kann inan vorzugsweise so vorgehen, daß jede Stufe der Kaskade zum Abgleich eine besondere Zusatzschaltung erhält. Es ist aber auch möglich, die für den Abgleich notwendige Zusatzschaltung bei einer Kaskade nur am Basisglied anzuwenden. In manchen Fällen wird bei Kaskadenwandlern außer den den einzelnen Stufen der Kaskade zugeordneten Zusatzschaltungen noch eine weitere Zusatzschaltung am Basisglied notwendig sein zum Abgleich der mit den übrigen Zusatzschaltungen noch nicht erfaßbaren Fehler. Wenn man in jeder Stufe einer Kaskade Zusatzschaltungen nach der Erfindung vorsieht, hat man den Vorteil, daß jede Stufe als abgeglichene Einheit für sich wahlweise verwendet werden kann.
Von besonderer Bedeutung ist es auch, daß man bei den Abgleichschaltungen nach der Erfindung die einzelnen Teile der Kunstschaltungen so bemessen kann, daß die Belastungsfehler ebenfalls beeinflußt, vorzugsweise verkleinert werden.
In den Fig. i und 2 sind zwei Ausführungsheispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. i ist mit i die Primärseite und mit z die Sekundärseite des abzugleichenden Wandlers bezeichnet. Die Zusatzschaltung besteht aus dem Widerstand 3, der Induktivität d. und den Zusatzwandlern 5 und 6. Der Zusatzwandler 5 liegt mit seiner Primärwicklung 7 an der Sekundärspannung der Wicklung 2 des abzugleichenden Wandlers. An seiner Sekundärseite 8 kann die Zusatzspannung entnommen werden, die in Phase mit der abzugleichenden Spannung der Wicklung 2 steht und damit zur Korrektur des Übersetzungsfehlers benutzt wird. Der Wandler 6 ist mit seiner Primärwicklung 9 einerseits an eine Anzapfung der Wicklung 7 des Wandlers 5 und andererseits an die Verbindung zum Widerstand 3 und der Drossel 4. angeschlossen.
In Fig. i a ist das Vektordiagramm für diese Schaltung dargestellt. Die Strecke io stellt die Sekundärspannung an der Wicklung 2 dar und zugleich die Primärspannung an der Wicklung 7 des Wandlers 5. Die Strecke i i ist der Spannungsabfall am Widerstand 3 und 12 der Spannungsabfall an der Drossel 4.. Die Senkrechte 13 ist dann die Spannung, die an der Primärwicklung 9 des Wandlers 6 liegt. Diese steht also senkrecht auf der Sekundärspannung io des abzugleichenden Wandlers. Die Sekundärwicklung 14 des Wandlers 6 gestattet, auf diese Weise Zusatzspannungen zu entnehmen, die senkrecht auf der Sekundärspannung des Hauptwandlers .stehen und zur Korrektur des Winkelfehlers benutzt werden können. Das Diagramm ist für den Fall gezeichnet, daß die Strecken i i und 12 gleich groß sind.
In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Soweit die Einzelteile mit denen in Fig. i übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. In dieser Schaltung ist gezeigt, wie man mit zwei RL-Gliedern die um 9o° zur Sekundärspannung verschobene Zusatzspannung gewinnen kann. Mit 3 und ¢ ist, wie bereits in Fig. i, das erste RL-Glied bezeichnet. Bei dem in Fig. 2 a dargestellten Vektordiagramm dieser Schaltung sind mit io die Sekundärspannung des Hauptwandlers und mit ii und 12 die Spannungsabgriffe am Widerstand 3 und der Drossel .1 bezeichnet. Über der Drossel d. ist hier das zweite RL -Glied aufgebaut, bestehend aus dein Widerstand 15 und der Drossel 16. Diesen Teilen der Zusatzschaltung entsprechen im Vektorbild die Spannungen 18 und i9. An der Drossel 16 wird mit der Spannung i9 die gewünschte go°-Phasenverschiebung gegenüber der Sekundärspaarnung io des Hauptwandlers erreicht. An der Sekundärwicklung 17 der Drossel kann beispielsweise die um 9o° gegen die Sekundärspannung versetzte Zusatzspannung zur Beeinflussung des Winkelfehlers entnommen werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sie kann beispielsweise auch bei kapazitiven Spannungswandlern angewendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Spannungswandler, bei dem zur Sekundärspannung außer der zur Beseitigung des Übersetzungsfehlers dienenden, mit der Sekundärspannung in Phase liegenden Zusatzspannung eine weitere Zusatzspannung zur Beseitigung des Winkelfehlers hinzugefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Zusatzspannung eine in ihrer Größe veränderbare, von der Zusatzspannung zur Beseitigung des Übersetzungsfehlers unabhängige und unabhängig von ihrem gewählten Spannungswert stets senkrecht zur Sekundärspannung stehende Spannung ist.
2. Spannungswandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an die Primär- oder Sekundärseite des Wandlers eine Zusatzschaltung angeschlossen ist, mittels der die zusätzlichen Spannungen zum Fehlerabgleich zugefügt werden.
3. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschaltung aus Kapazitäten, ohmschen Widerständen und Induktivitäten zusammengesetzt ist. .4.. Spannungswandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den oder einzelnen Teilen der Zusatzschaltung eine Charakteristik gibt, die abhängig von der Primärspannung eine Beeinflussung, vorzugsweise eine Nivellierung der Fehlerkurve, hervorruft. 5. Spannungswandler nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die senkrecht zur Hauptspannung stehende Spannungskomponente RC- bzw. RL-Glieder angewendet werden. 6. Spannungswandler nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzspannungen aus Sekundärwicklungen von Zusatztransformatoren entnommen werden. 7. Spannungswandler nach Anspruch i oder 2 für Kaskadenschaltungen von Wandlern, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Stufe der Kaskade eine besondere Zusatzschaltung vorgesehen ist. B. Spannungswandler nach Anspruch i oder 2 für Kaskadenschaltungen von Wandlern, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschaltung nur am Basisglied vorgesehen ist. 9. Spannungswandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß außer den jeder Stufe zugeordneten besonderen Zusatzschaltungen noch eine weitere Zusatzschaltung am Basisglied zum Abgleich der mit den übrigen Zusatzschaltungen noch nicht erfaßbaren Fehler vorgesehen ist. io. Spannungswandler nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teile der Kunstschaltungen so bemessen sind, daß die Belastungsfehler ebenfalls beeinfiußt, vorzugsweise verkleinert werden. i i. Spannungswandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen kapazitiven Spannungswandler handelt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 450 028, 5o6658, 658 954, 697 333, 739 425; französische Patentschrift Nr. 713 019; deutsche Patentanmeldung S 14311z VIII c/21 e (bekanntgemacht am 13.5. 1943) ; AEG-Liste »Spannungswandler« Ns/V 1I a, Oktober 1938/Februar 194o, S. :2i und 23; »Eichanweisung«. Besondere Vorschriften XV, Meßgeräte für Elektrizität, Entwurf vom i. 9. 195o, Physikalisch-Technische Anstalt zu Braunschweig, S. 52 bis 54; Bödefeld und Sequenz, »Elektrische Maschinen«, 4. Auflage, Springer-Verlag, Wien, 1949, S. 9i; »Auszüge deutscher Patentanmeldungen« Bd.
4, Elektrotechnik III, 1. i 1. 1948, S. 640. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 755 72o, 925 365, 9:37 717-