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Verfahren zur Yerlustmessung an einer von einem Wechselstrom magnetisierten
Eisenprobe Bei Einrichtungen zur Verlustmessung an einer Eisenprobe wird diese in
der Regel mit einer all eine Wechselstromquelle angeschlossenen Primärwicklung und
einer Sekundärwicklung versehen, in der eine Spannung indu zielt wird, die ein'
Maß für die Maximalinduktion des Flusses im Eisen ist. Es sind nun Einrichtungen
dieser Art bekannt, bei denen die Primärwicklung der Eisenprobe mit der Primärwicklung
einer praktisch ver lustfreien Gegeninduktivität in Reihe geschaltet ist und die
Messung mit einem phasenempfindlichen, grundwellenselektiven Meßgerät erfolgt. Man
benutzt als solches vorzugsweise ein Gleichstrommeßgerät, das an einen gesteuerten
Gleichrichter angeschlossen ist.
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Dabei geht man so vor, daß man einerseits die Spannung U an der Sekundärwicklung
der Eisenprobe und andererseits nach einem besonderen Verfahren den Betrag J cos
bestimmt, wo J die Magnetisierungsstromstärke und # die Phasenverschiebung des Magnetisierungsstromes
gegenüber der Sekundärspannung U ist, und' dann durch Multiplikation der Ablesungen
einen den Eisenverlusten entsprechenden Wert U # J # cos # erhält.
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Bei diesem bekannten Verfahren muß der Schaltvektor der Steuerung
des Gleichrichters zunächst senkrecht zur Sekundärspannung eingestellt werden, wobei
der Ausschlag des Meßgeräts gleich Null ist. Dann wird das Instrument an die Sekundärseite
der Gegeninduktivität angelegt, an der eine um 90 gegenüber dem Primärstrom verschobene
und ihm proportionale Spannung entsteht. Das Meßgerät zeigt jetzt einen Ausschlag,
der dem Wirkstrom J cos proportional ist.
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Dabei würden aber schon die unvermeidbaren kleinen Nullpunktsfehler
des Meßgeräts eine falsche Einstellung des Schaltvektors ergeben. Außerdem schwankt
die Lage des Schaltvektors, wenn die Symmetrie des
Drehstromnetzes,
das über einen Phasenregler den Gleichrichter steuert, sich ändert. Ist nun der
Fehlwinkel der Einstellung des Schaltvektors #, so wird statt J cos g der Betrag
J cos (# # #) angezeigt, was besonders bei verhältnismäßig großem Eisenwinkel #
einen erheblichen Meßfehler zur Folge hat.
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Dieser Nachteil wird bei dem neuen Verfahren zur Verlustmessung an
einer von einem Wechselstrom magnetisierten Eisenprobe, deren Primärwicklung mit
der Primärwicklung einer praktisch verlustfreien Gegeninduktivität in Reihe geschaltet
ist, mit einem phasenempfindlichen, grundwellenselektiven Meßgerät gemäß der Erfindung
dadurch vermieden, daß zunächst der von der Blindkomponente J # sin # des Primtärstromes
herrührende Anteil der Sekundärspannung U der Gegeninduktivität dadurch kompensiert
wird, daß die Sekundärspannung der Gegeninduktivität über das Meßgerät der Sekundärspannung
eines regelbaren Spannungswandlers entgegengeschaltet wird, dessen Primärwicklung
an die Sekundänvicklung der Eisenprobe augeschlossen ist, und sodann der verbleibende,
von der Wirkkomponente J # cos # des Primärstromes herrührende Anteil der Sekundärspannung
der Gegeninduktivität gemessen wird, worauf sich der Verlust als Produkt aus der
Sekundärspannung U und der Wirkkomponente 1 cos # ergibt.
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Nach der Kompensation des von dem Blindstrom J # sin # herrührenden
Anteils wirkt nur noch der von dem Wirkstrom 1 cos herrührende Anteil auf das Meßgerät.
Wenn dann der Fehlwinkel beim Einstellen des Schaltvektors wieder a ist, so wird
statt J # cos # der Betrag J # cos # # cos # gemessen.
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Da aber für kleine Winkel # der cos # nur sehr wenig von 1 verschieden
ist, bleibt nur ein verschwindend kleiner Meßfehler übrig.
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Zur Kompensation des von dem Blindstrom J # sin # herrührenden Anteils
der Sekundärspannung der Gegeninduktivität wird mittels des regelbaren Spannungswandlers
ein Teil der Sekundärspannung der Eisenprobe in den Meßkreis eingefügt. Dabei hat
die Verwendung eines Spannungswandlers, dessen Sekundärwicklung als Spannungsteiler
wirkt, den Vorteil, daß die Sekundärwicklung der Eisenprobe dadurch nur sehr wenig
belastet wird. Dabei hat es sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die Sekundärspannung
des Spannungswandlers derart zu regeln, daß der innere Widerstand des Spannungswandlers
unabhängig von der jeweiligen Einstellung konstant bleibt, weil der innere Widerstand
des Spannungswandlers als ein Teil des Meßkreiswiderstandes anzusehen ist. Dies
ist z. B. dadurch zu erreichen, daß die Sekundärwickhing des Spannungswandlers stufenweise
regelbar ist und den einzelnen Stufen entspre chende Ergänzungswiderstände vorgeschaltet
sind.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 die grund satzliche Schaltung der Kompensation
des von dem Blindstrom J # sin # herrührenden Anteils der Sekundärspannung der Gegeninduktivität,
während Fig. 2 als Ausführungsbeispiel ein Schaltbild für eine Einrichtung gemäß
der Erfindung darstellt. Dabei ist die Eisenprobe in Gestalt eines geschlossenen
Ringes 1 gezeichnet, der eine Primärwicklung 2 und: eine Sekundärwicklung 3 trägt,
wobei die Primlärwicklung 2 mit der Primärwicklung 4 einer praktisch verlustfreien
Gegeninduktivität 5 in Reihe geschaltet ist. An die Sekundärwicklung 3 der Eisenprobe
I ist die Primärwicklung 6 eines regelbaren Spannungswandlers 7 angeschlossen, und
die Sekundärwicklung 8 der Gegeninduktivität 5 ist über ein phasenempfindliches,
grundwellen -selektives Meßgerät der Sekundärwicklung 9 des regelbaren Spannungswandlers
7 entgegengeschaltet. Als phasenemplindliches Meßgerät ist in Fig. I schematisch
ein Gleichstrommeßgerät 10 mit einem Gleichrichter 1 1 dargestellt, der in an sich
bekannter Weise durch eine Steuerwicklung I2 beeinflußt wird.
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In Fig. 2 ist ein Drehstromnetz R, S, T angenommen, an dessen Pasen
S und T die Reihenschaltung der Primärwicklungen 2 und 4 angeschlossen ist. Außer
dem Spann nungswandler 7, dessen Primärwicklung 6 an die Sekundärwicklung 3 der
Eisenprobe angeschlossen und dessen Sekundärwicklung 9 in vorzugsweise zehn Grobstufe
unterteilt ist, ist ein zweiter Spannungswandler 7' vorgesehen, dessen Primärwicklung
6' ebenfalls an die Sekundärwicklung 3 angeschlossen und dessen Sekundärwicklung
9' in ebenfalls vorzugsweise zehn Feinstufen unterteilt ist. Auberdem trägt der
Eisenkern des Spannungswandlers 7' noch eine kleine Zusatzwicklung 13, an die ein
Schleidraht 14 zur kontinuierlichen Unterteilung einer Feinstufe der Sekundärwicklung
9' angeschlossen ist.
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Als phasenempfindliches Meßgerät ist ein Gleichstrominstrument 10
vorgesehen, das in der Diagonale einer Brückenschaltung liegt, die in einem Zweigstrom
zwei gesteuerte Gleichrichter 1 1 und 1 1' und in dem anderen Zweigstrom zwei Widerstände
15 und 1 3' enthält. Die Steuerwicklungen 12 und 12' der Gleichrichter 11 bzw. 11'
sind in an sich bekannter Weise an einen von dem Drehstromnetz R, S, T gespeisten
Phasenregler 16 angeschlossen. Um die Meßanordnung grundwellenselektiv zu machen,
ist die Brückenschaltung an den Ausgang eines die Oberwellen absperrenden Filters
I7 angeschlossen.
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Durch einen doppelpoligen Umschalter 18 ist
es möglich,
den Eingang des Filters I7 wahlweise über einen einstellbaren Widerstand 19 an die
Sekundärwicklung 3 der Eisenprobe 1 oder über einen einstellbaren Widerstand 20
an die Reihenschaltung der Sekundärwicklung8 der Gegeninduktivität 5 und der Sekandärwicklungen
9, 9, der Spannungswandler 7 bzw. 7' anzuschließen, un so je nach der Stellung des
Umschalters die Sekundärspannung U bzw. die Wirkkomponente J # cos # des Primärstromes
zu messen.
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Durch die Anordnung der beiden Spannungswandler in Grob- und Feinstufenschaltung
in Verbindung mit dem Schleifdraht 14 ist es möglich, eine kontinuierliche Regelung
mit einer verhältnismäßig geringen Gesamtanzahl von Regelstufen zu erreichen. Dies
ist besonders deshalb vorteilhaft, weil dann auch nur eine verhältnismäßig kleine
Anzahl von Ergänzungswiderständen 21 bzw. 21' den einzelnen Stufen der beiden Spannungswandler
7 bzw. 7' vorzuschalten ist, um zil erreichen, daß der innere Widerstand der Spannungsteileranordnung
bei beliebiger Stellung der Abgriffkontakte praktisch: konstant bleibt. Der Widerstand
des Schleifdrahts 14 kann dabei so klein gewählt werden, daß der Betrag des Gesamtwiderstandes
dadurch nicht merklich beeinflußt wird.
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Die Messung kann dann z. B. so vor sich gehen, daß der Umschalter
18 zunächst in die nicht gezeichnete Stellung gebracht wird, b.ei der die Meßanordnung
an die Sekundärwicklung 3 der Eisenprobe 1 angeschlossen ist. Man kann in dieser
Stellung mit dem Meßgerät 10 zunächst die Sekundärspannung U der Eisenprobe messen.
Dabei stellt man den Phasenregier so ein, daß sich ein Höchstwert des Ausschlages
ergibt, wobei der Schaltvektor der Gleichrichter mit der Spannung U in Phase liegt.
Man stellt sodann den Phasenregler 16 so ein, daß der Ausschlag am Meßgerät 10 verschwindet,
wobei der Schaltvektor um genau 90° gegen die Spannung U verschoben ist. Nach dem
Umlegen des Schalters 18 in die gezeichnete Stellung dreht man den Phasenregler
16 um genau 90° zurück, wobei der Schaltvektor genau in Phase mit U liegt. Nunmehr
kann die Kompensation des von der Blindkomponente J # sin # des Primärstromes herrührenden
Anteils der Sekundärspannung der Gegeninduktivität durch Einstellen an den Abgriffen
der Spannungswandler 9, 9' unter Zuhilfenahme des Schleifdrahts 14 erfolgen, wob.ei
man so einstellt, daß der Ausschlag am Meßgerät. 10 wieder verschwindet. Anschließend
kann dann der Anteil des Wirkstromes. 1- cos (p gemessen werden, wobei man den Phasenregler
16 nochmals um 90° zurückdreht, so daß er um genau 90° gegen die Spannung U verschoben
ist. Bei entsprechender Eichung des Meßgeräts IO kann man auf diese Weise einerseits
die Spannung U und andererseits den Wirkstrom J # cos # mit großer Genauigkeit messen,
und die Eisenverluste ergeben sich dann aus dem Produkt U # J # cos #.
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Anstatt den Phasenregler selbst um 90° zu drehen, kann man auch in
an sich bekannter Weise die Schaltvektordrehung um 90° durch wechseiweises Anschließen
der Gleichrichterwicklungen an eine Phasenspannung und die gegenüberliegende verkettete
Spannung der Sekundärseite des Phasenregiers vornehmen.