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Einrichtung zur Messung des Ubersetzungs- und Winkelfehlers von Strom-
und Spannungswandlern Es sind auf dem Prinzip der Stromkompensation beruhende Einrichtungen
zur Messung des Übersetzungs- und Winkelfehlers von Strom- und Spannungswandlern
gebräuchlich, bei denen die Differenz der Sekundärströme oder Sekundärspannungen
von Prüfling und Normalwandler gebildet und diese Fehlerdifferenz einer Stromwandlermeßschaltung
zugeführt wird, die einen komplexen Kompensator aufweist. Dieses Meßprinzip ist
auch unter dem Namen »Differenzverfahren« bekannt. Dabei hat man auch bereits zwischen
den Sekundärseiten von Prüfling bzw. Normalwandler und dem Eingang des Kompensators
Hilfswandler vorgesehen, welche die Sekundärspannungen von Prüfling und Normalwandler
in Ströme derartiger Größe umwandeln, daß die zur Messung vorgesehene Stromwandlermeßschaltung
für Spannungswandlermessungen verwendet werden kann.
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Es sind ferner auf dem Prinzip der Stromkompen-~ station beruhende
Einrichtungen zur Messung von Spannungswandlern bekannt, bei denen durch einen Zwischenwandler
mit einstellbarem Ubersetzungsverhältnis das Übersetzungsverhältnis des Normalwandlers
demjenigen des Prüflings angeglichen wird, bzw. umgekehrt.
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Während die bisherigen Meßprinzipien auf der elektrischen Differenzmessung
der Sekundärströme von Prüfling und Normalwandler beruhen, ist es bei kombinierten,
d. h. sowohl zur Messung von Strom als auch von Spannungswandlern eingerichteten
Meßwandlerprüfeinrichtungen auch bereits bekannt, die Differenz der Sekundärgrößen
von Prüfling und Normalwandler magnetisch zu ermitteln und zu kompensieren. Hierbei
wird in einem Differenzwandler der bei Vorhandensein eines Ubersetzungs- bzw.
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Winkelfehlers des Prüflings auftretende magnetische Differenzfluß
durch zwei um 9QO gegeneinander verschobene, in zusätzlichen Feldwicklungen auftretende
Ströme zum Verschwinden, d. h. auf Null gebracht, wobei die Größe dieser beiden
Ströme zur Fehler messung herangezogen wird. Es ist ferner bekannt, dieses Prinzip
zur Messung von Wandlern unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisses auszunutzen;
dabei muß jedoch der Differenzwandler zusätzliche Wicklungen zum Abgleich der Amperewindungszahlen
besitzen.
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Es sind andererseits auch auf dem Prinzip der Spannungskompensation
beruhende Einrichtungen zur Messung des Übersetzungs und Winkelfehlers von Strom-
und Spannungswandlern bekannt, bei denen ein Teil des von der Sekundärgröße des
Prüflings abhängigen Spannungsabfalls durch einen Teil des von der Primärgröße des
Prüflings abhängigen Spannungsabfalles kompensiert wird. Bei derartigen Meßeinrichtungen
ist an anderer Stelle auch bereits vor-
geschlagen worden, die zu kompensierende
Spannung oder diese und die Kompensationsspannung über Zwischenwandler zu erzeugen.
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Bild 1 zeigt eine derartige Schaltung für die Stromwandlermessung.
Dabei speist der Sekundärstrom des Prüflings X2 einen Zwischenwandler T2 mit beispielsweise
5 A. Auf seiner Sekundärseite liegt ein ohmscher Spannungsteiler W von beispielsweise
100 Ohm Widerstand, an welchem er einen Spannungsabfall von 2,5 V hervorrufen soll.
Da hierfür ein Strom von 0,025 A benötigt wird, muß der Zwischenwandler das Übersetzungsverhältnis
5:0,025 A haben, was bei einer gewählten Amperewindungszahl = 200 ein Windungsverhältnis
von 40 :8000 ergibt. Der Zwischenwandler T1, welcher von der Primärgröße des Prüflings
- und zwar über einen Normalstromwandler 1V2 - gespeist wird, speist den aus dem
festen Widerstand R1 und dem F°/o-Schleifdraht bestehenden, sogenannten Meßzweig,
an dem die zur Kompensation des Stromfehlers erforderliche Spannung abgegriffen
wird. Hat der Meßzweig denselben Widerstandswert wie der Spannungsteiler W, dann
sind beide Zwischenwandler gleichbelastet und haben gleiche Fehlercharakteristik,
wenn sie gleichartig ausgeführt werden.
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Bild 2 zeigt die Schaltung einer entsprechenden Spannungswandlermeßeinrichtung.
Dabei speist die Sekundärseite des Prüflings X1 einen Zwischenwandler T4 mit beispielsweise
100 V. Auf seiner Sekundärseite liegt wieder wie vorher der Spannungsteiler W von
100 Ohm. Wivl1 man bei der Spannungswandlermessung an diesem Spannungsteiler einen
Spannungsabfall von 1 V haben, so ergibt sich für den Zwischenwandler T4 ein Übersetzungsverhältnis
von 100:1. Dieser Zwischenwandler soll für den Prüfling eine möglichst kleine Bürde
bilden, weshalb für seine
Auslegung eine kleine Induktion vorzusehen
ist. Wählt man zu diesem Zweck 4D Windungen pro Volt, so ergibt sich ein Windungsverhältnis
von 4000 : 40. Als Zwischenwandler T3, welcher von der Primärgröße des Prüflings
- und zwar meist über einen Normalspannungswandler N1 - gespeist wird, wählt man
wieder vorteilhaft einen Zwischenwandler genau gleicher Ausführung wie T<, Alle
diese Zwischenwandler müssen für den Prüfling eine sehr geringe Belastung darstellen,
damit dieser noch bei den kleinsten durch die Wandlerregeln vorgeschriebenen Bürden
gemessen werden kann.
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Außerdem sollen die ~ Zwischenwandler möglichst fehlerfrei sein,-
wenngleich nur ihre Fehlerdifferenz die Meßgenauigkeit beeinflußt. Zur Erfüllung
dieser Bedingungen muß man für die Zwischenwandler einen hochwertigen Eisenkern
mit verhältnismäßig großem Querschnitt wählen. Andererseits muß auch die Windungszahl
- wenigstens auf einer Seite - ziemlich hoch sein, und zwar bei den Zwischenwandlern
T1 und T2 für die Stromwandlermessung auf der Sekundärseite, weil man dort infolge
der mit 100 Ohm ausgelegten Bürde auf einen sehr kleinen Strom transformieren muß,
und bei den Zwischenwandlern T8 und T4 für die Spannungswandlermessnng auf der Primärseite,
weil diese die höhere Spannung hat und mit kleiner Induktion gearbeitet werden soll.
Auch die Wicklungsquerschnitte müssen ziemlich groß gehalten werden: erstens, -
damit die Zwischenwandler eine kleine Bürde darstellen, zweitens, damit ihre Fehler
klein gehalten werden, und drittens, damit die Erwärmung der Wicklung auf die Wandlerfehler
keinen unzulässigen Einfluß ausübt. Man sieht daraus, daß diese Zwischenwandler
verhältnismäßig groß, schwer und teuer werden müssen.
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Die Erfindung schlägt nun für eine Einrichtung zur Messung des tSbersetzungs-
und Winkelfehlers von Strom- und Spannungswandlern vor, unter Anwendung einer auf
dem Prinzip der Spannungskompensation beruhenden Meßeinrichtung, bei der ein Teil
des von der Sekundärgröße des Prüflings abhängigen Spannungsabfalls durch einen
Teil des von der Primärgröße des Prüflings abhängigen Spannungsabfalls kompensiert
wird, sowohl für die Strom- als auch für die Spannungswandlermessung nur zwei, vorzugsweise
gleichartige, -- sowohl als Präzisionsstromwandler als auch als Präzisionsspannungswandler
dienende Zwischenwandler vorzusehen, indem bei diesen eine Funktionsvertausdiung
der Primär- und Sekundärwicklungen, gegebenenfalls unter Verwendung von Teilwicklungen
derselben, vorgenommen ist.
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Man benötigt bei einer solchen Einrichtung statt bisher vier Zwischenwandlern
nur deren zwei, indem man beispielsweise je nach der vorzunehmenden Messung nur
die Primärseiten der Zwischenwandler mit deren Sekundärseiten vertauscht, wobei
eine der beiden Wicklungen oder beide Wicklungen mit Anzapfungen versehen oder umschaltbar
sein können, wenn dies durch die Wahl der Größe der Kompensationsspannung erforderlich
wird. In den beiden oben geschilderten Fällen betragen die Windungsverhältnisse
40: 8000 und 4000 : 40. Wählt man für beide Zwischenwandler das Windungsverhältnis
40:8000 so braucht man je nach der vorzunehmenden Messung nur das Übersetzungsverhältnis
von 40:8000 umzukehren auf 8000:40 und die Wicklung mit 8000 Windungen bei 4000
Windungen anzuzapfen, um das Windungsverhältnis von 4000 : 40 zu erhalten.
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Dabei kann man zusätzlich noch die beiden Wicklungsteile von je 4000
Windungen der Wicklung von
8000 Windungen einander parallel schalten, um einen großen
Windungsquerschnitt zu bekommen.
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In Bild 3 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, welche die Verwendung
nur zweier Zwischenwandler Tx, TN sowohl für die Strom- als auch für die Spannungswandlermessung
zeigt. Die Primär- und Sekundärseiten beider Zwischenwandler sind über Kontakte
eines Umschalters S vertauschbar, wobei zugleich mit der Vertauschung die Anschaltung
nur eises sekundären Wicklungsteils beider Zwischenwandler durchgeführt wird. Die
dort eingezeichnete Schalterstellung 2 des Umschalters S gilt für die Spannungswandlermessung.
Prüfling X1 und Normalspannungswandler N1 liegen mit ihren Primärwicklungen parallel
an der Hochspannung U1. Der Prüf ling X1 speist mit seiner Sekundärwicklung 4000
Windungen des Zwischenwandlers Tx, dessen Sekundärwicklung von 40 Windungen dem
Widerstandsteiler W die zu kompensierende Spannung zuführt. Der Normalspannungswandler
N1 speist mit seiner Sekundärwicklung 4000 Windungen der Primärwicklung des Zwischenwandlers
TNt dessen Sekundärwicklung von 40 Windungen dem Meßzweig, bestehend aus dem festen
Widerstand R1 und dem F°/o-Schleifdraht, die Kompensationsspannung für den Spannungsfehler
zuführt. Andererseits speist der Normalwandler N1 über den Hiifswandler JTW die
Gegeninduktivität M, welche auf ihrer Sekundärseite der d'-Schleifwendel die gegen
die Meßzweigspannung um 900 phasenverschobene Kompensationsspannung für den Fehlwinkel
zuführt. Durch Verschieben der beiden Schleifkontakte am F°/o- und d'-Schleifdraht
wird über das Nullinstrument VG die am Teiler W abgegriffene Spannung kompensiert,
so daß der Spannungsfehler am F-Schleifdraht direkt in Prozent und an der d-Schleifwendel
direkt in Minuten abgelesen werden können.
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Die Schalterstellung 1 in Bild 3 dient der Stromwandlermessung. Der
Primärstrom J3 durchfließt die beiden in Reihe geschalteten Primärwicklungen des
Prüflings X2 und des Normalstromwandlers N2. Der Prüfling X2 speist mit seiner Sekundärwicklung
die jetzt als Primärwicklung benutzten 40 Windungen des Zwischenwandlers Tx, dessen
Sekundärwicklung von 8000 Windungen dem Teiler W die zu kompensierende Spannung
zuführt. Der Normalwandler N2 speist mit seiner Sekundärwicklung die 40 Windungen
des Zwischenwandlers TN, dessen Sekundärwicklung von 8000 Windungen dem Meßzweig
wieder die Kompensationsspannung für den Stromfehler zuführt. Außerdem speist der
Normalwandler N2 auch die Primärwicklung der Gegeninduktivität M, welche auf ihrer
Sekundärseite der b'-Schleifwendel die gegen die Meßzweigspannung um 900 phasenverschobene
Kompensationsspannung für den Fehlwinkel zuführt. Der Abgleich der Einrichtung erfolgt
wieder auf dieselbe Weise wie bei der Spannungswandlermessung.