Hoekfout in meettransformatoren

Goed, ik lees. 'Een vermogen die ligt'; 'Dat betekend'.
Een tekst die zo slordig is zal ook in de feiten wel fout zitten.
Dan liever de Wiki; die wordt nog wel eens gecorrigeerd.

Maar terzake: was dit een mededeling, of was er een vraag?

De vraag luidt: Hoe beïnvloedt de hoekfout de meeting van de transformator?

Een transformator kun je een vervangingsschema van opstellen, in de vorm van een T. De poten van het horizontale deel van de T, links en rechts van de vertikale poot zijn de spreidingszelfinducties primair en secundair, met in serie de verliesweerstanden, zowel van koper als ijzer. De dwarstak is de wederzijdse inductie. Je kunt ze meten door de trafo bijvoorbeeld secundair kort te sluiten of open te laten en op de primaire te meten.

Aan de hand daarvan kweek je wat inzicht in het gebeuren en kun je uitrekenen wat de faseverschuiving wordt tussen primaire en secundaire spanning, terwijl de trafo secundair belast wordt met een door de gebruiker te kiezen impedantie.

Op 26 december 2012 15:20:00 schreef Frederick E. Terman:
Maar terzake: was dit een mededeling, of was er een vraag?

En waar is de TS zijn eigen inzet?

Vraag 1, is het voor gelijk of voor wisselspanning/stroom
Vraag 2, welk vermogen wil je meten/berekenen
Vraag 3, met welke formule bereken je dat vermogen.

Probeer in je formule je hoekfout in te zetten, en probeer dan eens wat sommen uit met een overdreven hoekfout.
Kijk eens wat de uitkomst is bij een hoekfout van 90 graden.

Bedankt voor jullie antwoorden.

@Frederick E. Terman--- Mijn vraag is in groen. De rest is mijn eigen inzet .

@Druiloor--- bedankt voor de uitleg. Maar het is niet de bedoeling de hoekfout te berekenen. Maar hoe die x waarde van de hoekfout de meeting zou beïnvloeden.

@Toeternietoe --- antwoord 1- Omdat het hier om een transformator gaat, is het evident dat het om een wisselspanning gaat.
antwoord 2- Ik vermoed dat het iets met vermogen te maken heeft, maar ik weet het niet goed.
antwoord 3- in het algemeen is het U * I (schijnbaar vermogen, gelijkstroom, ohms vermogen), en U * I * cos phi (voor wisselspanning met niet zuiver ohmse weerstanden).
(de arbeidsfactor (cosinus phi) heeft een waarde tussen 1 en 0, bij 90 graden verschuiving (hoekverschuiving) is de waarde van cos phi gelijk aan 0 sinus phi gelijk aan 1). Het actief vermogen zal dan 0 W zijn.

-------------------

Maar aangezien de secundaire spanning/stroom gescheiden zijn van de primaire spanning/spanning, maakt het toch niet uit of het nu in fase of niet in fase is. Of toch wel?
Ik bedoel als de secundaire spanning en stroom is in fase verschoven t.o.v. primaire spanning en stroom, dan zijn de spanning en stroom wel in fase in de secundaire, en daarom zou ik zeggen dat de arbeidsfactor dus 1 is.

Misschien mis ik ergens een detail.

Okeej, het is wisselspanning /stroom.
Je hebt verschillende vermogens,
Werkelijk, blind en schijnbaar vermogen,
Ik zie dat je een cos phi in je vormule hebt staan, dan zal je wel het werkelijke vermogen willen weten.
Hoe ga je met je gewenste schakeling deze cos phi (die niet onbelanrijk kan zijn) meten of bepalen?.

Denk je ook aan de effectieve waarde van je meetresultaten?
Heel goed nadenken hoe je het oplost.

Dag Azrou

Op 27 december 2012 09:54:12 schreef AzrouIk bedoel als de secundaire spanning en stroom is in fase verschoven t.o.v. primaire spanning en stroom, dan zijn de spanning en stroom wel in fase in de secundaire, en daarom zou ik zeggen dat de arbeidsfactor dus 1 is.

Misschien mis ik ergens een detail.

Je redenering is verkeerd.

Stel jezelf de volgende vragen:
1) Wat is de arbeidsfactor aan primaire zijde als je een gloeilamp (ohmse belasting) zou aansluiten op de secundaire.
2) Dezelfde vraag voor een motor met een arbeidsfactor van 0,65 als belasting.

Ga ervan uit dat de transformator ideaal is (geen phase error).

Het is fijn als je iets van je laat horen

Groeten H.

Ik snap nog steeds de vraag niet, blijkt.
Als ik je vraag (in groen, dus) letterlijk neem, dan staat het antwoord erop al even letterlijk in de tekst waarvan je de link geeft. Rechts naast het tweede plaatje.

Testvraag: wanneer (bij wat voor soort belasting) veroorzaakt één en dezelfde hoekfout de grootste meetfout?

Dag Frederick,

Op 27 december 2012 12:52:08 schreef Frederick E. Terman:
Ik snap nog steeds de vraag niet, blijkt. Als ik je vraag (in groen, dus) letterlijk neem, dan staat het antwoord erop al even letterlijk in de tekst waarvan je de link geeft. Rechts naast het tweede plaatje.

Uit het laatste antwoord maak ik op dat Azrou geen problemen heeft met de formule zelf maar wel met het begrip galvanische scheiding. Ik denk dat Azrou ervan uit gaat dat:

1) De belasting (ohms of reactief) in de secundaire van een spanningstransformator geen invloed meer heeft op de faseverschuiving in de primaire.

2) Dat de faseverschuiving tussen netspanning en netstroom geen verband heeft met de faseverschuiving tussen de netspanning en de secundaire stroom in een stroomtransformator.

Groeten H.

Op 27 december 2012 10:12:23 schreef Toeternietoe:
Hoe ga je met je gewenste schakeling deze cos phi (die niet onbelanrijk kan zijn) meten of bepalen?.

De cos phi is afhankelijk van de belasting. Een transformator heeft een schijnvermogen in (k)VA. Als we het actief vermogen hebben, dan kunnen we rekenkundig afleiden hoe de cos phi is:
p = u * i * cos phi
phi = p / u * i ofwel = p / s.
Maar ik zie het link tussen dit en mijn vraag niet.

Op 27 december 2012 10:12:23 schreef Toeternietoe:
Denk je ook aan de effectieve waarde van je meetresultaten?

Hoe bedoel je?

Op 27 december 2012 10:56:39 schreef YokoTsuno:
1) Wat is de arbeidsfactor aan primaire zijde als je een gloeilamp (ohmse belasting) zou aansluiten op de secundaire.
2) Dezelfde vraag voor een motor met een arbeidsfactor van 0,65 als belasting.

De arbeidsfactor aan de primair zou 1 zijn. Bij de tweede zijn er twee mogelijkheden: trafo in ster of enkelfasig : niet gelijk aan 1. In driehoek: wordt niet beïnvloed door de secundaire.

Op 27 december 2012 12:52:08 schreef Frederick E. Terman:
Testvraag: wanneer (bij wat voor soort belasting) veroorzaakt één en dezelfde hoekfout de grootste meetfout?

Ik heb helaas ook geen klare zicht op mijn vraag, daarom is mijn vraag "hoe", en misschien moet ik dat tweede plaat goed moeten bekijken. Als antwoord op je vraag: Ik weet dat een capacitieve of inductieve belasting een faseverschuiving veroorzaakt. Maar hoe ze de metingen gaan beïnvloeden weet ik niet.

Op 27 december 2012 15:47:12 schreef YokoTsuno:

1) De belasting (ohms of reactief) in de secundaire van een spanningstransformator geen invloed meer heeft op de faseverschuiving in de primaire.

Ik wist dat de secundaire invloed heeft op de primaire, maar ik zie het verband tussen de hoekfout en dit niet.

------------------------------

Stel voor dat we een transformator met twee secundaire wikkelingen. Elke heeft een eigen klokgetal, de ene is in één fase en de andere is een paalde graad verschoven t.o.v. de primaire (en dus ook andere secundaire). De uitgangspanning blijft hetzelfde voor de twee (de transformatoren hebben hetzelfde vermogen).

Het staat er letterlijk. De formule, kant en klaar. Naast de figuur.
Als je die niet kunt lezen, wordt het moeilijk uitleggen. Toch een poging:

Vraag 1: waarom is de fase tussen spanning en stroom belangrijk?
(hint: in het antwoord komt het woord 'cosinus' voor).

Vraag 2: als je nu de verkeerde fase gebruikt, wat verandert er dan in de berekening?

Vraag 3: wat is dus de fout die je dan zou maken?
Vraag 3a: wanneer is die fout het grootst, bij dezelfde hoekfout?

Dag Azrou,

Op 27 december 2012 18:38:48 schreef Azrou:
Ik wist dat de secundaire invloed heeft op de primaire

Ik heb nog steeds de indruk van niet, omdat....

Op 27 december 2012 18:38:48 schreef Azrou:Trafo enkelfasig : niet gelijk aan 1

Op 27 december 2012 18:38:48 schreef Azroutel voor dat we een transformator met twee secundaire wikkelingen. Elke heeft een eigen klokgetal, de ene is in één fase en de andere is een paalde graad verschoven t.o.v. de primaire (en dus ook andere secundaire). De uitgangspanning blijft hetzelfde voor de twee (de transformatoren hebben hetzelfde vermogen).

.... je antwoorden vaag zijn en je zaken samenbrengt (klokgetal, twee secundaire wikkelingen, twee transformatoren, ster, driehoek)
die ogenschijnlijk niet onmiddellijk verband houden met je orginele vraag[/quote]

Groeten H.

Op 27 december 2012 21:43:38 schreef Frederick E. Terman:
Vraag 1: waarom is de fase tussen spanning en stroom belangrijk?
(hint: in het antwoord komt het woord 'cosinus' voor).

Vraag 2: als je nu de verkeerde fase gebruikt, wat verandert er dan in de berekening?

Vraag 3: wat is dus de fout die je dan zou maken?
Vraag 3a: wanneer is die fout het grootst, bij dezelfde hoekfout?

Dag Frederick,
Ik snap je vragen niet helemaal, misschien omdat ik geen idee heb van de antwoorden. De eerste vraag heb ik wel begrepen, maar het is niet makkelijk te beantwoorden. Ik zie nog steeds geen link met mijn vraag. Maar daar los van is het een interessant onderwerp. Zo zie ik het:
P = u * i. Wordt U groot, dan wordt i klein of andersom. Dit heeft te maken met de definitie van spanning: Joule (energie) per Coulomb (lading = stroom per seconde). Dus -als ik het goed heb- zal een zelfde lading meer energie hebben, als de spanning hoger wordt. Dat zegt de definitie.
Nu de vraag is: Vraag 1: waarom is de fase tussen spanning en stroom belangrijk?

Natuurlijk heeft het te maken met de cosinus phi, en dus de faseverschuiving tussen stroom en spanning. Beschouwen de spanning als krachtfactor, dan merken we op dat deze krachtfactor lager is, terwijl de stroom in topvorm is. Dus dat maximum lading wordt zwakker en dus bijgevolg minder energie/vermogen.

Op 28 december 2012 07:54:14 schreef YokoTsuno:
Dag Azrou,
[...]
Ik heb nog steeds de indruk van niet, omdat....
je antwoorden vaag zijn en je zaken samenbrengt (klokgetal, twee secundaire wikkelingen, twee transformatoren, ster, driehoek)
die ogenschijnlijk niet onmiddellijk verband houden met je orginele vraag

Dag YokoTsuno,
Daar heb je gelijk in. Ik kan hier nog steeds niet onderuit.

We zitten denk ik een beetje naast elkaar te neuzen.

Je vraagt om de effekten van hoekfouten van spannigs en stroomtrafo's
op je meting.
Nu mag ik wel zeggen dat ik er geen barst van weet, maar er begint een klein lampje bij me te branden.
Waarvoor wordt het gebruikt, wat moet je er mee.
Een hoekfout bij alleen een stroommeting of alleen een spanningsmeting is onbelangrijk. De meetresultaten worden niet beinvloed.
Maar als je ze beide gaat gebruiken om zo het vermogen te bepalen wordt het heel anders.
Het vermogen is immers het produkt van spanning en stroom.
Maar dat is het niet maar zo.
Je kunt niet in een snel rekenmachientje beide waarden met elkaar vermenigvuldigen om zo het vermogen te verkrijgen.
P= U x I dat is je gewoon geleerd, mij ook. Dat is het werkelijk vermogen, zonder enige faseverschuiving, cos phi.
Later krijg je daar ook de cos phi bij, vooral bij inductieve belastingen (motoren) van belang.
Dan wordt het P = U x I x cos phi.
Die cos phi is eigenlijk het verschil (in tijd) tussen de sinusvorm van de spanning en de stroom.
Als ze tegelijk zijn, dan is cos phi 1, en mag je de cos phi in je berekening laten vervallen.
Iets x 1 blijft iets.

De cos phi heb je dus nodig. Die kun je halen uit het tijdsverschil tussen de twee sinussen van je stroom en spanningsmeting. bv op een oscilloscoop kun je deze naar voren halen.
Als de sinussen niet gelijk lopen heb je dus een cos phi die ongelijk is aan 1.
Hoe kan dat?
Dat kan komen door je belasting, maar waar kan het nog meer door komen?

Let wel mijn voorbeeld is wat algemeen, voornamelijk op een inductieve last, had net zo goed capacitief kunnen zijn, gaat maar even voor het voorbeeld, en is zeker niet volledig.

Bedankt Toeternietoe voor je bijdrage.

De arbeidsfactor hoef je me niet meer uit te leggen. Dat weet ik misschien goed. Er begint ook een klein lampje bij me te branden. Maar het wordt in mijn geval nog erger

Je zegt nu dat een faseverschuiving (cos phi) niet belangrijk is voor een meting (van stroom of spanning apart). Maar wel belangrijk voor het vermogen. Dat zal moeten zijn. Nochtans klinkt iets tegenstrijdig. Als het juiste metingen zijn, dan moet de tweede stap ook juist zijn, namelijk het totaal van de twee "juiste" waarden.
(Neem me niet kwalijk dat ik de neiging heb om snel conclusies te trekken.).

Hoe zou ik het verklaren? Een aparte meting met een faseverschuiving is onbelangrijk, als het we niet belangrijk vinden dat wanneer die stroom/spanning aan de primaire wikkeling is geweest. Dus: we mogen wel geloven dat de weergegeven waarde juist is, maar het moment in milliseconden niet juist is.
Maar bij vermogen is de tijdverschuiving (faseverschuiving) constant. En dus gaan we over de hele lijn een fout vermogen hebben. Dit is nu eenmaal het probleem van de leveranciers. Bij een te slechte cosinus phi (die men niet met klassieke kwh-tellers kan doorrekenen) krijgt de klant een boete. Dit lijkt me duidelijk.

Maar stel voor dat de stroomtrafo en de spanningstrafo dezelfde faseverschuiving hebben, dan is het vermogen juist, alleen een tijdstip in milliseconden niet juist. De kwh-meter zou dus een tijdje in milliseconden te vroeg factureren. Dit lijkt me gek om te bedenken

----------------------

Ik pak nu dit afbeelding van de Nederlands Wikipedia:

Het is op te merken dat dit een ander soort faseverschuiving is, namelijk tussen dezelfde grootheid de ene in primair en de andere in secundair. En niet tussen twee verschillende grootheden: Spanning en stroom (cosinus phi).

Ik plak van een ander bron (Power Factor and Phase Angle Errors - CCSWiki):

Computing Error
First, we need an equation to compute the power measurement error as a function of the power factor and the phase angle error.

Phase Angle - th
Power Factor - PF - Ratio of real to apparent power. This is the same as cos(th), where th is the phase angle between voltage and current.
Phase Angle Error - E
Actual Power - P = V * I * cos(th) = P * I * PF
Measured Power - Pm = V * I * cos(th + E)
Power Error Percent - Perr% = 100 * (Pm - P) / P

De cosinus phi beïnvloedt praktisch ons vermogen. Wat het toestel gaat voelen (actual power). De meting van dat vermogen (measured power) zal dus afwijken van het werkelijke vermogen. Dus een onnauwkeurig getal voor wat de toestel voelt.

Deze onnauwkeurige beschrijving (hoekfout) wordt uitgedrukt in minuten of radialen. Elke graad is gelijk aan 60 minuten. Deze minuten hebben verwarring bij veroorzaakt, gelukkig lees ik in Wikipedia:

Een booggraad kan worden ingedeeld in 60 boogminuten of kortweg minuten (1/60e deel van een graad), die elk 60 boogseconden of kortweg seconden (1/60e deel van een minuut) hebben. Soms worden ook decimale fracties van booggraden gebruikt.

Een overzetfout (ratio error) berekent men als volgt:
nominale overzetfout - werkelijke overzetfout / werkelijke overzetfout

In het laatste link lees ik dit:

Q 11 (b) Explain errors occurring in Instrument transformers

Ratio error - As "actual ratio" in instrument transformers is not same for various conditions of load and frequencies,"Ratio error"; is introduced:
overzetfout = nominale overzetfout - werkelijke overzetfout / werkelijke overzetfout (formule door mij vertaald)

The ratio error is assumed to be positive, when actual ratio is less than nominal ratio and vice versa In practice, it is negative

2 Phase angle error: It is necessary that the secondary current should be 1800 out of phase of the primary current, practically it is not so and "phase angle error" is introduced in instrument transformers The phase angle error is produced due to magnetising component of the excitation current.

Dat 1800 moet zeker 180° zijn.

Maar stel voor dat de stroomtrafo en de spanningstrafo dezelfde faseverschuiving hebben, dan is het vermogen juist, alleen een tijdstip in milliseconden niet juist. De kwh-meter zou dus een tijdje in milliseconden te vroeg factureren. Dit lijkt me gek om te bedenken

Ik denk dat je nu op de goede weg zit, alleen dat laatste van de kWh meter moet je even vergeten, je idee is goed, maar je conclusie is helemaal fout.

Als ze allebei dezelfde hoekfout maken, dan is het niet erg, maar als een van de twee een ander hoekfout heeft, dan uit zich dat in je resultaat hetzelfde als een cos phi ongelijk aan 1

Denk ik, maar zoals ik al aangaf ik weet er geen barst van, maar ik kan me zo voorstellen.

Nu heb je je vraag hier wel gesteld, maar eigenlijk snap ik nog steeds niet precies wat je wilt weten

We gaan er toch wel allemaal van uit dat 'phi' en 'hoek' in dit verband hetzelfde ding aanduiden, hè?

P = U x I x COS(phi).

Wat betekent een fout in U voor de berekende P?
Wat betekent een fout in I voor de berekende P?
Wat betekent een fout in COS(phi) voor de berekende P?

Wat heeft phi met COS(phi) te maken?
Wat betekent dus een fout in phi voor de berekende P?

Op 28 december 2012 16:20:14 schreef Toeternietoe:

Nu heb je je vraag hier wel gesteld, maar eigenlijk snap ik nog steeds niet precies wat je wilt weten

Ik wil weten waarom/hoe een faseverschuiving tussen primaire spanning/stroom en de secundaire spanning/stroom tot een fout in de meting leidt.

Op 28 december 2012 17:05:43 schreef Frederick E. Terman:
We gaan er toch wel allemaal van uit dat 'phi' en 'hoek' in dit verband hetzelfde ding aanduiden, hè?

Nee, de cosinus phi slaat op de verhouding tussen spanning en stroom, dus I en P. De hoek(fout) slaat op de verhouding tussen een primaire en secuandaire spanning of stroom. Dus dezelfde grootheid Ip en Is of Up en Us.

Op 28 december 2012 17:05:43 schreef Frederick E. Terman:
Wat betekent een fout in U voor de berekende P?
Wat betekent een fout in I voor de berekende P?
Wat betekent een fout in COS(phi) voor de berekende P?

Wat heeft phi met COS(phi) te maken?
Wat betekent dus een fout in phi voor de berekende P?

Een fout in I of U zou na-ijlen of voor-ijlen van de ene op de andere zijn. Een fout in Cos phi zou dus het gevolg zijn van dit na of voorijlen.
phi is een hoek tussen twee grootheden, het kan sinus phi of cosinus phi zijn. Als ik mag raden
Ik zou graag weten wat de correctie is.

In deze vraag zijn 'hoek' en 'phi' wèl hetzelfde.

Maar phi en COS(phi) zijn niét hetzelfde. Dus òf je leest niet, of je weet niet wat een hoek of een cosinus is (of beide).

Nee, de cosinus phi slaat op de verhouding tussen spanning en stroom, dus I en P.
De hoek(fout) slaat op de verhouding tussen een primaire en secuandaire spanning of stroom. Dus dezelfde grootheid Ip en Is of Up en Us.

Spanning is niét I, en stroom is niét P.
Een hoek is geen verhouding.

Een fout in I of U zou na-ijlen of voor-ijlen van de ene op de andere zijn. Een fout in Cos phi zou dus het gevolg zijn van dit na of voorijlen.

In de formule P= U x I x COS(phi) zijn I en U getallen, geen hoeken. Een voor- of achterlopende fase is niét de oorzaak van de hoekfout.

Sorry, ik heb geen idee wat hieraan nu nog even gauw bij te spijkeren is. Je mist àlle begrippen, niet een of twee.
Je zou eigenlijk eerst iets over elektriciteit moeten zien te leren.

Sorry maar ik zie het nut van je vragen niet in. dat i van intensité (stroom) en u van latijn (urgere) weet ik wel. Maar als je fouten zoekt, dan heb je die gevonden. Maar daar heb ik niet veel aan.

Op 28 december 2012 19:37:09 schreef Azrou:
Maar als je fouten zoekt, dan heb je die gevonden. Maar daar heb ik niet veel aan.

Waar je wel wat aan hebt, is het helder onder woorden brengen van wat nou egenlijk je vraag is. En dan zonder zulke fouten, dan heb je de meeste kans op een helder antwoord.

Ik heb toch niet gezegd dat de spanning i is of stroom u is. Dat is jagen of fouten.

En dit is mijn vraag:
Ik wil weten waarom/hoe een faseverschuiving tussen primaire spanning/stroom en de secundaire spanning/stroom tot een fout in de meting leidt.

Ik denk dat het vermogen primair e.i.cos (fie} is en voor stroom en spanning gebruik je verschillende trafo's de ene geeft een fout alfa in de hoek en de andere een hoek beta. Secundair meet je dus e'.i'. cos(fie+alfa+beta) waarbij alfa en beta elk voor zich negatief kunnen zijn.

Dat geeft dus een fout. Als alfa en beta vastliggen, en dat liggen ze omdat die trafo's van elkaar geen weet hebben , de stroomtrafo weet niets van de spanning en de spanningstrafo weet niets van de stroom.

Je krijgt dus een meetfout in % die evenredig is met cos(fie+alfa+beta)/cos (fie)

Als je daar het differentiaalquotent van neemt en dat 0 stelt vind je als oplossing een of meer extrema.

Zonder die stap kun je met wat inzicht ook wel zien wanneer de zaak maximaal wordt en minimaal. Haha

Op 28 december 2012 19:51:28 schreef Azrou:
Ik heb toch niet gezegd dat de spanning i is of stroom u is.

Dat beweert ook niemand. Je schrijft: "spanning en stroom, dus I en P." Daar zeg ik dan wat van, en zelfs dat kun je niet eens correct quoten.
Je leest dus gewoon niet wat er geschreven wordt, en beweert dan dat het onze schuld is.

Hoek = phi

Hoekfout = fout in hoek = fout in phi

Resultaat van fout in phi: fout in COS(phi)

Resultaat van fout in COS(phi): fout in U x I x COS(phi)

Resultaat van fout in U x I x COS(phi): fout in P

Jemig.