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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.
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Diese übelstände rühren her von der Reluktanz, den Änderungen derselben,
der Hysteresis im magnetischen Stromkreis, dem Wid#,#rstand und der Selbstinduktion
des Sekundär-Icreises.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.