DE657739C - Einrichtung zur Erhoehung der Messgenauigkeit von Wechselstromeinrichtungen, insbesondere bei Induktionszaehlern und Stromwandlern - Google Patents

Einrichtung zur Erhoehung der Messgenauigkeit von Wechselstromeinrichtungen, insbesondere bei Induktionszaehlern und Stromwandlern

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DE657739C
DE657739C DEA57459D DEA0057459D DE657739C DE 657739 C DE657739 C DE 657739C DE A57459 D DEA57459 D DE A57459D DE A0057459 D DEA0057459 D DE A0057459D DE 657739 C DE657739 C DE 657739C
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R11/00Electromechanical arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. of consumption
    • G01R11/36Induction meters, e.g. Ferraris meters

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Einrichtung zur Erhöhung der Meßgenauigkeit von Wechselstromeinrichtungen, insbesondere bei Induktionszählern und Stromwandlern Bei Induktionszählern verläuft die Fehlerkurve bekanntlich so, daß im Bereich kleiner und großer Lasten negative Fehler auftreten. Bei kleiner Belastung wird dieser Fehler im wesentlichen durch Reibungswiderstände, bei großer Belastung durch die Eigenbremsung der Triebfelder verursacht. Der auf Reibungswiderstände zurückzuführende Fehler kann durch Hilfstriebmomente zum Teil ausgeglichen werden; völlig läßt sich der Einfluß dieser Fehlerquelle aber nicht beseitigen, da durch den entgegengerichteten Charakter des Hilfstriebmomentes eine Verlagerung des Fehlers von der negativen nach der positiven Seite erfolgt. Bei kleiner Belastung ist auch die verschiedene Magnetisierbarkeit des Eisens von Einfluß auf die Fehlerkurve des Zählers.
  • Es ist bereits bekannt; z. B. bei Wandlern, Hilfskerne anzuordnen. Dasselbe wurde für Induktionsmeßgeräte vorgeschlagen. Bei der letzteren bekannten Ausführung kam es darauf an, zur Erhöhung der Meßgenauigkeit bei geringer Belastung ein Korrektionsfeld wirksam werden zu lassen. Dies wurde insbesondere durch sich schnell sättigende magnetische Nebenschlüsse, Polverbreiterungen usw. verursacht. Die Anwendung eines Hilfskerns ist umständlich und teuer, sie bedingt einen erhöhten Eigenverbrauch, außerdem beansprucht der Hilfskern viel Raum. Nebenschlüsse, Polansatzbleche usw. stören und verzerren das wirksame Feld, bewirken Streuungen, wechselnde Verlagerungen des Feldes und wirken auch ungünstig auf die Abgleichung eines Meßwerkes ein. Ferner ist der Aufbau einer derartigen Einrichtung schwierig, Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie bezweckt in einfacher Weise eine Verbesserung der Fehlerkurve, insbesondere bei kleiner Belastung, wobei die Kurve so gestreckt werden soll, daß die auftretenden Fehlerquellen in weitem Umfange beseitigt werden. Angestrebt wird, daß der magnetische Pfad für den Triebfluß, insbesondere den Stromfluß, so ausgelegt wird, daß der Anstieg des magnetischen Flusses so beeinflußt wird, daß ein möglichst proportionales Anwachsen des magnetischen Flusses mit dem Strom erreicht wird. Ermöglicht wird dies dadurch, daß das Triebeisen aus zwei Blechsorten mit voneinander verschiedener Permeabilität aufgebaut wird, und zwar werden Bleche mit hoher Anfangspermeahilität, insbesondere eine Nickel-Eisen-Legierung, und hoher Endpermeabilität in richtigem Verhältnis zusammengefügt. Es entsteht auf diese Weise eine resultierende Perineabilität und damit Induktion oder Fluß, welcher durch entsprechende Bemessung der Kraftflußpfade in das gewünschte Verhältnis zu der erregenden Stromstärke. (- Feld H) gebracht werden kann.
  • Dieses Verhältnis wird dann am günstigsten sein, wenn der Verlauf des durch, die verbesserte Magnetisierbarkeit des Stromeisens verringerten Stromflußfehlers (d.li. des durch die verschieden große Magnetisierbarkeit des Stromeisens bedingten Fehlers) mit gleicher oder ähnlicher Charakteristik aber spiegelbildlich wie der durch die Spannungshilfskraft hervorgerufene Gang des Zählers ist. Da ersterer dann ein Spiegelbild des letzteren ist, so muß der resultierende Fehler annähernd in einer geraden Linie verlaufen, so daß durch entsprechende Eichung des Zählers eine auch bei geringerer Last fast völlig .gestreckte Fehlerkurve erzielt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist aber nicht allein für Induktionszähler. verwendbar, sondern allgemein für Wechselstromgeräte, bei denen ein hoher Grad von Genauigkeit verlangt wird, ein Anwendungsgebiet der Erfindung ist daher z. B. bei Meßwandlern gegeben, aber auch bei anzeigenden Geräten, Relais usw. Die Erfindung gestattet, die Perineabilität des bei diesen Wechselströingerätzn verwendeten Kerns so zu verändern, daß eine gewünschte Permeabilitätscharakteristik in dem Bereich der Flußdichte erhalten wird, in dem die Apparate normaler Weise arbeiten. Dadurch können die Schwierigkeiten und Fehler, die durch die Veränderlichkeit der Permeabilität entstehen, verringert oder vollständig beseitigt werden. Es ist im übrigen bekannt, durch Zusammensetzung von in der Achsrichtung aufeinandergelegten Einzelmagnetkernen einen Mischkern aufzubauen, der eine resultierende Permeabilität aufweist.
  • Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung zur Erhöhung der Meßgenauigkeit von W echselstromeinrichtungen, insbesondere bei Induktionszählern und Stromwandlern, bei der ein aus parallel zur Flußrichtung angeordneten Blechen verschiedener Permeabilität zusammengesetzter Eisenkern benutzt wird, und besteht darin, daß ein Teil der Bleche aus einer Legierung mit hoher Anfangspermeabilität, z. B. einer Nickel-Eisen-Legierung, der andere Teil aus einer Siliziumlegierung, insbesondere Siliziumstahl, besteht. Sie ermöglicht die Anwendung der Mischkerne bei aus Blechen geschichteten Zähler-und Stromwandlereisen.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. i zeigt eine Meßanlage, bestehend aus einem Wandler und einem Zähler. Abb. 2 zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung in Anwendung auf das Stromeisen des in Abb. i dargestellten Zählers. Abb.3 zeigt Permeabilitätskurven verschiedener Materialien.
  • In Abb. i ist mit io ein Stromkreis bezeichnet, i i ist das Spannungseisen des Zählers, 13 das Stromeisen. Die Stromwicklung 14 ist an den Stromwandler 18 angeschlossen. Der Anker des Zählers ist mit 15, der Bremsmagnet mit 16 bezeichnet. Eine Ausführung des Stromkerns, der ein vorzugsweise nach einer hyperbolischen Kurve verlaufendes Verhältnis von Stromfluß zu Strom ergibt, wie es erforderlich ist, um den bei kleinen Lasten des Zählers auftretenden Fehler zu kompensieren,. ist in Abb. 2 dargestellt. Dabei ist der Kern teilweise aus Blechen von gewöhnlichem Siliziumstahl und teilweise aus Blechen eines Materials zusammengesetzt, das eine wesentlich höhere Anfangspermeabilität als Siliziumstahl besitzt. Würde man den gesamten Magnetkreis aus einer Legierung mit hoher Permeabilität aufbauen, so würde der Abfall der Permeabilität bei niedrigen Induktionen so gering sein, daß der Fehler bei kleiner Belastung praktisch vermieden wäre. Die Schwierigkeit bei der Verwendung von Legierungen mit hoher Permeabilität im gesamten Magnetkreis besteht jedoch darin, daß sich diese zu schnell sättigen würden und den Verlauf der Fehlerkurve bei Überlastung ungünstig beeinflussen würden. Um den Zähler sowohl bei kleiner als auch bei normaler Last und bei Überlastungen verwenden zu können, wird ein Teil des Magnetkreises aus Siliziumstahl und ein Teil aus einem Material hoher Anfangspermeabilität hergestellt. Bei der in Abb.2 dargestellten Ausführungsform sind zwei Drittel der Lamellen aus gewöhnlichem Siliziumstahl und ein Drittel aus dem. Material mit hoher Anfangspermeabilität hergestellt. Das Verhältnis der beiden Materialien hängt jedoch im einzelnen Falle von ihren Permeabilitätscharakteristiken ab. Die Lamellen mit hoher Anfangspermeabilität werden bei einem Induktionszähler zweckmäßig zwischen den Lamellen aus Siliziumstahl angeordnet. In der Zeichnung sind nur drei Lamellen dargestellt; doch ist es selbstverständlich möglich, jede einzelne Lamelle weiter zu unterteilen.
  • Als Material zum Aufbau eines Stromkerns nach Abb.2 eignet sich eine Legierung, die aus 76 Teilen Nickel, 1¢Teilen Eisen und 8 Teilen Kupfer besteht. 2 Teile der Legierung bestehen aus Verunreinigungen, die ohne wesentlichen Einfluß auf die Wirkungsweise des Materials sind. In der Abb. 3 ist das Verhältnis der Permeabilitäit der genannten Legierung zu der Permeabilität des Siliziumstahls dargestellt, und zwar zeigt die Kurve S die Abhängigkeit der Perrneabilität von der Flußdichte des Siliziumstahls und N die entsprechende Kurve für die vorstehend beschriebene Legierung. Aus der Abb. 3 geht hervor, daß die Permeabilität der Legierung viel größer ist als die des Siliziumstahls bei kleiner Flußdichte, daß sie hingegen kleiner ist bei höherer Flußdichte. Würde der Magnetkreis zur Hälfte aus Stahl, zur Hälfte aus der Legierung hergestellt sein, so würde eine resultierende Permeabilitätskurve entstehen, die in der Zeichnung mit R bezeichnet ist. Wenn entsprechend der Abb. 2 ein Drittel des Stromeisens eines Zählers aus Blechen eines Materials mit hoher Permeabilität und zwei Drittel aus Siliziumstahlblechen hergestellt ist, ergibt sich eine resultierende Permeabilität, die einen Abfall der Fehlerkurve bei kleiner Last nicht zur Folge hat.
  • Als Material für die erfindungsgemäß anzuordnende Bleche hoher Anfangspürmeabilität eignet sich auch eine bekannte Nickel-Eisen-Legierung, die aus etwa ; 8'/2 Teilen Nickel, im iibrigen aus Eisen mit geringen Verunreinigungen besteht. Die PermeabilitätscharalC-teristik dieses Materials ist in Abb. 3 durch die Kurve P dargestellt. Bei niedriger Flußdichte hat das Material eine sehr hohe Permeabilität und sättigt sich bereits bei Flußdichten, die klein sind im Verhältnis zu dem Sättigungspunkt des Siliziumstahls.
  • Bei Anwendung der Erfindung auf einen Wandler gelten entsprechende Verhältnisse, Hierbei ist es aber nicht unbedingt erforderlich, daß die Lamellen aus Nickeleisen zwischen denen aus Siliziumstahl liegen, es genügt auch, daß sie an diesen liegen, da bei einem Wandler z. B. die Feldverteilung im Eisen nicht die entscheidende Bedeutung hat wie bei einem Induktionszähler. Wenn dann der Wandler so ausgeführt ist, daß er in dem zwischen den Punkten X und Y der Kurve R liegenden Bereich der Flußdichte arbeitet, wird der erregende Strom direkt proportional der sekundären Bürde ausfallen. Die Übersetzungs- und' Winkelfehler werden dabei nicht nur kleiner als bei einem normalen Stromwandler, sondern die Fehler werden auch über den ganzen Arbeitsbereich konstant bleiben, was einen großen Vorteil bedeutet. Ein gemäß der Erfindung ausgeführter Stromwandler kann bei Einhaltung der Genauigkeit in einem größeren Bereich der Flußdichten arbeiten. als ein gewöhnlicher Stromwandler und außerdem kleiner ausgeführt werden. Bei Verwendung eines Wandlers gemäß der Erfindung zusammen mit einem Zähler, dessen Stromeisen ebenfalls nach der Erfindung ausgeführt ist, wie dies in Abb. i dargestellt ist, ergibt sich eine besonders hohe Meßgenauigkeit.
  • Die Form der in Abb. 3 dargestellten Kurve kann durch verschiedene Wärmebehandlung der Legierungen verändert werden.
  • An Stelle der beschriebenen Kupfer-Nickel-Eisen-Legierung können auch, andere bekannte Legierungen Verwendung finden.

Claims (3)

  1. PATRNTA.NSPRtiCHR: i. Einrichtung zur Erhöhung der Meßgenauigkeit von Wechselstromeinrichtungen, insbesondere bei Induktionszählern und Stromwandlern, bei der ein aus parallel zur Flußrichtung angeordneten Blechen verschiedener Permeahilität zusammengesetzter Eisenkern benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Bleche aus einer Legierung mit hoher Anfangspermeabilität, z. B. einer Nickel-Eisen-Legierung, der andere Teil aus einer Siliziumlegierwig, insbesondere Siliziumstahl, besteht.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern zu etwa zwei Drittel aus Siliziumblechen und zu einem Drittel aus Blechen mit hoher Anfangspermeabilität besteht. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die -Bleche mit hoher Anfangspermeabilität aus 76 % Nickel, 14 °/o Eisen und 8 °/o Kupfer bei 20/0 Verunreinigungen bestehen. q.. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche aus Nickeleisen mit 781/2% Nickel, im übrigen aus Eisen mit geringen Verunreinigungen bestehen.
  3. 3. Meßeinrichtung mit einem Stromwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenkerne der angeschlossenen Apparate ebenfalls aus Blechen halier Anfangspermeabilität und Siliziumblechen zusammengesetzt sind.
DEA57459D 1928-04-18 1929-04-13 Einrichtung zur Erhoehung der Messgenauigkeit von Wechselstromeinrichtungen, insbesondere bei Induktionszaehlern und Stromwandlern Expired DE657739C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE752154C (de) * 1938-04-05 1953-04-27 Aeg Stabkernstromwandler
DE1069395B (de) * 1959-11-19
DE1093925B (de) * 1958-03-22 1960-12-01 Bernhard Philberth Ferromagnetischer Schichtkern
DE1224828B (de) * 1959-05-23 1966-09-15 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung von aus Blechen geschichteten Magnetkernen fuer Transformatoren und Drosseln

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DE1093925B (de) * 1958-03-22 1960-12-01 Bernhard Philberth Ferromagnetischer Schichtkern
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