DE401848C

DE401848C - Transformer with device to compensate its voltage drop in a voltage circuit connected on the low voltage side

Info

Publication number: DE401848C
Application number: DES63559D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1923-08-12
Filing date: 1923-08-12
Publication date: 1924-09-09

Description

Transformator mit Einrichtung zur Kompensation seines Spannungsabfalles in einem unterspannungsseitig angeschlossenen Spannungsstromkreis. Gelegentlich wird zur Messung der Energie, die ein Transformator auf der Oberspannungsseite aufnimmt, die Unterspannung in den Zähler eingeführt neben dem (über Wandler eingeführten) Strom der Oberspannungsseite. Man erspart dadurch einen Spannungswandler, erh-ält aber eine ungenaue Messung, (la der wechselnde Spannungsabfall im Transfortnator nicht nur die Proportionalität nvischen Unterspannung und Oberspannung stört, sondern auch die Phasenverschiebung zwischen den beiden Spannungen verändert.Transformer with a device to compensate for its voltage drop in a voltage circuit connected on the low voltage side. Occasionally is used to measure the energy that a transformer consumes on the high-voltage side, the undervoltage introduced into the meter next to the (introduced via converters) High-voltage side current. This saves a voltage converter but an inaccurate measurement, (la the changing voltage drop in the Transfortnator not only disturbs the proportionality of the low and high voltage, but also changed the phase shift between the two voltages.

Nach der vorliegenden Erfindurig, soll diese Ungenauigkeit beseitigt werden, dadurch, daß in den Spannungsstrornkreis des Zählers neben der Unterspannung des Transformators eine zusätzliche Spannung künstlich eingeführt wird, die sich 5o mitder Belastung des Transformators ändert, (laß sie dem auf die Unterspannungsseite bezogenen Spannrungsabfäll eles Transformators jeweils an Größe gleich, in der Phase aber entgegengesetzt ist.According to the present invention, this inaccuracy is to be eliminated be, in that in the voltage circuit of the meter in addition to the undervoltage of the transformer an additional voltage is artificially introduced 5o changes with the load on the transformer, (leave it on the low voltage side related voltage drop eles transformer each in size same, but opposite in phase.

Als Mittel zur Einführung dieser Kompensationsspannung wird eine Drosselspule benutzt, deren Widerstandsdreieck dem Kappsehen Dreieck einer der Transformatorwickhingen oder beider Wicklungen zusaminengenommen ähnlich ist, bei gleichem Verhältnis zwischen der induktiven und der Ohmschen Katliete in beklen Dreiecken. Diese Drosselspule wird in einen der beiden Stromkreise des Transformators unmittelbar oder unter Zwischenschaltun- eines Wandlers ein,-eschaltet und gleichzeitig unter Zwischenschaltung eines Wandlers oder unmittelbar in den an die Unterspannungskleinmen des Transformators # ang geschlossenen Spannungsstronikreis des Zählers. Zur näheren Erläuterung des Ertindungs-Ireil,ankens soll die Zeichnung züi Hilfe genominen werden. Sie enthält in Abb. i das Schaltbild eines wöhnlichen Einpliasene transforniators, in den Abb. 2 und 3 Schaltbild-er desselben Transformators mit verschiedenen Ausführungen der neuen Kompensationseinr,ichtung Es möge zunächst daran erinnert werden, daß die den Spannungsabfall im Transforniator hervorrufenden Größen, nämlich die Streuinduktivitäten -und die Ohmschen Widerstände der Wicklunge#1, sinnbildlich dargestellt werden können als widerstandslose Induktionsspulen L, 1 und induktionsfreie Widerstände R, r, die den widerstandslosund streuungsfrei gedachten Wicklungen innerhalb der Oberspannungsklemmen U, V und der Unterspannungskleminen ii, v des Transformators vorgeschaltet sind, wie Abb. i es zeigt. Die Spann,ungsabfälle, die der Strom i der Unterspannungsseite in dein Widerstand r und der Induktivitat 1 hervorruft, gehen unmittelbar in ein, die die den Unterspannung von den Klemmen des Transformators ii, v abgezwelig- * ten Spannungsstronikreis s erregt. Die Spannungsabfälle, die der Strom J der Oberspannungsseite in dein Widerstand R und der Induktivitit L hervorbringt, gehen nicht in ihrer wahren Größe in die Unterspanming ein, sondern verkleinert, entsprechend der t'I)erset7iLini.,7szalil c cles Transformators, das ist die Windungszahl der Unterspannungswicklung, geteilt durch die Windungszahl der C)berspannungswicklung.A choke coil is used as the means for introducing this compensation voltage, the resistance triangle of which is similar to the cap triangle of one of the transformer windings or both windings taken together, with the same ratio between the inductive and the ohmic cathode in two triangles. This choke coil is switched into one of the two electrical circuits of the transformer directly or with the interposition of a converter and at the same time with the interposition of a converter or directly in the voltage electronics circuit of the meter that is connected to the low voltage small parts of the transformer. For a more detailed explanation of the invention, the drawing should be used as an aid. It contains in Fig. I the circuit diagram of ordinary Einpliasene transforniators, in Figs. 2 and 3 diagram-he of the same transformer with different versions of the new Kompensationseinr, ichtung It should first be recalled that the voltage drop causing the Transforniator variables, namely The leakage inductances and the ohmic resistances of winding # 1 can be represented symbolically as resistance-free induction coils L, 1 and induction-free resistors R, r, which are connected upstream of the resistance-free and non-scattering windings within the high-voltage terminals U, V and the low-voltage terminals ii, v of the transformer are, as Fig. i shows. The voltage drops, which the current i on the low voltage side causes in the resistor r and the inductance 1 , are directly included in the voltage tronic circuit s which is branched off the undervoltage from the terminals of the transformer ii, v. The voltage drops produced by the current J on the high-voltage side in the resistance R and the inductance L are not included in the lower voltage in their true size, but rather reduced, according to the t'I) erset7iLini., 7szalil c cles transformer, that is the Number of turns of the low voltage winding divided by the number of turns of the C) high voltage winding.

Uni. diese Spannungsabfälle für den Spannungsstronik-reis s zu kompensieren, ist bei der Einrichtung nach Afib. 2 der Oberspannungswicklung eine Drosselspule mit einem Wirkwiderstand R' und einer Induktivität L' vorgeschaltet, der Unterspannungswicklung eine Drosselslxile mit dem Wirkwi.derstand r? und rler Induktivitit 1. Diesen Drosselspulen sind die Primärspulen von Spannungswandlern A, a parallel geschaltet; die Sekundärspulen dieser Wandler sind in den Spannungsstroinkreis s eingeschaltet.University. Compensating for these voltage drops for the voltage tronic rice s is part of the Afib setup. 2 the high-voltage winding is preceded by a choke coil with an effective resistance R 'and an inductance L', the low-voltage winding has a choke coil with an effective resistance r? and rler inductivity 1. The primary coils of voltage converters A, a are connected in parallel to these choke coils; the secondary coils of these converters are switched into the voltage supply circuit s.

Uin die Wirkungsweiseder Einrichtung zu ei läutern, sei zunächst angenommen"daß R' =- R, L' = L' l-' = ;-, l' = 1. Die Werte R, 7-, r, 1 können in bekannter Weise aus dein Leerlaufs- und Kurzschlußversuch und afus der Widerstandsinessung unter Annahme o-ler Berechnung des Verhältnisses von L und 1 ermittelt werden. Hat man danach die Werte R', L', r', l' entsprechend den angeführten Gleichungen gewählt, so muß (las Verhältnis der Windungszahl der Sekunrlärwicklung zur Wiliclun,-szahl der Primärwickl.ung beim Wandler A gleich c, beim Wandler a gleich Eins sein. In diesem Falle wirkt auf den Spannungsstromkreis s, der an die Unterspannungsklenimen it, v angeschlossen ist, eine Spannung, die der Oberspannung zwischen den Klemmen U, V proportional tin,(1 gegenphasig ist. Denn die Sel,#undärspannun.#-# des Wandlers A ik das cfache des Spannungsabfalles, (len der Strom J der Oberspannungsseite in der Drosselspule R', L' hervorruft, und er istdiesein Spannungsabfall in der Phase ent- -en-esetzt. Die Sekundärspan-,#e11 Z, nung des Wandlersa ist in cler Größe dein Spannungsabfall gleich, den der Stroni#i der Unte.rspannungsseite in der Dross,elspuler',1' hervorruft, und er ist diesem Spannungsabfall, in der Phase entgegengesetzt. Die Sel.:tin,(lärel 21 spannungen der Walidle.r A und a kominen darum bei richtiger Einschaltung der Sekundärwicklungen der Wandler in dein Spannungsstromkreis s im richtigen Sinn zur Wirk,ung.To clarify the mode of operation of the device, let us first assume "that R ' = - R, L' = L 'l-'=; -, l '= 1. The values R, 7-, r, 1 can be used in a known manner can be determined from your open-circuit and short-circuit test and from the resistance measurement assuming a calculation of the ratio of L and 1. If you have then chosen the values R ', L', r ', l' according to the equations given, then ( Let the ratio of the number of turns of the secondary winding to the number of turns of the primary winding be equal to c for converter A and one for converter A. In this case, a voltage acts on the voltage circuit s, which is connected to the undervoltage cycles, v that of the high voltage between the terminals U, V is proportional to tin, (1. Because the Sel, # undärspannun. # - # of the converter A ik is cfold the voltage drop, (len the current J of the high voltage side in the choke coil R ', L 'and it is this voltage drop in the phase de- -en-eset nt. The secondary tensioning -, # e11 Z drying, the Wandlersa is in cler size your voltage drop equal to the Stroni # i of Unte.rspannungsseite in the Dross, elspuler ', 1' causes, and it is opposite to this voltage drop in the phase. The Sel.:tin,(lärel 21 voltages of the Walidle.r A and a come into effect in the correct sense when the secondary windings of the converter are correctly switched on in your voltage circuit s.

Diese Wirkung ist allerdings wegen der Spannungsabfälle in den Wandlern A und a mit einer Ungenauigkeit behaftet. Diese Ungenauigkeit ist aber praktisch belanglos, weil die entstehenden Fehler den Charakter kleiner Größen niedrigerer Ordnung haben.However, because of the voltage drops in converters A and A, this effect is subject to inaccuracy. However, this inaccuracy is practically insignificant because the errors that arise have the character of small quantities of a lower order.

Urn den Spannungsabfall und lust in der Drosselspule R', L' zu verringern, kann man flie Drosselspule so ausführen, daß R'==c-R; L'=c-L ist und den Spannungswandler A iin Verhältnis i : i übersetzen lassen. In ähnlicher Weise kann man den Spannungsabfall der Drosselspule r', l' verringern, indem man ihre Koeffizienten gegenüber,-den Werten r und 1 ver-Icleinert und das Übersetzungsverhältnis des Wandlers a entsprechend ändert.In order to reduce the voltage drop and voltage in the choke coil R ', L' , the flow choke coil can be designed in such a way that R '== cR; L '= cL and let the voltage converter A i translate into the ratio i : i. In a similar way, the voltage drop of the choke coil r ', 1' can be reduced by reducing its coefficients with respect to the values r and 1 and changing the transmission ratio of the converter a accordingly.

Bei der beschriebenen Einrichtung sind d-ie Drosselspulen in die Stromkreise des Transformators unmittelbar, in den Spannungsstromkreis s unter Zwischenschaltung von Wandlern eingeschaltet. Bei der Einrichtung nach Abb- 3 ist dieses Verhältnis umgekehrt. Hier sind die Drosselspulen in den Spannungsstromkreis s unmittelbar, in die Stromkreise des Transformators unter Zwischenschaltung von Stromwan-,Alern B, b eingeschaltet. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung bedarf keiner besonderen Erklärung; auch genügt der Hinweis darauf, daß man #die Übersetzungszahlen der Wandler B und b und die Größen L', R', l', r' in manuig#altiger Weise zi aufeinander abstimmen kann.In the device described, the choke coils are connected directly to the transformer circuits and to the voltage circuit s with the interposition of converters. In the device according to Fig. 3 , this relationship is reversed. Here the choke coils are directly connected to the voltage circuit s, in the circuits of the transformer with the interposition of Stromwan-, Alern B, b . The mode of operation of this facility does not require any special explanation; It is also sufficient to point out that the gear ratios of converters B and b and the quantities L ', R', l ', r' can be adjusted to one another in a manual manner.

Bei den beschriebenen Einrichtungen wer-4en die Spannungsabfälle der Oberspannungswicklung und der Unterspannungswicklung getrennt berücksichtigt. Dies ist aber kein wesentliches Erfordernis für dfie Durchführung des Erfindungsgedankens. Man kann Z, vielmehr die Spannungsabfälle beider Transformatorwicklungen mittels einer Drosselspule in einem der Stromkreise des Transformators kompensieren. Von der Einrichtung nach Abb. 2 kann man beispielsweise die Drosselspule r', I' rund den Wandler a weglassen, wenn man die Kompensationseinrichtung auf der Oberspannungsseite entsprechend abändert. Sieht man zunächst vom Leerlaufstrom des Transformators ab und nimmt man an, daß der Spannungsabfall des Nutzstromes in der Unterspannungswicklung nach Größe und Phase gleich ist dem auf die Unterspannungswicklung bezogenen Spannungsabfall in der Oberspannungswicklung, so muß man den Wandler A im Verhältnis 1 ::2 nach dem Spannungsstromkreis s übersetzen lassen, wenn man R'== c - R, L== c - L gemacht hat. Ebensogut kann man den Erfindungszweck erreichen mit einer Kompensationseinrichtung auf der Oberspannungsseite gemäß Abb. 3 oder mit Kompensationseinrichtun,gen auf der Unterspannungsseite gemäß Abb. 2 Oder 3. In the described devices, the voltage drops of the high-voltage winding and the low-voltage winding are taken into account separately. However, this is not an essential requirement for carrying out the concept of the invention. You can compensate for Z, or rather the voltage drops in both transformer windings, by means of a choke coil in one of the transformer's circuits. From the device according to Fig. 2, for example, the choke coil r ', I' around the converter a can be omitted if the compensation device on the high-voltage side is modified accordingly. If one first disregards the no-load current of the transformer and one assumes that the voltage drop of the useful current in the low-voltage winding is equal in size and phase to the voltage drop in the high-voltage winding related to the low-voltage winding, then converter A must be adjusted in the ratio 1 :: 2 translate the voltage circuit s, if one has made R '== c - R, L == c - L. The purpose of the invention can be achieved just as well with a compensation device on the high-voltage side according to Fig. 3 or with compensation devices on the low-voltage side according to Fig. 2 or 3.

Bei jeder dieser vereinfachten Einrichtungen wird die Kompensation mit einem Fehler behiftet sein wegen des Anteils, den der Leerlaufstroin des Transformators an dem Spanriungsabfall des Transformators hat. Kompensiert man auf der Oberspannungsseite, so wird der Leerlaufstrom in einer Weise be- rücksichtigt, als ob er auch die Unterspannungswicklung clureliflösse. Kompensiert Z, man auf der Unterspannungsseite, so wird der Leerlaufstrom nicht mitberücksichtigt. Der dadurch entstehende Fehler kann aber in Kauf genommen werden, da bei höheren Belastungen der Leerlaufstroni klein ist !gegen den Nutzstroni und bei niedrigen Belasttingen, wo diese Voraussetzung nicht mehr züitrifft, auch der Spannungsabfall des Transforinators klein wird, die Unterspannung infolgedessen nicht mehr stark fälschen kann.In any of these simplified arrangements, the compensation will be neglected because of the contribution that the no-load current of the transformer has to the voltage drop of the transformer. Is compensated on the high side, the no-load current is taken into account in a way as if he clureliflösse the low-voltage winding. If Z, one is compensated on the undervoltage side, the no-load current is not taken into account. The resulting error can be accepted, however, because at higher loads the idle current is small compared to the useful current and at low loads, where this requirement no longer applies, the voltage drop of the transformer is also small, as a result of which the undervoltage is no longer falsified can.

Ian kann aber einen Fehler in der Zählerangabe, der durch die zu starke Berücksichtigung oder die Nlichtberücksichtigung des Leerlaufstromes entstehen könnte, durch entsprechende Justierung des Zählers vermeiden.Ian can, however, have an error in the counter that is caused by the excessive Consideration or the no-light consideration of the no-load current could arise, by adjusting the counter accordingly.

Die hier am Beispiel des Einpliasentransformators beschriebene Einrichtung kann sinngemäß auch auf Mehrphasentransformatoren, im besonderen auf Drehstrorntransformatoren übertragen werden.The device described here using the single-phase transformer as an example can also apply to multiphase transformers, in particular to three-phase transformers be transmitted.

Die neue Einrichtung ist ferner nicht allein als Hilfsmittel zur Verbesserung der Wirkung eines Zählers verwendbar, sondern auch für Wattmeter und überhaupt #in allen Fällen, in denen man auf einen, unterspannungsseitig angeschlossenen Spannungsstromkreis eineSpannung wirken lassen will, die (ler Oberspannun- möglichst genau proportional ist. Es ist nicht notwendig, daßdabei irn,.mer auch die Unveränderlichkeit der Phase der berichtigten Untersparnung gegen die Pliase der Oberspannung aus'genutzt wird, wie beim Zähler oder Wattmeter.The new facility is also not alone as an aid to improvement the effect of a counter, but also for wattmeters and #in in general all cases in which one is connected to a voltage circuit on the low voltage side wants to allow a voltage to act which is (as precisely as possible proportional to the high voltage is. It is not necessary that there is always the immutability of the phase the corrected under-saving is used against the pliase of the upper voltage, like the counter or wattmeter.

Wenn das Mittel zur Verwirklichung des Erfindungsgeiclankens eine Drosselspule genannt ist, so soll darunter jeder Leiter oder Leiterkomplex verstanden sein, der Iaduktivität und Ohrnschen Widerstand enthält. Die Induktivität kann mit oder ohne lüfe von Eisen hergestellt sein. Wenigstens ein Teil des Ohmschen Widerstandes kann ats Vorwiderstand oder -Nebenwiderstand der Indukt;vitqt ausgeführt sein.If the means of realizing the inventiveness is a Is called a choke coil, it should be understood to mean any conductor or conductor complex which contains Iaductivity and Ohrnschen resistance. The inductance can with or be made of iron without air. At least part of the ohmic resistance can be implemented as series resistance or shunt resistance of the inductor; vitqt.

Claims

PATENT ANspRucit: transformer connected with means for compensating for its voltage drop in a low-voltage side # en voltage circuit, characterized denotes Ge, that a choke coil, whose resistance triangle is composed similar to the Kappschen triangle one of the Transforinatorwicklungen or both windings at the same ratio between the inductive and The ohmic cathetus is switched on in both triangles, in one of the transformer circuits directly or with the interposition of a converter and at the same time in the voltage circuit connected on the low voltage side with the interposition of a converter or directly.