DE2539271C3

DE2539271C3 - Kombiniertes Meßgerät zur Messung des Widerstands und der Übersetzung von Transformatorenwicklungen

Info

Publication number: DE2539271C3
Application number: DE2539271A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter 1000 Berlin Plath
Original assignee: VOLTA-WERKE ELEKTRICITAETS-GESELLSCHAFT MBH 1000 BERLIN
Current assignee: PLATH, KLAUS-DIETER, 1000 BERLIN, DE
Priority date: 1975-09-04
Filing date: 1975-09-04
Publication date: 1978-05-03
Also published as: DE2539271A1; DE2539271B2

Description

30

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Meßgerät zur Messung des Widerstands und der Obersetzung von Transformatorenwicklungen, insbesondere für automatische Transformatoren-Prüfsysteme, wobei die Bestimmung des Widerstands durch Bildung des Quotienten nach der Strom/Spannungs-Meßmethode und die Bestimmung der Übersetzung durch Bildung des Quotienten aus den Wechselspannungen an der Oberspannungs- und Unterspannungswicklung erfolgen.

Die Messung von Widerständen bei Transformatoren kann nach verschiedenen Methoden durchgeführt werden. So ist es möglich, mit Hilfe von Kompensatoren zu messen oder mit Hilfe von Thomson-Wheatstone-Brücken. Bei diesen Verfahren muß ein digitaler Handabgleich vorgenommen werden. Bekannt sind weiterhin die Stromspannungsmethode, das Integrationsverfahren und das Konstantstromverfahren, bei dem eine digitale Anzeige und Datenausgabe erfolgt. Bei der Messung von kleinen Wicklungswiderständen an Transformatoren mit großer induktiver Zeitkonstante werden vorzugsweise batteriebetriebene Meßverfahren eingesetzt

Beim Konstantstromverfahren erfolgt die Widerstandsmessung mit einem konstanten Strom, der an dem Meßobjekt einen Spannungsabfall erzeugt, der direkt ein MaB für die Größe des Meßobjekts ist, so daß der gemessene Widerstand direkt in Ohm angezeigt werden kann. Hierfür ist ein hochgenaues elektronisch geregeltes Konstantstromgerät erforderlich. Dieses ist jedoch beim Schalten induktiver Gleichströme sehr störanfällig-

Zur Messung des Scheinwiderstands ist es weiterhin bekannt, am Meßobjekt eine konstante Wechselspannung einzuprägen(vergLz.B. Rohde u. Schwarz. <* Mitt Nr. 4/1953 S. 194, 195). Der Strom im Meßkreis erzeugt an einem Vorwiderstand einen Spannungsabfall, der direkt ein Maß für die Größe des Meßobjekts ist Ein parallel zum Vorwiderstand liegendes hochohmiges Voltmeter kann also in Ω geeicht werden. Da aber der Strom proportional dem reziproken Wert des Meßobjekts ist, ist es auch die Skaleneichung. Die Ω- Eichung ist also an einem Skalenende sehr zusammengedrängt und am anderen Skalenende gedehnt Dieses Verfahren hat daher keinen Eingang in die Praxis gefundea Für die Messung des Wirkwiderstands von Transformatorenwicklungen wäre es ohnehin nicht geeignet, weil der Widerstand einer Transformatorenwicklung wegen der vorhandenen Induktivität frequenzabhängig ist

Das naheliegendste Verfahren zur Bestimmung des Obersetzungsverhältnisses von Transformatoren wäre die Messung der Primär- und der Sekundärspannung (»Rundschau« E und M Jhrg. 1952, Heft 5. S. 128, 129). Zur gleichzeitigen Ablesung der Meßinstrumente sind jedoch zwei Personen erforderlich, ferner kann selbst bei der Verwendung von Präzisionsinstrumenten der Klasse 0,2 und von Präzisionswandlern der Klasse 0,1 günstigstenfalls eine Genauigkeit von 0,6% garantiert werden. Bei relativen Kurzschlußspannungen von 3% muß jedoch das Übersetzungsverhältnis auf 03% genau ermittelbar sein. Diese Forderung ist nur durch ein Kompensationsverfahren mit Hilfe einer Keller-Brücke erfüllbar. Auch hierbei ist ein Handabgleich nötig. Die Messungen des Widerstands und der Übertragung mit Hilfe der bekannten Verfahren und Einrichtungen erfordern somit große Aufmerksamkeit und einen verhältnismäßig großen Zeit- und Geräteaufwand.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein kombiniertes Meßgerät zur Messung des Widerstands und der Übersetzung von Transformatorenwicklungen zu schaffen, das insbesondere für ein automatisches Transformatoren-Prüfsystem geeignet ist und bei hochgenauen Messungen einen geringen Zeit- und Geräteaufwand erfordert Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein aus einem Strombegrenzungsw iderstand, einem Strommeßwiderstand sowie zwei Verstärkern bestehender Gleichstromteil und ein aus zwei Wechselspannungs-Gleichspannungswandlern bestehender Wechselstromteil über einen Umschalter mit zwei Analog-Digital-Wandlern verbunden sind, deren Ausgangssignale zur Bildung des jeweiligen Quotienten einem Rechner zugeführt sind, der über ein Steuergerät steuerbar ist

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

Das kombinierte Meßgerät besteht aus einem Gleichstromteil und einem Wechselstromteil. Der Gleichstromteil enthält einen Strombegrenzungswiderstand 1 und einen Strommeßwiderstand 2, der über einen Umschalter 3 mit einem Verstärker 4 verbunden ist Über einen weiteren Umschalter 8 ist der Verstärker 4 mit einem Analog-Digital-Wandler 9 in Verbindung. Der Gleichstromteil enthält außerdem noch einen weiteren Verstärker 5, der mit einem weiteren Analog-Digital-Wandler 10 in Verbindung steht Als Stromquelle ist eine Batterie 16 an Plus- und Minusklemmen angeschlossen. Eine zu messende Wicklung 17 wird an zwei weitere Klemmen B und C angeschlossen.

Der Wechselstromteil enthält zwei Wechselspannungs-Gleichspannungswandler 6, 7. Bei der Übersetzungsmessung liegt an den Klemmen A, B eine Oberspannungswicklung 18 und an den Klemmen C, D eine ünterspannungswickiung 19. Diese stehen über den

Umschalter 3 mit den Wechselspannungs-Gleichspan-.lungswandlera 6, 7 in Verbindung, die über den Umschalter 8 an die Analog-Digital-Wandler 9, 10 geschaltet werden.

Die Ausgänge der Analog-Digital-Wandler 9, 10 S werden auf den Rechner U geführt Die Anzeige des errechneten Ergebnisses erfolgt in einer Digitalanzeige 12.

Rechner 11 und Umschalter 8 sind mit einem Steuergerät ii verbunden, das noch Buchsen 14 besitzt, über welche externe Eingaben, z. B. für die Fernsteuerung oder den Anschluß von zusätzlichen Umschaltgeräten erfolgen. Über eine weitere Buchse 15 kann die digitale Zifferninformation dimensions- und stellenrichtiger, z. B. für externe Geräte, entnommen werden. ι s

Zur Messung des Widerstands wird die zu messende Wicklung 17 an die Klemmen B. C angeschlossen. Der Gleichstrom aus der Batterie 16 durchfließt nacheinander die zu messende Wicklung 17, den Strommeßwiderstand 2 und den Strombegrenzungswiderstand 1. Die Spannungsabfälle am Strommeßwiderstand 2 und in der zu messenden Wicklung 17 werden durch dii· Verstärker 4,5 verstärkt und auf die Analog-Digital-Wandler 9, HO geführt Die digitalen Ausgangssignale werden im Rechner 11 verarbeitet, in dem aus dem Verhältnis von Spannung und Strom der Quotient ermittelt wird, der in der Digitalanzeige 12 in Ohm angezeigt wire Der Meßvorgang wird durch das Steuergerät 13 gestartet.

Durch das Steuergerät 13 wird die Umschaltung auf den Wechselstromteil zur Übersetzungsmessung vorginommen. Die Übersetzung wird durch die gleichzeitige Messung der Wechselspannungen an der Oberspannungs- und Unterspannungswicklung ermittelt Dabei ist die Oberspannungswicklung 18 an die Klemmen A, B und die Unterspannungswicklung 19 an die Klemmen C, D gelegt Die Oberspannungswicklung IS wird mit einer Wechselspannung erregt Dadurch wird in der Unterspannungswicklung 19 eine Spannung gemäß dem Windungszahlverhältnis induziert Beide Spannungen werden über den Umschalter 3 den Wechselspannungs-Gleichspannungswandlern 6, 7 und über den Umschalter 8 den Analog-Digital-Wandlern 9, 10 zugeführt Deren digitale Ausgangssignale werden dem Rechner 11 zugeleitet. Da das Übersetzungsverhältnis eines Transformators der Quotient aus den Wechselspannungen an der Oberspannungs- und Unterspannungswicklung ist kann das Ergebnis, wie bei der Widerstandsmessung, im Rechner 11 durch Bildung des Quotienten aus den digitalen Ausgangssignalen der Analog-Digitalwandler 9,10 errechnet werden.

Der Vorteil des kombinierten Meßgeräts nach der Erfindung besteht darin, daß die Messung von Widerstand und Übersetzung mit Hilfe eines einzigen kombinierten Geräts vorgenommen werden kann und für die Messung des Widerstands weder eine konstante Spannung noch ein konstanter Strom benötigt werden. Die Umschaltung kann ferngesteuert werden, die Batteriestromversorgung erlaubt eine leichte Anpassung an den Prüflingswiderstand und ermöglicht eine hochgenaue Messung extrem kleiner Widerstände im Mikroohmbereich, der identische Schaltungsaufbau und der gleiche Rechengang vereinfachen die Bestimmung zweier wichtiger Größen während der Transformatorenprüfung, der Handabgleich fällt weg, die Steuerung der Messung und die Datenübernahme werden durch einen Rechner ermöglicht und schließlich kann durch ein zusätzliches Umschaltgerät auch die Messung von Drehstromtransformatoren vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kombiniertes Meßgerät zur Messung des Widerstands und der Übersetzung von Transformatorenwicklungen, insbesondere für automatische Transformatoren-Prüfsysteme, wobei die Bestimmung des Widerstands durch Bildung des Quotienten nach der Strom/Spannungs-Meßmethode und die Bestimmung der Obersetzung durch Bildung des Quotienten aus den Wechselspannungen an der Oberspannungs- und Unterspannungswicklung erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Strombegrenzungswiderstand (1), einem Strommeßwiderstand (2) sowie zwei Verstärkern (4, S) bestehender Gleichstromteil und ein aus zwei Wechselspannungs-Gleichspannungswandlern (6, 7) bestehender Wechselstromteil Ober einen Umschalter (S) mit zwei AnaJog-Digital-Wandlern (9, 10) verbunden sind, deren Ausgangssignale zur Bildung des jeweiligen Quotienten einem Rechner (U) zugeführt sind, der über ein Steuergerät (13) steuerbar ist.

2. Kombiniertes Meßgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rechner (U) eine Digitalanzeige (12) zur Anzeige der ermittelten Quotienten nachgeschaltet ist

20