DE364204C - Measuring transformer - Google Patents

Description

Meßtransformator. Die gebräuchlichen Transformatoren für- elektrische Meßinstrumente haben in der Regel den Nachteil, daß die Phasenverschiebung zwischen dem Primärstrom und dem- Sekundärstrom von 18o' abweicht, und diese Abweichung ändert sich mit der Belastung und der Reaktanz des Sekundärstromkreises. Mit diesen Größen ändert sich auch das Transformationsverhältnis.Measuring transformer. The most common transformers for-electrical Measuring instruments usually have the disadvantage that the phase shift between the primary current and the secondary current deviates from 18o ', and this deviation changes deal with the load and reactance of the secondary circuit. With these sizes the transformation ratio also changes.

Diese übelstände rühren her von der Reluktanz, den Änderungen derselben, der Hysteresis im magnetischen Stromkreis, dem Wid#,#rstand und der Selbstinduktion des Sekundär-Icreises.These evils are due to the reluctance, the changes in the same, the hysteresis in the magnetic circuit, the resistance and the self-induction of the secondary circuit.

Die Änderungen des Transformationsverhältnisses und der Phasenverschiebung hängen besonders von den Änderungen der Reluktanz des magnetischen Stromkreises ab. Die Reaktanz desSekundärkreises hat aber um so weniger Einfluß auf die Fehler, je schwächer die Reluktanz des Magnetkreises ist. Es ist also wichtig, daß in den Meßtransformatoren die Reluktanz des Magnetkreises so schwach wie möglich gemacht und daß die Änderungen dieser Reluktanz mit der Belastung ebenfalls so schwach wie möglich werden.The changes in the transformation ratio and the phase shift depend particularly on the changes in the reluctance of the magnetic circuit. The reactance of the secondary circuit, however, has less influence on the error, the weaker the reluctance of the magnetic circuit. It is therefore important that in the measuring transformers the reluctance of the magnetic circuit is made as weak as possible and that the changes in this reluctance with the load also become as weak as possible.

Der magnetische Fluß ist ü-n wesentlichen proportional dem Sekundärstrom und dem Widerstand im Sekundärkreis. Er ändert sich demgemäß mit der Belastung von Null bis zum Maximum. Aus Zweckmäßigkeitsgründen ist man dazu übergegangen, für die Transformatoren einen solchen Querschnitt des Magnetkreises anzunehmen, daß die Induktion sich mit der Belastung von Null bis ungefähr 5oo Gauß ändert.The magnetic flux is essentially proportional to the secondary current and the resistance in the secondary circuit. It changes accordingly with the load of Zero to the maximum. For reasons of expediency, it has been switched to for the transformers assume such a cross-section of the magnetic circuit that the induction changes with loading from zero to about 500 Gauss.

Abb. i der Zeichnung stellt die Permeabiliatätskurve als Funktion der Induktion dar. Es ist ersichtlich, daß bei schwacher Induktion die Perineabilität sehr veränderbar ist und von ungefähr 400 für den PunktA auf ungefähr i:2oo für den PunktB ansteigt. Die schwache Induktion und demgemäß auch geringe Permeabilität und die Änderung der letzteren vom einfachen zum dreifachen Betrag sind die Ursache der Fehler in allen Meßtransformatoren.Fig. I of the drawing shows the permeability curve as a function of induction. It can be seen that with weak induction the Perineability is very changeable and from about 400 for point A to about i: 2oo for the point B increases. The weak induction and, accordingly, also low permeability and the change in the latter from single to triple amount is the cause the error in all measuring transformers.

Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand, diese Fehler bis zu einem sehr hohen Grade zu verkleinern. Sie besteht darin, die in Abb. 2 der Zeichnung dargestellte Anordnung zu treffen: In einem Transformator mit doppeltem Magnetkreis, einem ersten Kreis A B C D und einem zweiten Kreis E F G H, sind die Pripiärwicklung P, P, und die Sekundärwickliin#i üSireinandergewickelt und umgeben den Teil A B des ersten Magnetkreises# und den Teil E F )deszweitenMagnetkreises. AufbeidenMagnetkreisen ordnet man nun nac-W-der- -Erfindung eine Wicklung 1# K, an, die so gewählt ist, daß sie in den Teilen A B und E F gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Magnetflüsse hervorruft, wie durch die Pfeile angedeutet.It is an object of the present invention to reduce these errors to a very high degree. It consists of making the arrangement shown in Fig. 2 of the drawing: In a transformer with a double magnetic circuit, a first circuit A B CD and a second circuit E F G H, the primary winding P, P, and the secondary winding # i üWound around each other and surround the part A B of the first magnetic circuit # and the part E F ) of the second magnetic circuit. According to the invention, a winding 1 # K, is arranged on both magnetic circuits, which is chosen so that it causes the same but oppositely directed magnetic fluxes in parts A B and E F, as indicated by the arrows.

Die Wicklung I)i 1#, wird von einem solchen Strom durchflossen, daß der erzeugte Magnetv fluß dem Maximum der Permeabilität entspricht. '#,'Di#ser Strom muß eine Frequenz besitzen, die #wenigstens gleich ist derjenigen des Stromes, ,der den Primär- und Sekundärkreis durckfließt.The winding I) i 1 # is traversed by such a current that the generated magnetic flux corresponds to the maximum permeability. '#,' This current must have a frequency # at least equal to that of the current,, der flows through the primary and secondary circuit.

Die Wirkungsweise ist folgende: Die Wicklung K K, erzeugt in den Teilen A B und E F zwei entgegengesetzte Magnetflüsse, deren Wirkung auf die Sekundärwicklung des Transformators gleich Null ist. Wenn die Primärwicklung von einem Strom durchflossen wird, so addiert sich der dadurch hervorgerufene Magnetfluß mit demjenigen des einen Zweiges und subtrahiert sich von demjenigen des andern Zweiges, so daß der mittlere Magnetfluß und demgemäß die Permeabilitätskonstante unveränderlich bleiben. Wenn kein Strom durch die Wicklung K K, fließt, ist die Wirkungsweise dieselbe wie bei einem gewöhnlichen Transformator, wenn sie aber durchflossen wird von einem Wechselstrom von derselben Frequenz oder von einer höheren Frequenz und von beliebiger Phase, und wenn man diesen Strom so lange steigert, bis man einen Magnetfluß erhält, der dem Maximum der Permeabilität des magnetischen Stromkreises gleichkommt, erhält man einen Transformator, dessen Reluktanz sehr schwach und konstant ist, denn er kommt zwischen den Punkten C D zur Wirkung anstatt zwischen den Punkten A B, wie es der Fall bei dem gewöhnlichen Transformator ist (Abb. i).The mode of operation is as follows: The winding KK generates two opposing magnetic fluxes in parts A B and E F , the effect of which on the secondary winding of the transformer is zero. When a current flows through the primary winding, the magnetic flux produced thereby adds to that of one branch and subtracts from that of the other branch, so that the mean magnetic flux and accordingly the permeability constant remain unchanged. If there is no current flowing through the winding KK, the mode of operation is the same as that of an ordinary transformer, but if it is flowed through by an alternating current of the same frequency or of a higher frequency and of any phase, and if this current is increased for so long, until one obtains a magnetic flux equal to the maximum permeability of the magnetic circuit, one obtains a transformer whose reluctance is very weak and constant, because it acts between points CD instead of between points A B, as is the case with the ordinary transformer (Fig. i).

Wenn man nicht über eine Hilfsstromquelle zur Spelsung der Wicklung E K, verfügt, so kann man diese in Reihe mit der Primärwicklung oder mit der Sekundärwicklun-- schalten. In diesem Fall ist dfe--Wii'k-u-nds-w-e-il#je -zwär---ji#Wäsungünstiger, da die Wicklung zwischen den Punkten A und D zur Wirkung gelangt. Die Permeabilität ist bei gleicher Belastung aber immerhin größer als in den gewöhnlichen Transformatoren.If you do not have an auxiliary power source for flushing the winding E K, you can connect it in series with the primary winding or with the secondary winding. In this case dfe - Wii'k-u-nds-we-il # je -zwär --- ji # is less favorable because the winding between points A and D takes effect. With the same load, the permeability is at least greater than in conventional transformers.

Natürlich können die beiden Magnetkreise A B C D und E F G H, anstatt wie in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel, in einer und derselben Ebene nebeneinander zu liegen, im beliebigen Winkel zueinander stehen oder auch aufeinander liegen, vorausgesetzt, daß sie magnetisch voneinander isoliert sind.Of course, the two magnetic circuits A B CD and E F G H, instead of lying next to one another in one and the same plane as in the illustrated embodiment, can be at any angle to one another or also lie one on top of the other, provided that they are magnetically isolated from one another.

Wenn die beiden Magnetkreise nicht getrenht wären, wäre die Wirkung der Wicklung K 1#, ein wenig vermindert; ihr Einfluß würde sich darauf beschränken, einen Magnetfluß D H G C zu erzeugen, der den Mittelsteg nicht durchfließen würde. Die Permeabilität würde also nur in dem Kreis vermehrt werden, der von dem Hilfsfluß durchflossen wird, d. h. um ungefähr 2/, des Magnetstromkreises.If the two magnetic circuits were not separated, the effect of the winding K 1 # would be slightly reduced; their influence would be limited to generating a magnetic flux D H G C which would not flow through the central web. The permeability would therefore only be increased in the circle through which the auxiliary flow flows, i.e. H. at about 2 /, of the magnetic circuit.

Es versteht sich von selbst, daß die angegebene Methode zur Verminderung der Änderungen der Reluktanz des Magnetstromkreises und zur Abschwächung dieser Reluktanz - eine Methode, die vorstehend für den Fall beschrieben worden ist, daß die Primär- und Sekundärwicklung beide auf dem Mittelsteg des Transformatorkreises angeordnet sind - auch Anwendung finden kann, wenn die Primärwicklung auf dem Mittelsteg, die Sekundärwicklung aber auf den beiden Außenstegen angebracht ist. Es genügt, daß die Hilfswicklung in beiden Zweigen entgegengesetzte Flüsse hervorruft, die proportional sind den Windungszahlen der Sekundärwicklung, und deren einer im gleichen Sinne, deren anderer in entgegengesetztem Sinne mit dem entsprechenden Primärfluß wirkt, d. h. so, daß ihre Wirkungen auf die Sekundärwicklung sich aufheben.It goes without saying that the method indicated for reducing the changes in the reluctance of the magnetic circuit and for weakening this reluctance - a method which has been described above for the case that the primary and secondary windings are both arranged on the center bar of the transformer circuit - Can also be used if the primary winding is attached to the central web, but the secondary winding is attached to the two outer webs. It is sufficient that the auxiliary winding produces opposite fluxes in both branches, which are proportional to the number of turns of the secondary winding, and one of them in the same sense, the other one acts in the opposite sense with the corresponding primary flux, i.e. H. so that their effects on the secondary winding cancel each other out.

Claims (1)

PATENT-ANSFRUCH: Meßtransformator, gekennzeichnet durch die Anordnung einer von einem Wechselstrom gespeisten Zusatzwicklung, die entweder einen die Sekundärwicklung überhaupt nicht durchfließenden Magnetfluß oder zwei gleiche, aber auf die Sekundärwicklung entgegengesetzt wirkende Magnetflüsse erzeugt, in der Weise, daß die Induktion in dem gesamten Magnetkreise oder in einem Teil desselben vermehrt und auf einen Bereich gebracht wird, in dem sie bei allen Be- i lastungen praktisch unverändert bleibt.PATENT REQUEST: Measuring transformer, characterized by the arrangement an additional winding fed by an alternating current, either one of which is the secondary winding Magnetic flux not flowing through at all or two of the same, but on the secondary winding oppositely acting magnetic fluxes generated in such a way that the induction in the entire magnetic circuit or in a part of it increased and on one area in which it remains practically unchanged under all loads.