Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Fehlern bei Messwandlern
Die Mehrzahl der bekannten Messmethoden und Vorrichtungen zur Bestimmung von Fehlern bei Strom- und Spannungsmesswandlern bedient sich der sogenannten Differenzschaltung der Sekundärwindungen des normalen und des gemessenen Wandlers.
Der Differenzstrom bzw. die Differenzspannung werden demnach in zwei aufeinander senkrechten Komponenten vermessen, von denen die Komponente, welche mit dem Sekundärstrom oder der Sekundärspannung des vergleichenden Normalwandlers in Phase steht, dem Fehler des tJbersetzungsverhältnis- ses, während die zu ihr senkrechte Komponente dem Phasenfehler des gemessenen Transformators proportional ist, unter der Voraussetzung, dass die Fehler des Normalwandlers vernachlässigt werden können.
Die einzelnen Vorrichtungen unterscheiden sich vor allem durch die verschiedenen Arten, wie die Zerlegung der Differentialgrösse in die oben angeführten Komponenten durchgeführt wird und dadurch, ob die Fehler direkt durch den Zeigeranschlag des Messgerätes angegeben werden oder auf den zugehörigen Skalen des Kompensators nach erfolgter Kompensation mit Hilfe der Kompensationsspannung und des Nullindikators abgelesen werden. Im ersteren Falle bedient man sich zum Beispiel Gleichstrom-Galvanometer in Verbindung mit mechanischen Gleichrichtern. Eine derartige Vorrichtung ist bloss auf jene Komponente des gemessenen Stromes empfindlich, welche mit der Erregung des Gleichrichters in Phase steht. Im letzteren Falle wird der Spannungsabfall auf dem vom Differenzstrom durchflossenen Ohmschen Widerstand mit Hilfe zweier aufeinander senkrechten Kompensationsspannungen kompensiert.
Als Nullindikator wird gewöhnlich ein Vibrations-Galvanometer verwendet.
Beide Methoden haben ihre Vor- und Nachteile.
Die vollkommene Nullkompensation mit Hilfe des Vibrations-Galvanometers ergibt sehr genaue, von den Spannungsschwankungen des Netzes unabhängige Resultate, welche unmittelbar von den Skalen des Kompensators im ganzen Bereich des gemessenen Wandlers abgelesen werden können. Der Verlauf der Messung ist jedoch zeitraubend und erfordert abwechselnde, wiederholte Bedienung zweier Regelknöpfe, bevor eine vollkommene Kompensation erzielt wird, was den schnellen Verlauf der Messung bedeutend behindert, besonders wenn grössere Serien von Wandlern gemessen werden. Demgegenüber arbeiten die Ausschlagmethoden rascher, jedoch weniger genau, infolge des eigenen Fehlers des Messapparates und weil sich die Schwankungen des Netzes in vollem Ausmasse in dem Zeigeranschlag bemerkbar machen.
Weiter kann die Vorrichtung nicht derart ausgeführt werden, dass bei beliebigem Strom oder beliebiger Spannung des zu messenden Wandlers die Angaben direkt ohne Umrechnung gelten; dies ist in beschränktem Umfange e nur mit Hilfe eines Empfind- lichkeitsumschalters für eine im voraus bestimmte Anzahl von Werten möglich. Beide Verfahren haben endlich den gemeinsamen Nachteil, dass sie spezielle Vorrichtungen und Apparate, einerseits selbst, anderseits zu ihrer Herstellung erforderlich machen.
Das vorliegende Patent bezweckt die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, welche frei von den oben angeführten Nachteilen, für ein schnelles serienweises Messen mit grosser Genauigkeit geeignet und dabei in der Bedienung sehr einfach sind und keinerlei kostspielige, empfindliche und schwer herzustellende Apparaturen erforderlich machen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Bestimmung von Fehlern bei Strom- oder Spannungswandlern mittels der Differenzmethode unter Verwendung eines Vergleichs-Messwandlers ist dadurch gekennzeichnet, dass man durch Schaltung von zwei Schal tungselementen in den Differenzzweig der Schaltung zwei zueinander senkrechte, der gemessenen Differenzgrösse proportionale Spannungen bildet, von welchen jede separat durch zwei zueinander senkrechte Spannungen kompensiert wird, wobei man die eine dieser beiden Kompensationsspannungen mit der Hand regelt und die andere durch ein selbsttätiges Kompensationsorgan geregelt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Stromkreis eines Messdrahtes eine veränderliche Induktivität angeordnet ist, die als Variometer ausgestaltet und mit einem Steuersystem mechanisch verbunden ist, welches lediglich auf diejenigen Spannungskomponenten empfindlich ist, die zu den Komponenten, auf welche ein Nullindikator empfindlich ist, senkrecht sind.
In den beigeschlossenen Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch dargestellt, anhand deren Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens erläutert werden.
Fig. 1 veranschaulicht die Schaltung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Prüfen von Stromwandlern.
Fig. 2 stellt eine Vorrichtung zum Prüfen von Spannungswandlern dar, und
Fig. 3 veranschaulicht ein kombiniertes Schaltungsschema.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel der erfindungsgemässen Schaltung zum Prüfen von Strom-Messwandlern, und der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung wird nun an Hand dieser Abbildung erläutert werden.
In dem Schema bedeutet 1 einen Normalstromwandler, 2 den zu messenden Wandler, 3 einen Ohmschen Widerstand, 4 eine Gegeninduktivität, 5 einen Umschalter, 6 einen Messwidersiandsdraht mit einem Schleifkontakt, 7 einen Hilfsstromwandler, 8 ein als Variometer geschaltetes ferrodynamisches Messsystem, 9 ein gleichartiges Steuersystem, 10 einen ferrodynamischen Nullindikator. 11 und 12 Vorschaltwiderstände, 13 einen Phasen-Regeltransformator, 14 einen Verstärker.
Der Differenzstrom der beiden Messwandler 1 und 2 ruft am Ohmschen Widerstand 3 einen Spannungsabfall hervor, der mit diesem Strom phasengleich ist, während in der Sekundärwicklung der Gegeninduktivität 4 eine um 900 nacheilende Spannung induziert wird. Beide Spannungen sind dem Differenzstrom proportional. Zerlegt man jede dieser beiden Spannungen in zwei Komponenten, von denen die erste in Richtung des Normalwandler-Sekundärstromes liegt, während die zweite dazu senkrecht steht, bestimmt am Widerstand 3 die erste Komponente den Stromfehler und die zweite den Winkelfehler des Prüflings, während an der Gegeninduktivität 4 infolge Drehung beider Komponenten um 900 nunmehr die erste Komponente den Winkelfeh ler und die zweite den Stromfehler bestimmt.
Es ist daher möglich, sowohl den Strom- als auch den Winkelfehler mittels Kompensationsspannungen auszumessen, welche phasengleich mit dem Sekundärstrom des Messwandlers sind, und zwar am Widerstand 3 den Stromfehler und an der Gegeninduktivität 4 den Winkelfehler.
Die Kompensationsspannungen, die für die Kompensierung der beiden den gemessenen Fehlern proportionalen Komponenten erforderlich sind, können aus dem Messdraht 6 entnommen werden, durch welchen wegen des Transformators 7 ein Strom, der zum Strom des Normalwandlers 1 in Phase und proportional ist, hindurchfliesst. Der Messdraht 6 ist mit Skalen für die Stromfehler in Prozenten und Phasenfehler in Minuten versehen. Die verbleibenden, zur Messung nicht verwendeten senkrechten Spannungskomponenten werden in beiden Fällen durch einen besonderen Kompensator automatisch kompensiert, welch letzterer aus einem Variometer 8 besteht, welches durch ein mechanisch gekuppeltes, ferrodynamisches System 9 gesteuert wird.
Dieser selbsttätige Kompensator, dessen Wirkungsweise später beschrie- ben werden wird, entspricht in seiner Ausführung einem normalen Doppelsystem-Wattmeter mit ferrodynamischen Messsystemen, die an Stelle der üblichen Spiralfedern dünne, richtungslose Zuführungsbänder zu den beiden drehbaren Spulen besitzen. Als Nullindikator dient ein Elektro-Dynamometer 10 mit fremder Erregung. Der Nullstrom wird durch den Verstärker 14 verstärkt.
Die beim Messen des Strom- oder Phasenfehlers erforderliche Schaltung erfolgt durch den Schalter 5, der in der Stellung a den Kompensationskreis auf den Widerstand 3 und in der Stellung b auf die Sekundärwicklung der Induktivität 4 schaltet. Die festen Stromspulen des Nullindikators 10 und des elektrodynamischen Systems 9 sind in Serie an die Ausgangsleitung des Verstärkers 14 angeschlossen.
Die Drehspule des Nullindikators 10 ist mit einem Vorschaltwiderstand 12, und die Drehspule des Systems 9 ist mit dem Widerstand 11 versehen; der Strom in der letztgenannten Spule ist um 900 gegen über dem Strom in der Drehspule des Nullindikators verdreht. Diese beiden Ströme liefert der Phasenregel-Transformator 13, der aus dem gemeinsamen Netz wie die beiden Messtransformatoren 1 und 2 gespeist wird. Der Phasenregeltransformator 13 ermöglicht die gemeinsame Drehung der Phasen der beiden Erregungsströme derart, dass der Nullindikator 10 hauptsächlich nur auf die mit dem Strom des Normaltransformators 1 in Phase stehenden Stromkomponenten, während das System 9 lediglich auf die zu diesem Strom senkrechten Komponenten reagiert. Diese Einstellung der Phase kann nur ganz annähernd durchgeführt werden und braucht gewöhnlich während der weiteren Messungen nicht mehr adjustiert zu werden.
Das eigentliche Messen der Fehler ist genau so einfach und schnell wie zum Beispiel das Messen des Widerstandes durch eine übliche Drahtbrücke und wird durch blosses Verschieben des Kontaktläufers auf dem Messdraht 6 so lange durch geführt, bis der Nullindikator keinen Ausschlag anzeigt. Dabei steuert das System 9 das Variometer 8 derart, dass für jede Stellung der beiden Rotoren die in der festen Induktionsspule des Variometers 8 induzierte Spannung gerade so gross ist, dass sie die erwähnte verbleibende Spannungskomponente im Kreis 34 selbsttätig kompensiert. Nach erfolgter Kompensierung können die gesuchten Fehler des geprüften Wandlers unmittelbar an der entsprechenden Skala des Messdrahtes 6 abgelesen werden, wobei die Skala der Stromfehler für die Stellung a des Schalters 5 und die Skala der Phasenfehler für die Stellung h gilt.
Die Messvorrichtung besitzt die geforderte Selektivität für die Grundwelle, solange die Erregungsströme in den Spannungsspulen der Systeme 9 und 10 einen Sinusverlauf aufweisen. Bei grossen Stromnetzen kann vorausgesetzt werden, dass der Spannungsverlauf praktisch sinusartig ist. Sonst kann eine vollkommene Selektivität entweder durch einen abgestimmten Verstärker 14 oder durch einen entsprechenden Filter im Eintrittsteil des Verstärkers erreicht werden. Dadurch wird einerseits der Eintritt von höheren Harmonischen in die Stromspulen der Systeme 9 und 10 verhindert, anderseits der Verstärker gegen eventuelle Ummodulierung durch höhere Harmonische, die auch nach der Kompensierung der Grundwelle weiter bestehen und in besonderen Fällen eine bedeutende Grösse erreichen können, geschützt.
Sonst haben die Eigenschaften des Verstärkers, wie zum Beispiel die Charakteristik, der Verstärkungsfaktor und die übliche Schwankung der Netzspannung, praktisch keinerlei Einfluss auf die Genauigkeit der Messung, da es sich um ein Nullkompensationsverfahren handelt und die angeführten Faktoren lediglich in begrenztem Masse die EmpEindlichkeit der ganzen Vorrichtung beeinflussen.
Zum Schlusse sei zusammenfassend noch eine Beschreibung des Messvorganges mit dieser Messeinrichtung gegeben.
Bei der ersten Inbetriebnahme der Einrichtung wird nach Anschluss an das Netz und EinstelIung des gewünschten Prüfstromes der beiden Messwandler 1 und 2 zuerst die richtige Phaseneinstellung der beiden aufeinander senkrecht stehenden Erregerströme für die Drehspulen der Systeme 9 und 10 vorgenommen. Dies kann zum Beispiel so geschehen; dass der Umschalter 5 mit einem dritten Kontakt versehen wird (in Fig. 1 nicht eingezeichnet), welcher an den Verbindungspunkt der beiden Messelemente 3 und 4 angeschlossen ist. Dadurch können diese Elemente aus dem Kompensationskreis ausgeschaltet werden.
Sodann wird der Schleifkontakt am Messdraht 6 in eine der beiden Grenzstellungen verschoben und damit eine Prüfspannung, die gleichphasig ist mit dem Strome des Normalwandlers, in den Kreis mit dem Messdraht eingeführt. Der Phasenregler 13 wird nun so reguliert, dass die Drehspule des Messsystems 8 eine Stellung senkrecht zu den festen Spulen einnimmt, was durch einen Zeiger kenntlich gemacht werden kann.
Da in diesem Falle in der Drehspule keine Spannung induziert wird, darf in 9 - bei richtiger Phasenlage des Erregerstromes - kein Drehmoment entstehen. Dieses System wird, mit andern Worten, unempfindlich für Ströme, welche gleicher Phase sind mit den Strömen des Normalwandlers 1.
Die eigentliche Fehlermessung geht dann folgendermassen vor sich: Der Umschalter 5 wird in die Stellung a gebracht, das heisst der Spannungsabfall am Widerstand 3 wird in den Kompensationskreis eingereiht. Durch Verschieben des Schleifkontaktes am Messdraht 6 wird die Nullstellung des Indikatorsystems 10 erreicht und der Stromfehler auf der Skala des Schleifdrahtes abgelesen. Hierauf wird der Umschalter 5 auf b umgelegt, damit die induzierte Spannung der Gegeninduktion 4 zur Messung herangezogen, in gleicher Weise gemessen und der Winkelfehler am Messdraht abgelesen werden kann.
Es werden also von Hand aus nur jene Messspannungen kompensiert, welche gleichphasig mit der Messdrahtspannung sind, wogegen die Kompensation der dazu senkrechten Spannungen automatisch erfolgt.
Fig. 2 veranschaulicht die Anwendung des Messverfahrens zum Prüfen von Spannungs-Messwandlern.
In dem Schaltungsschema bedeutet 15 einen Normal Spannungswandler, 16 den zu prüfenden Wandler, 17 und 18 die Ohmschen Messwiderstände, 19 den Messkondensator, 20 den Umschalter, 21 den Hilfstransformator, 22 einen Vorschaltwiderstand mit dem Kondensator 23.
In diesem Falle sind die beiden Spannungswand ler mit ihren Sekundärseiten einpolig derart verbunden, dass an den beiden offenen Enden der Wicklungen die Differenz ihrer Spannungen entsteht.
Durch den Umschalter 20 kann über den gemeinsamen Messwiderstand 18 entweder der Ohmsche Widerstand 17 oder die Kapazität 19 geschaltet werden. Der Messdraht 6 und das Variometer 8 werden aus dem Hilfsstromwandler 21 mit Strom in gleicher Phase wie die Sekundärspannung im Normalwandler 15 gespeist, was durch die geeignete Wahl des Widerstandes 22 und des Kondensators 23 ermöglicht wird. Die übrige Schaltung ist die gleiche wie in Fig. 1.
Über dem Widerstand 18 entstehen durch SchaItung entweder des Widerstandes 17 oder der Kapazität 19 zwei zueinander praktisch senkrechte Spannungen, die der Differenzspannung zwischen dem normalen und dem zu messenden Transformator proportional sind und deren Komponenten, die den gemessenen Fehlern des Übersetzungsverhältnisses und der Phase proportional sind, können auf dem mit entsprechenden Fehlerskalen versehenen Messdraht 6 nacheinander kompensiert werden. Die verbleibenden senkrechten Komponenten werden hier wiederum selbsttätig kompensiert, wie dies in Verbindung mit der Vor richtung zum Prüfen von Strom-Messtransformatoren gemäss Fig. 1 beschrieben wurde.
Im Hinblick darauf, dass bei den beschriebenen Vorrichtungen eine Reihe von Elementen gemeinsam sein kann, können die beiden vorteilhaft in eine kombinierte Vorrichtung zum Prüfen von Strom- und Spannungswandlern kombiniert werden.
Fig. 3 zeigt ein Schaltungsschema einer derartigen Vorrichtung, in welcher alle bereits beschriebenen Elemente vorkommen. Dabei sind die beiden Transformatoren 7 und 21 aus Fig. 1 und 2 zu einem einzigen Transformator 24 vereinigt, der zwei Primärwicklungen besitzt. 25 ist ein Zweipolumschalter, und anstatt eines einzigen Umschaltwiderstandes 18 besitzt der Kondensator 19 einen selbständigen Messwiderstand 18'.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist aus dem vorher Gesagten klar und muss nicht nochmals beschrieben werden. Es genügt, lediglich darauf hinzuweisen, dass der Transformator 24 die Trennung der beiden Teile der Vorrichtung derart ermöglicht, dass ausser dem Einschalten des entsprechenden Normalwandlers und des zu prüfenden Messwandlers auf die dazu bestimmten Klemmen keine weitere Umschaltung mehr erforderlich ist.
Bei allen beschriebenen Ausführungsarten der Vorrichtung kann man mit einem einzigen Messdraht 6 auskommen. Falls es jedoch aus bestimmten Gründen vorteilhafter erscheint, eine getrennte Ablesung der Fehler des Übersetzungsverhältnisses und der Phase anzuordnen, können zwei hintereinander oder nebeneinander geschaltete Messdrähte verwendet und abwechselnd in den Kompensationskreis eingeschaltet werden.
Anstatt des Steuer-Phasentransformators mit einem Drehfeld kann auch eine der bekannten Kunstschaltungen mit Widerständen, Induktivitäten und Kondensatoren verwendet werden. Anstatt der Drehung der Phase der Erregungsspannung der Systeme 9 und 10 kann in ähnlicher Weise die Phase der Eintrittsspannung des Verstärkers 14 gedreht werden.
Method and device for determining errors in measuring transducers
The majority of the known measurement methods and devices for determining errors in current and voltage measurement transformers make use of the so-called differential switching of the secondary windings of the normal and the measured transformer.
The differential current or the differential voltage are measured in two mutually perpendicular components, of which the component which is in phase with the secondary current or the secondary voltage of the comparative standard converter is the error of the transmission ratio, while the component perpendicular to it is the phase error of the measured transformer is proportional, provided that the errors of the standard transformer can be neglected.
The individual devices differ mainly in the different ways in which the differential variable is broken down into the components listed above and in whether the errors are indicated directly by the pointer stop of the measuring device or on the associated scales of the compensator after compensation has been carried out the compensation voltage and the zero indicator. In the former case, for example, direct current galvanometers are used in conjunction with mechanical rectifiers. Such a device is only sensitive to that component of the measured current which is in phase with the excitation of the rectifier. In the latter case, the voltage drop across the ohmic resistance through which the differential current flows is compensated with the aid of two mutually perpendicular compensation voltages.
A vibratory galvanometer is usually used as a zero indicator.
Both methods have their advantages and disadvantages.
The perfect zero compensation with the help of the vibration galvanometer gives very precise results, independent of the voltage fluctuations of the network, which can be read directly from the scales of the compensator in the whole range of the measured transducer. However, the course of the measurement is time-consuming and requires alternating, repeated operation of two control buttons before complete compensation is achieved, which significantly hinders the rapid course of the measurement, especially when larger series of transducers are measured. In contrast, the deflection methods work faster, but less precisely, due to the fault of the measuring apparatus and because the fluctuations in the network are fully noticeable in the pointer stop.
Furthermore, the device cannot be designed in such a way that for any current or any voltage of the transducer to be measured, the information applies directly without conversion; to a limited extent this is only possible with the aid of a sensitivity switch for a number of values determined in advance. Both methods finally have the common disadvantage that they require special devices and apparatus, on the one hand themselves, and on the other hand for their production.
The aim of the present patent is to create a method and a device which, free from the disadvantages mentioned above, are suitable for rapid, series measurement with great accuracy and are very easy to operate and do not require any expensive, sensitive and difficult to manufacture apparatus.
The inventive method for determining errors in current or voltage transformers by means of the difference method using a comparison transducer is characterized in that two mutually perpendicular voltages proportional to the measured difference are formed by connecting two circuit elements in the differential branch of the circuit each of which is compensated separately by two mutually perpendicular voltages, whereby one of these two compensation voltages is regulated by hand and the other is regulated by an automatic compensation device.
The device for carrying out the method according to the invention is characterized in that a variable inductance is arranged in the circuit of a measuring wire, which is designed as a variometer and is mechanically connected to a control system which is only sensitive to those voltage components that correspond to the components to which a zero indicator is sensitive, are perpendicular.
In the accompanying drawings, some exemplary embodiments of the device according to the invention are shown schematically, with the aid of which exemplary embodiments of the method according to the invention are explained.
Fig. 1 illustrates the circuit according to an embodiment of the invention for testing current transformers.
Fig. 2 shows an apparatus for testing voltage converters, and
Fig. 3 illustrates a combined circuit diagram.
1 shows an example of the circuit according to the invention for testing current measurement transformers, and the basic idea of the present invention will now be explained with reference to this figure.
In the scheme, 1 denotes a normal current transformer, 2 the transformer to be measured, 3 an ohmic resistance, 4 a mutual inductance, 5 a changeover switch, 6 a measuring resistance wire with a sliding contact, 7 an auxiliary current transformer, 8 a ferrodynamic measuring system connected as a variometer, 9 a similar control system , 10 a ferrodynamic zero indicator. 11 and 12 series resistors, 13 a phase regulating transformer, 14 an amplifier.
The differential current of the two transducers 1 and 2 causes a voltage drop at the ohmic resistor 3 that is in phase with this current, while a voltage lagging by 900 is induced in the secondary winding of the mutual inductance 4. Both voltages are proportional to the differential current. If each of these two voltages is broken down into two components, the first of which is in the direction of the normal transformer secondary current, while the second is perpendicular to it, the first component determines the current error at resistor 3 and the second the angular error of the test object, while the mutual inductance 4, as a result of rotating both components by 900, the first component determines the angle error and the second determines the current error.
It is therefore possible to measure both the current and the angular error by means of compensation voltages which are in phase with the secondary current of the transducer, namely the current error on resistor 3 and the angular error on mutual inductance 4.
The compensation voltages required to compensate for the two components proportional to the measured errors can be taken from the measuring wire 6, through which, due to the transformer 7, a current that is in phase and proportional to the current of the normal converter 1 flows. The measuring wire 6 is provided with scales for the current errors in percentages and phase errors in minutes. The remaining vertical stress components not used for the measurement are automatically compensated in both cases by a special compensator, the latter consisting of a variometer 8 which is controlled by a mechanically coupled, ferrodynamic system 9.
This automatic compensator, the mode of operation of which will be described later, corresponds in its design to a normal double-system wattmeter with ferrodynamic measuring systems, which instead of the usual spiral springs have thin, directionless feed belts to the two rotating coils. An electro-dynamometer 10 with external excitation serves as a zero indicator. The zero current is amplified by the amplifier 14.
The switching required when measuring the current or phase error is carried out by switch 5, which switches the compensation circuit to resistor 3 in position a and to the secondary winding of inductance 4 in position b. The fixed current coils of the zero indicator 10 and of the electrodynamic system 9 are connected in series to the output line of the amplifier 14.
The moving coil of the zero indicator 10 is provided with a series resistor 12, and the moving coil of the system 9 is provided with the resistor 11; the current in the latter coil is rotated by 900 compared to the current in the moving coil of the zero indicator. These two currents are supplied by the phase-locked transformer 13, which is fed from the common network like the two measuring transformers 1 and 2. The phase control transformer 13 enables the common rotation of the phases of the two excitation currents such that the zero indicator 10 mainly only reacts to the current components that are in phase with the current of the normal transformer 1, while the system 9 only reacts to the components perpendicular to this current. This setting of the phase can only be carried out very approximately and usually does not need to be adjusted during further measurements.
The actual measurement of the error is just as quick and easy as, for example, measuring the resistance using a conventional wire bridge and is carried out by simply moving the contact rotor on the measuring wire 6 until the zero indicator shows no deflection. The system 9 controls the variometer 8 in such a way that, for each position of the two rotors, the voltage induced in the fixed induction coil of the variometer 8 is just large enough that it automatically compensates for the mentioned remaining voltage component in the circuit 34. After the compensation has taken place, the desired errors of the tested transducer can be read directly from the corresponding scale of the measuring wire 6, the scale of the current errors for position a of switch 5 and the scale for phase errors for position h.
The measuring device has the required selectivity for the fundamental wave as long as the excitation currents in the voltage coils of systems 9 and 10 have a sine curve. In the case of large power grids, it can be assumed that the voltage curve is practically sinusoidal. Otherwise, complete selectivity can be achieved either by a tuned amplifier 14 or by a corresponding filter in the inlet section of the amplifier. This prevents the entry of higher harmonics into the current coils of systems 9 and 10 and protects the amplifier against possible modulation by higher harmonics, which continue to exist even after the fundamental wave has been compensated and, in special cases, can reach a significant size.
Otherwise, the properties of the amplifier, such as the characteristics, the gain factor and the usual fluctuations in the mains voltage, have practically no influence on the accuracy of the measurement, as this is a zero compensation method and the factors listed only affect the sensitivity of the whole to a limited extent Affect device.
Finally, a summary description of the measuring process with this measuring device is given.
When the device is started up for the first time, the correct phase setting of the two mutually perpendicular excitation currents for the moving coils of systems 9 and 10 is first made after connection to the mains and setting the desired test current of the two transducers 1 and 2. This can be done, for example; that the changeover switch 5 is provided with a third contact (not shown in FIG. 1) which is connected to the connection point of the two measuring elements 3 and 4. This means that these elements can be switched off from the compensation circuit.
The sliding contact on the measuring wire 6 is then moved into one of the two limit positions, and a test voltage that is in phase with the current of the standard converter is thus introduced into the circuit with the measuring wire. The phase regulator 13 is now regulated so that the moving coil of the measuring system 8 assumes a position perpendicular to the fixed coils, which can be identified by a pointer.
Since in this case no voltage is induced in the moving coil, no torque may arise in 9 - if the phase position of the excitation current is correct. In other words, this system becomes insensitive to currents which are in phase with the currents of normal converter 1.
The actual error measurement then proceeds as follows: The changeover switch 5 is brought into position a, that is, the voltage drop across the resistor 3 is included in the compensation circuit. By moving the sliding contact on the measuring wire 6, the zero position of the indicator system 10 is reached and the current error is read on the scale of the sliding wire. The changeover switch 5 is then switched to b so that the induced voltage of the mutual induction 4 can be used for the measurement, measured in the same way and the angle error can be read on the measuring wire.
So only those measuring voltages are compensated by hand which are in phase with the measuring wire voltage, whereas the compensation of the perpendicular voltages takes place automatically.
2 illustrates the use of the measurement method for testing voltage transducers.
In the circuit diagram, 15 denotes a normal voltage converter, 16 the converter to be tested, 17 and 18 the ohmic measuring resistors, 19 the measuring capacitor, 20 the changeover switch, 21 the auxiliary transformer, 22 a series resistor with the capacitor 23.
In this case, the two voltage converters are connected to their secondary sides with one pole in such a way that the difference in their voltages arises at the two open ends of the windings.
Either the ohmic resistance 17 or the capacitance 19 can be switched via the common measuring resistor 18 by the changeover switch 20. The measuring wire 6 and the variometer 8 are fed from the auxiliary current transformer 21 with current in the same phase as the secondary voltage in the standard transformer 15, which is made possible by the suitable choice of the resistor 22 and the capacitor 23. The rest of the circuit is the same as in FIG. 1.
By switching either the resistor 17 or the capacitance 19, two voltages, which are practically perpendicular to one another and which are proportional to the differential voltage between the normal transformer and the transformer to be measured, and whose components are proportional to the measured errors in the transmission ratio and the phase, arise across resistor 18 can be compensated one after the other on the measuring wire 6 provided with the corresponding error scales. The remaining vertical components are automatically compensated here, as was described in connection with the device for testing current measuring transformers according to FIG.
In view of the fact that a number of elements can be common in the devices described, the two can advantageously be combined into a combined device for testing current and voltage converters.
3 shows a circuit diagram of such a device in which all the elements already described occur. The two transformers 7 and 21 from FIGS. 1 and 2 are combined into a single transformer 24 which has two primary windings. 25 is a two-pole changeover switch, and instead of a single changeover resistor 18, the capacitor 19 has an independent measuring resistor 18 '.
The mode of operation of the device is clear from what has been said above and does not need to be described again. It suffices to simply point out that the transformer 24 enables the two parts of the device to be separated in such a way that, apart from switching on the corresponding standard converter and the transducer to be tested to the terminals intended for this purpose, no further switching is required.
A single measuring wire 6 can be used in all of the described embodiments of the device. However, if for certain reasons it seems more advantageous to arrange a separate reading of the errors in the transmission ratio and the phase, two measuring wires connected in series or next to one another can be used and alternately switched into the compensation circuit.
Instead of the control phase transformer with a rotating field, one of the well-known artificial circuits with resistors, inductors and capacitors can be used. Instead of rotating the phase of the excitation voltage of systems 9 and 10, the phase of the input voltage of amplifier 14 can be rotated in a similar manner.