CH176677A

CH176677A - Verfahren zum Prüfen von Stromwandlern.

Info

Publication number: CH176677A
Authority: CH
Inventors: Hohle Walter Ing Dr
Original assignee: Hohle Walter Ing Dr
Priority date: 1933-07-29
Filing date: 1934-07-09
Publication date: 1935-04-30
Also published as: AT141447B; CH176982A; CH181579A; AT144602B; GB424810A; AT142842B; DE615752C; GB439661A; DE634507C

Description

Verfahren zum Prüfen von Stromwandlern. Es ist ein Verfahren bekannt, das dazu dient, die Stromf @hler und Winkelfehler von Stromwandlern zii ermitteln. Es bedient sich dazu eines Normalstromwandlers, der mit dem zu prüfenden Wandler zu der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Differenzialschal- tung vereinigt wird.

X ist der zu prüfende Wandler, N ein Normalwandler von gleichem Übersetzungsverhältnis. Die primären Wick lungen sind in Reihe geschaltet, die sekun dären Wicklungen derart verbunden, dass in dein Diagonalzweig die Differenz Q J = ix - ix der sekundären Ströme fliesst.

Wenn wir an nehmen, dass der Normalwandler keine Fehler hat, also sein Sekundärstrom JN dem Soll wert entspricht, so bestimmt die Grösse und Phasenlage des Differenzstromes 0 J die Abweichung des Sekundärstromes Jx des zu prüfenden Wandlers vom Sollwert JN. Die jenige Komponente des Differenzstromes, die in Richtung von JN liegt, bestimmt die Ab- weichung der Amplituden, den Stromfehler, und die dazu senkrechte Komponente die Phasenabweichung, den Wickelfehler.

Wenn man den Widerstand des Diagonalzweiges genügend klein hält, sind die beiden Wand- ler von einander unabhängig und jeder von ihnen arbeitet mit der ihm zugedachten Bürde.

Die beschriebene Schaltung bildet auch den Ausgangspunkt verschiedener anderer bekannter Verfahren zum Prüfen von Strom wandlern, die aber entweder von mässiger Genauigkeit sind oder eine umfangreiche, wenig übersichtliche Apparatur mit teuren und empfindlichen Spezialinstrumenten er fordern. Ausserdem brauchen sie noch eine konstante Hilfsspannung aus dem gleichen Wechselstromnetz, das den Prüfstrom für die Stromwandler liefert.

Diese Nachteile vermeidet das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zum Prü fen von Stromwandlern in der Differential schaltung, welche darin besteht, dass der Spannungsabfall, den der Differenzstrom an einem Wechselstromwiderstand hervorruft, über ein Nullinstrument ausgemessen wird durch zwei regelbare Kompensationsspannun gen, die von dem primären Strom mindestens angenähert proportionalen und phasengleichen Bezugsströmen hervorgerufen werden und von denen die eine in Phase mit diesen Bezugs strömen und die andere senkrecht dazu liegt, wobei die Zusammenschaltung so erfolgt, dass nach der Abgleichung durch diese Spannun gen kein Strom hervorgerufen wird.

Der Spannungsabfall des Differenzstromes kann durch Ohmsche, induktive, kapazitive Wider stände oder an einer Gegeninduktivität her vorgerufen werden, deren Primärspule vom Differenzstrom durchflossen und deren Se kundärspule gegen die Kompensationsspan nungen geschaltet wird. Die regelbaren Kompensationsspannungen können durch die Bezugsströme an Ohmschen Widerständen und in der Sekundärspule von primär durch- flossenen Gegeninduktivitäten erzeugt werden.

An Stelle der Gegeninduktivität kann auch ein anderes, aus Widerständen, Drosseln, Gegeninduktivitäten, Kapazitäten und Trans . formatoren bestehendes Schaltungselement treten, . das in der Lage ist, eine regelbare gegenüber den Bezugsströmen um 90 ver schobene Spannung abzugeben.

Um eine der artige Zusammenschaltung der Kompensa tionsspannungen mit der vom Differenzstrom hervorgerufenen Spannung zu erzielen, dass nach der Abgleichung durch die Kompensa tionsspannungen kein Strom hervorgerufen wird, kann zum Beispiel eine Gegenindukti- vität so geschaltet werden, dass nach der Abgleichung die sekundäre Spule stromlos ist. Das hat den Vorteil, dass die Selbst- induktivitäten der sekundären Spulen, da sie im Nullzweig liegen, auf die Abgleichung keinen Einfluss haben, und dass somit eine erhebliche Fehlerquelle fortfällt.

Als Null instrument kann jedes genügend empfindliche Wechselstromnullinstrument, am besten ein Vibrationsgalvanometer, dienen.

Als Bezugsströme können entweder die Sekundärströme eines Normalwandlers oder des zu prüfenden Wandlers entweder allein oder teilweise gemeinsam dienen. Auch können als Bezugsströme die Sekundärströme eines dritten Wandlers benutzt werden, dessen Primärwicklung vom primären oder sekun dären Strom der in der Differentialschaltung vereinigten Wandler durehflossen wird. Der Bezugsstrom muss mindestens angenähert dem primären Strom, auf den die Fehler des zu prüfenden Wandlers ja unter Berücksichti gung des Nennübersetzungsverhältnisses zu rückgeführt werden, proportional und phasen gleich sein.

Diese Forderung wird immer noch selbst dann erfüllt, wenn, der Bezugs strom unter Zwischenschaltung von fehler haften Stromwandlern gewonnen wird; denn, da die vom Bezugsstrom erzeugten Spannungen die Differenz der Ströme ausmessen, geht ein Fehler des Bezugsstromes erst in zweiter Grössenordnung in das schliessliche 147-essresul- tat ein.

Im folgenden werden anhand der Fig. 2 bis 5 b Ausführungsbeispiele des Verfahrens erläutert. Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Schaltung liegt in dem Diagonalzweig, der von der Differenz der sekundären Ströme durchflossen wird, die Primärspule einer festen Gegeninduktivität 11I. In dem Sekundärkreis des Normalstromwandlers 1V liegt ein Wider stand r und die Primärspule einer regelbaren Gegeninduktivität nt. Als Bezugsstrom dient also der Sekundärstrom des Normalwandlers.

Der -Widerstand r ist so eingerichtet, (zum Beispiel in Form eines Schleifdrahtes), dass von ihm der Grösse nach veränderliche Span nungen abgenommen werden können, die in Richtung des Sekundärstromes Jv liegen. An der Sekundärspule der regelbaren Gegenin- duktivität herrschen der Grösse nach verän derliche Spannungen, die senkrecht zum Sekundärstrom JH stehen. Die regelbaren Spannungen anin undr werden über das Nullinstrument gegen die Sekundärspule der zweiten Gegeninduktivität 111, geschaltet, die im Diagonalzweig liegt.

An dieser Sekundär spule herrscht eine Spannung, die propor tional dem Differenzstrom (Fehlerstrom) AJ ist und senkrecht auf ihm steht. Werden die Spannungen an in und r so geregelt, dass das Nullinstrument keinen Ausschlag zeigt, so ist die sekundäre Spannung an M und damit auch der Fehlerstrom nach seinen beiden Komponenten in bezug auf den Soll wert .T.; ausgemessen.

Und zwar ist die Spannung an r wegen der 90 o Verschiebung durch M ein Mass für den Winkelfehler, die Sekundärspannung an der regelbaren Gegen induktivität in ein Mass für den Stromfehler des zu prüfenden Wandlers X. Die Einstel lungen an in und r können direkt in /o Stromfehler und in Min. Winkelfehler ge eicht werden.

Diese Teilungen gelten unab hängig von der jeweiligen Grösse des Mess- stromes. Um sowohl positive wie negative Strom- und Winkelfehler messen zu können, müssen die regelbare Gegeninduktivität vz und der Widerstand r so eingerichtet sein, dass man von ihnen die Kompensationsspan nungen in beiden um 180 Grad verschobenen Richtungen abnehmen kann.

Zwischen dem Stromfehler f in /o und dem Winkelfehler ö in Min. und den jeweils bei der Nullabglei- chung eingestellten Werten von in in Hy und r in Ohm und der Gegeninduktivität M irr Ry bestehen folgende Beziehungen
EMI0003.0023

(1) <SEP> f <SEP> in <SEP> 0lo <SEP> .

<SEP> 11I <SEP> = <SEP> na
<tb> 100 und d#0,291#10-3#mM-. r Die sekundären Selbstinduktionen der beiden in der Schaltung verwandten Gegenindukti- vitäten gehen in die Formel nicht ein, da die sekundären Spulen nach der Abgleichung stromlos sind. Die Messbereiche der einmal in /o bezw. Min. eingeteilten Schaltungsele mente lassen sich durch Verändern von 31 erweitern.

Ein anderes Beispiel des Verfahrens, wo der Spannungsabfall des Differenzstromes mit einer Nullmethode ausgemessen wird, zeigt die Fig. 3. Im Diagorralzweig liegt ein Wider stand R, der von dem Differenzstrom (Fehler strom) A J durchflossen wird. Die Spannung an R wird kompensiert durch eine regelbare Gegeninduktivität rn und durch einen Wider- stand r. Die Primärspule der regelbaren Gegeninduktivität in liegt im Sekundärstrom kreis des Normalstromwandlers, desgleichen die eine Hälfte des Widerstandes r, während die andere Hälfte im Sekundärkreise des Prüflings X liegt.

Diese Anordnung ist not wendig, um sowohl positive wie negative Stromfehler ausmessen zu können. Als Be zugsströme dienen also -die Sekundärströme des Normalwandlers und des Prüflings. Bei Nullabgleichung ist jetzt die Stellung von m ein Mass für den Winkelfehler, diejenige von r ein Mass für den Stromfehler.

Es gelten mit grosser Annäherung die Beziehungen
EMI0003.0040

(2) <SEP> f <SEP> in <SEP> /o
<tb> R-r.
<tb> und <SEP> 100 8 # 0,291 # 10-3 # R "2, 0r in Wieder ist die sekundäre Selbstinduktion der Gegeninduktivität m ohne Einfluss, da sie nach der Abgleichung von keinem Strom durchflossen wird.r und 2)r. können wieder direkt in /o Stromfehler und Min. Winkel fehler geeicht werden.

Ihre Teilungen sind richtig für jeden beliebigen Wert des Mess- stromes. Die Messbereiche lassen sich durch Abstufen von R erweitern.

In Fig. 4 ist als Beispiel eine Schaltung aufgezeichnet, bei der der Spannungsabfall des Differenzstromes auskompensiert wird durch Spannungen, die von einem dritten Wandler K geliefert werden, dessen Sekun- dä.rstrorn nunmehr den Bezugsstrom darstellt. Die Arbeitsweise ist ähnlich wie bei den früheren Schaltungen und wohl ohne weiteres verständlich.

Der dritte Wandler .K braucht nicht notwendigerweise dasselbe Überset zungsverhältnis zu haben wie der Normal- wandler N und der PrüflingX. Wird mit ü das Übersetzungsverhältnis von Normal- wandler und Prüfling, mit iiy dasjenige des dritten Wandlers K bezeichnet, so bestehen angenähert folgende Beziehungen:

EMI0003.0071

(3) <SEP> f <SEP> in <SEP> /o <SEP> , <SEP> R= <SEP> r <SEP> , <SEP> ic
<tb> und <SEP> 100 <SEP> iih
<tb> 0 <SEP> # <SEP> 0,291 <SEP> # <SEP> 10-3 <SEP> # <SEP> R <SEP> .-. <SEP> ar <SEP> rya <SEP> . <SEP> ü-
<tb> ük Eine weitere Schaltung ergibt sich, wenn man an Stelle des Diagonalwiderstandes R eine Gegeninduktivität lfl setzt. Es vertau schen dann m und r ihre Rollen in bezug auf ihre Anzeige von Strom- und Winkel fehler. Ferner können die Kompensations spannungen auch durch im Primärkreis lie gende Schaltungselemente erzeugt werden.

Für die in den beschriebenen Schaltungen erwähnten regelbaren Gegeninduktivitäten können Luftspulen verwendet werden, deren gegenseitige Induktivität durch Änderung der gegenseitigen Lage geregelt wird. Auch feste Gegeninduktivitäten mit sekundärer Spannungsteilung sind möglich. Um eine gedrängte Bauart zu erzielen und eine Be einflussung durch magnetische :Fremdfelder zu vermeiden, haben sich Anordnungen als praktisch erwiesen, die man nicht mehr als Gegeninduktivitäten im eigentlichen Sinne bezeichnen kann. Es sind Schaltungselemente, die es gestatten, veränderliche Spannungen abzugeben, die senkrecht zu einem der Schal tung zugeführten Strome stehen.

In den Fig. 5a und 5b sind zwei solche Anordnungen beschrieben. In 5a ist ein Eisenkern mit einer primären Wicklung ver sehen, die vom Bezugsstrom, zum Beispiel JN durchflossen wird. Ausserdem befindet sich auf dem Kern eine Sekundärspule, die über einen hohen Widerstand geschlossen -und daher wenig belastet ist. Ein Teil dieses Widerstandes ist als Schleifdraht ausgebildet. Durch geeignete Bemessung eines Parallel kondensators C können die Spannungen am Schleifdraht um900 gegenüber dem Strom verschoben werden.

Um bei verschiedenen Strömen stets eine konstante Beziehung zwi schen Strom und Schleifdrahtspannung zu haben, muss die in der Gegeninduktivität wirksame Permeabilität praktisch konstant sein. Dies kann man entweder erreichen durch Verwendung von an sich bekannten Speziallegierungen, die über einen gewissen Feldstärkebereich konstante Permeabilität haben, oder durch Einfügen eines Luftspaltes und eines abgestuften Eisenquerschnittes in den magnetischen greis. In Fig. 5b durchfliesst der Bezugsstrom einen Obmscben Widerstand.

Der Spannungs abfall an diesem Widerstand wird über einen Spannungstransformator transformiert, an dessen Sekundärspule eine Kapazität in Reihe mit einem als Schleifdraht ausgebildeten Widerstand angeschlossen ist. Durch geeig nete Bemessung der einzelnen Teile und An wendung der in 5a besprochenen Mittel auf den Transformatorkern lässt sich eine Span nung am Schleifdraht abnehmen, die senk recht zum Strom und in einem konstanten Verhältnis zu ihm im ganzen Messbereich steht.

Die oben angegebenen Einrichtungen zur Erzeugung einer gegenüber dem Strom um 90 verschobenen Spannung können so in die beschriebenen Stromwandlerprüfungen eingebaut werden, dass nach der Abgleichung von den sekundären Klemmen, die die Span nung abgeben, kein Strom entnommen wird, da die sekundären Klemmen im Zuge des Nullkreises liegen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Prüfen von Stromwandlern in der Differenzialschaltung, dadurch gekenn- 7,eichnet, dass der Spannungsabfall, den der Differenzstrom an einem Wechselstromwider- stand hervorruft, über ein Nullirr":

trument ausgemessen wird durch zwei regelbare Kom pensationsspannungen, die von Bezugsströmen, die dem primären Strom mindestens ange nähert proportional und phasengleich sind, hervorgerufen werden und von denen die eine in Phase mit diesen Bezugsströmen und- die andere senkrecht dazu liegt, wobei die Zu sammenschaltung so erfolgt, dass nach der Abgleichung durch diese Spannungen kein Strom hervorgerufen wird. UNTERAN SPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall des Differenzstromes an einem Ohmschen Widerstand hervorgerufen wird. 2.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall des Differenzstromes an einem kapazitiven Widerstande hervorgerufen wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall des Differenzstromes an einer Gegenin- duktivität hervorgerufen wird, deren Pri märspule vom Differenzstrom durchflossen und deren Sekundärspule gegen die Kom pensationsspannungen geschaltet wird. 4.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die regelbaren Kom pensationsspannungen durch die Bezugs ströme an Ohmschen Widerständen und in der Sekundärspule von primär durch- flossenen Gegeninduktivitäten erzeugt wer gen. 5. Verfahren nach Unteranspruch 4; dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer veränderlichen um900 gegen den ge wählten Bezugsstrom verschobenen Kom pensationsspannung dieser Strom die Pri märwicklung einer Gegeninduktivität durchfliesst, deren Sekundärwicklung durch Widerstände veränderlich unterteilbar ist, und dass durch Kondensatoren im Sekun därkreise auf eine 90 Verschiebung ab geglichen wird. 6.

Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kreis der Gegeninduktivität durch einen Luft spalt und einen abgestuften Eisenquer schnitt unterbrochen ist. 7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer veränderlichen um900 gegen den ge- wählten Bezugsstrom verschobenen Kom pensationsspannung dieser Strom einen Ohmschen Widerstand durchfliesst, dessen Spannungsabfall durch einen Spannungs- wandler transformiert und an die Reihen schaltung einer Kapazität und eines Wi derstandes gelegt wird. B.

Verfahren nach Unteranspruch 7; dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kreis des Spannungswandlers durch einen Luft spalt und einen abgestuften Eisenquer schnitt unterbrochen ist. 9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugsströme die Sekundärströme eines Normalwandlers benutzt werden. 10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugsströme die Sekundärströme des zu prüfenden Wand- lers benutzt werden. 11. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugsströme die Sekundärströme eines Normalwandlers und des zu prüfenden Wandlers benutzt wer den. 12.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugsstrom der Sekundärstrom eines dritten Stromwand lers benutzt wird, dessen Primärwicklung vom primären oder sekundären Strom der in der Differentialschaltung vereinigten Wandler durchflossen wird.