DE2746912B2 - Dem Prüfen von Meßwandlern dienende Einrichtung zur selbsttätigen Ermittlung des Betragsfehlers und des Fehlwinkels eines Strom- oder Spannungswandlers - Google Patents

Description

Prozentsätze des Verhältnisses -jr^- -100% emit,v«

stellbar sind.

jo 7. Prüfeinrichtung nach Anspruch I, dadurch

gekennzeichnet, daß im Falle ungleicher Nennübersetzungen von Prüfling (P) und Normalspannungswandler (Ni) ein Abgleichwiderstand (R.\) mit der Differenzspannung (u.i) zwischen Normalspan-

j-, nungswandler (Nii) und Prüfling (P) beaufschlagt wird, wobei der Ausgangsstrom des Abgleichwiderstandes (R \) den fehlerkompensierten Stromwandler (7b) speis*' dem über einen dem Prüfling (P) nachgeschalteten Spannungswandler (Ti) auch der

in die ungleiche^Nennübersetzung ausgleichende Korrekturstrom (Tk)aufgeprägt wird.

Die Erfindung betrifft eine dem Prüfen von Meßwandlern dienende Einrichtung zur selbsttätigen Ermittlung des Betragsfehlers und des Fehlwinkels eines Strom- oder Spannungswandlers in drei Fehlerbereichsstufen (niedrige Fehlerstufe ist gleich Stufe kleiner Fehler, mittlere Fehlerstuie ist gleich Stufe mittlerer Fehler, hohe Fehlerstufe ist gleich Stufe hoher Fehler) nach dem Differenzverfahren, bei dem der Prüfling mit einem Normalwandler derart zusammengeschaltet ist, daß aus der vekioriellen Differenz der Sekundärströme des Prüflings und des Normalstromwandlers bzw. der .Sekundärspannungen des Prüflings und des Normalspannungswandlers unter Verwendung der vom Sekundärstrom des Normalstromwandlers durch Nachschaltung eines Referenzstromwandlers bzw. der von der .Sekundärspannung des Normalspannungswandlers durch Nachtschaltung eines Refercnzspannungswandlers abgeleiteten Referenzspannung der ßctragsfehler und der Fehlwinkel nach Betrag und Phase in zwei voneinander unabhängigen digitalen Anzeigegeräten .ingezeigt werden.

Nach dem Differenzverfahren arbeitende Priifeinrichtungen sind so ausgestaltet, daß der Prüfling mit einem Nornuilwandlcr so verglichen wird, daß aus der vektoriellen Differenz der .Sekundärgrößen beider Wandler die Fehler im Verhältnis zur Sekundärgröße des Normalwandlers nach fielrag und Phasendifferenz ermittelt und als Belragsfehler und Fehlwinkel angezeigt werden. Der Vorteil des Differenzverfahrens liegt in der erreichbaren geringen Meßunsicherheit, da der FIi ti flu 13 von Toleranzen der verwendeten Bauteile nur von zweiter Ordnung auf die Fehleranzeige ist (vergleiche A. Keller: »Neuzeitliche Wandlermeßein-

richtung nach dem Differenzverfahren«, ETZ-A, 74 [1953], 105-109).

Eine MeBwandler-Prüfeinrichtung der eingangs erwähnten Art ist durch die DE-AS 24 03 591 bekanntgeworden. Nachteilig an dieser bekannten Meßwandler-Prüfeinrichtung ist insbesondere, daß aus der Referenzspannung zunächst eine um 90° phasenverschobene sinusförmige Spannung abgeleitet wird, daß aus den beiden um 90° gegeneinander phasenverschobenen Spannungen eine dritte sinusförmige Spannung erzeugt wird, deren Amplitude und Phasenlage durch phasengesteuerte Gleichrichter derart eingestellt wird, daß sie von gleicher Größe wie die auszumessende Spannung ist. Nachteilig an der bekannten Meßwandler-Prüfeinrichtung ist auch, daß die dort vorgesehenen 90°-Schaltungen in Abhängigkeit von der Toleranz der Bauelemente und der Frequenz entweder die Amplitude oder die Phasendrehung oder auch beide Parameter gleichzeitig beeinflussen.

Darüber hinaus ist durch die am 24. 4. 1952 bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung H 7508, 2Ie, 27/03, eine Einrichtung zum Messen der Fehler von Spannungswandler nach dem Kompensationsverfahren bekanntgeworden, bei der die Größe und Phase der Differenzspannung durch Kompensation gegen zwei aufeinander senkrecht stehende Spannungen gemessen wird. Hierzu werden der Normalspannungswandler und der Prüfling über einen Spannungsteiler gegeneinander geschaltet, wobei zum Normalspannungswandler die Primärwicklung eines Hilfswandlers parallel geschaltet wird. Die Einschaltung eines Widerstandes mit Parallelkondensator dient zur Kompensation von Phasenverschiebungen durch den Hilfswandler. Die Sekundärwicklung des Hiifswandlers speist eine Schaltung, die mittels zweier Schleifdrahtabgriffe zwei senkrecht aufeinander stehende Spannungen veränderbarer Größe erzeugt. Diese dienen zur Kompensation der am Widerstand des Spannungsteilers abgegriffenen Spannung, die von den Abweichungen der beiden Wandler untereinander abhängt. Pei ungleicher Nennübersetzung von Normalspannungswandler und Prüfling werden die beiden in Vergleich zu bringenden und der Prüfeinrichtung zuzuführenden Sekundärspannungen dadurch ajf gleiche Nenngröße gebracht, daß die Sekundärspannung des Prüflings einem Spannungsteiler zugeführt wird, an dem eine der Sekundärspannung des Normalwandlers entsprechende Spannung abgegriffen wird.

Auch diese vorbekannte Meßwandler-Prüfeinrichtung weist den Nachteil auf, daß aus der Referenzspannung zunächst ein? um 90° phasenverschobene sinusförmige Spannung abgeleitet wird. Aus den beiden um 90° gegeneinander phasenverschoben«! Spannungen muß dann im Handabgleich eine weitere sinusförmige Spannung erzeugt werden, die ein Maß für die Abweichungen der beiden Wandler untereinander darstellt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Schaltung ist, daß die Fehler des dem Prüfling nachgeschalteten Spannungsteilers mit vollem Gewicht in die Fehlerbestimmung eingehen. Genaue Messungen sind mit dieser Meßeinrichtung daher nicht möglich. Auch diese bekannte Meßeinrichtung bedingt demgemäß größere Meßfehler und einen erhöhten Meßaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sowohl für Strom- als auch für Spannurigswandlcr-Messungen geeignete Prüfeinrichtung der ,igangs erwähnten Art so aiis/iigest'lten, daß bei \...Mg selbsttätiger Ermittlung und Anzeige der Strom- bzw. Spannungsfehler und der Fehlwinkel die Meßgenauigkeit erhöht wird und bei der Ablesung der Meßwerte in keinem Meßbereich Umrechnungsfaktoren berücksichtigt werden müssen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Umschaltung der drei Fehlerbereichsstufen mittels eines einstellbaren, fehlerkompensierten Stromwandlers erfolgt, dessen Sekundärwicklung dekadisch umschaltbar ist, daß die sinusförmige Referenzspannung eine digitale 90°-Schaltung so anregt, daß diese zwei Rechleckspannungen erzeugt, von denen eine in Phase mit der Referenzspannung des Referenzstromwandlers bzw. des Referenzspannungswandlers und eine um 90° dazu phasenverschoben ist,

ι j und daß mittels dieser Rechteckspannungen zwei Folge-Halteverstärker angesteuert werden, so daß im Ansteuerungszeitpunkt aus dem Verhältnis der von den Sekundärströmen bzw. -spannungen der Normalwandler und des Prüflings abgeleiteten Diiferenzspannung und Referenzspannung der Spannungsfehler und der Fehlwinkel als Spannungswert zur Verfügung stehen, die in zwei voneinander unabhängigen Digitalvoltmetern in einem Triggertakt vorbesiL.imter Taktfolge angezeigt werden.

2~> In Weiterbildung der Erfindung ist es von Voneil, wenn im Falle ungleicher Nennübersetzungen von Prüf.'..ig und Normalstromwandler dem Differenzstromwandler der fehlerkompensierte Stromwandler und dem Prüfling ein weiterer fehlerkompensierter

jo Stromwandler nachgeschahet ist. wenn zur Korrektur der primären Durchflutung des dem Differenzstromwandler nachgeschalteten stufig einstellbaren .Stromwandlers mittels des dem Prüfling nachgeschalteten Stromwandlers aus dem Sekundärstrom ties Prüflings

jj ein Korrekturstrom abgeleitet und in die zweite Primärwicklung (Korrekturwicklung) des dem Diffcrenzstromwandlers nachgeschalteten Stromwandlers eingespeist wird, und wenn dieser Korrekturstrom wahlweise durch verschiedene Wicklungen dieses

4Ii Stromwandlers geleitet wird, wobei die Wincüngszahlen dieser Wicklungen so gewählt sind, daß alle ganzzahligen Prozentsätze des Verhältnisses

-„-' · 100% einstellbar sind.

4j Von Vorteil ist es ai;.h. wenn im Fall·: ungleicher Nennübersetzungen um Prüfling und Normalspannungswandler ein Abgleichwiderstand mit der Differen^spannung /wischen Nornialspannungswandler und Prüfling beaufschlagt wird, wobei der Ausgangsstrom jo des Abgleichwiderstandes den fehlerkompensierten Stromwandler speist, dem über einen Spannungswandler auch der dir ungleiche Nennübersetzung ausgleichende Korrekturstrom aufgeprägt wird.

Derartige Prüfeinrichtungen bieten den erheblichen Vi Vorteil, daß unter Ikibehahung der günstigen Eigenschaften einer VVandlerprüfcinrichtung nach dem Differenzverfahien. insbesondere hohe Genauigkeit, Meßwandler mit unterschiedlichen Nennübersetzungcn gegeneinander gemessen werden können. Damit wird mi der Anwendungsbereich der crfiinlurigsgemäUcn Prüfeinrichtung gegenüber bekannten Einrichtungen dieser Art wesentlich erweitert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Aiisführungsbeispielen an Hand der Zeichhj niing näher erläutert. Es stellt dar

F i g. I eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von .Stromwandlern nach dem Difteren/verfahren.

F i g. 2 einen Ausschnitt einer Schaltungsanordnung

zur Prüfung von Spannungswandlern nach dem Diffcrcnz.vcrfahrcn,

F ig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Stromwandlern mit uncrschicdlichcn Nennübersetzungen,

I"ig.4 einen Ausschnitt einer Schaltungsanordnung zur Prüfung von Spannungswandler!! mit unterschiedlichen Nennübersetziingen.

Wie Fig. I zeigt, ist die Schaltungsanordnung zur Prüfung von Stromwandlern wie folgt aufgebaut:

In den Sekundärkreis eines Normalstromwandlers /V/ ist ein Referenzstromwandler Ti eingeschaltet, an dessen Sekundarscite ein Bürdenwiderstand Rn angeschlossen ist. In Reihe mit der Primärwicklung des Refcren/stromwiindlers Γι ist die erste Primärwicklung /' eines Drciwicklungs-Differenzslroiiuvandlcrs 7.· geschaltet, dessen /weite Primärwicklung /'.- im die Sekundarscite des Prüflings /'angeschlossen ist.

An die Sekundärwicklung ties Differenzstromwandlers T, ist ein Diffcrcn/widersljnd Ri angeschlossen. Der nicht geerdete Pol des Differenz« idcrstandes R / ist über einen Tiefpaßfilter 7'/'· mil dem Fingang eines elektronischen Dividierers oder yuotientcnbilclners (,) verbunden. Desgleichen isl tier nicht geerdete Pol des Bürdenwiderstandes Rn über einen weiteren Tiefpaßfilter 77-.1 und einen Gleichrichter (i mit dem Fingang des Quoticntenbildners (,) verbunden. Der Ausgang ties Qiiolicntcnbildners Q ist mit ό^η [Eingängen zweier I'oige-Halteverstarker .S" //■ und S II· verbunden, deren Ausgänge zu zwei gesonderten, gctriggerten Digilalvoltmctern l)\ · und /}\'.> geführt sind.

Am Ausgang des I iefpaßfilters 7"/; ist über einen Rechteekiinii'iirmer Rl'' eine digitale 90 -Schaltung angeschlossen, über tieren Ausgange die beiden !■"()lgc-Halte\erstiirkcr S // und S Il angesteuert «erden.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß I ι g. I ist folgende:

Mit Hilfe des Dilieren/strnniuandlers 7; wird aus dem Sekundärstroni Γ, des ΡιΐιΠιηι.^ P und aus dem Sekundärsirom r des Nnrni.ilsii" -!Wandlers /V; der Differenzstrom

gebildet, der als .Spannungsabfall am Widerstand R ι die Differenzspannung »,-erzeugt. Die Windungszahlcn des Differenzstrom«andlers Γ und die Größe des Diffcrcn/widcrstaiuies R ■ sind so gewählt.daß die Differenzspannung den Wen ',!I

hat, wenn der Prüfling P einen Beiragstehler vom Endwert des gewählten Meßbereiches, d. h. F₁ = 0.2%. 2% oder 20% aufweist und die sekundäre Stromstärke gleich der Nennstromstärke ist.

Die Nennübersetzung des Referenzstromwandlers Γι und die Größe seines Bürdenwiderstandes Rp sind so gewählt, daß bei einer sekundären Stromstärke gleich <,o der Nennstromstärke die Referenzspannung ur den Wert

üifferenzspannungujund der Referenzspannung o«dcn Stromfehler als

»R

und den l-'chlwinkc] als

Im Ϊ1_Λ

3438'

Tin elektronischer Vektormesser errniiteli den Fehler des Prüflings dadurch, daß er aus der komplexen ermittelt.

Das Verhältnis ui/Uk wird mit Hilfe des elektronischen Dividierers Q gebildet. Da es sich um einen Zwei-Quadranten-Dividierer handelt, wird ihm als Ncnncrspanniing nicht the Referenzspannung i7«. sondern der Gleichrichtwcrt \ιΐκ\ zugeführt. AK Ausgangsspannung <7/>des Dividieren (^ergibt sich

IO - ΐϊ,

I"»I

Die Wechselspannung up hat die gleiche Phasenlage wie ü/. ihre Amplitude ist jedoch nicht mehr voir eingestellten Prüfpunkt abhängig, sondern nur noch vom prozentualen Fehler des Prüflings. Wenn die Meßeinrichtung auf den Fehlcrmcßbercich »2%« eingestellt ist und der Stromwandler einen Stromfehlei von I¹Vo hat. hat diese Spannung einen Kffcktivwert vor

Bctragsfchlerbestimmung

Wenn der Ptüfling keinen Fehlwinkel hat. sondcri nur einen Stromfehlcr, weist die Spannung tfjund dami auch Up keine Phasenverschiebung gegenüber dci Spannung un auf. Der Schcitelwcrt on ist damit ein Mal für den Stromfchler /·',. Fin Spanni;ngswert Un= 1.5 V entspricht beispielsweise einem Stromfehler vor F₁-0.5%. wenn der Meßbereich »2%« gewählt ist. Dei Scheitelwcrt up fällt in diesem F'all zeitlich mit dcir Schcitelwcrt !/»der Referenzspannung zusammen.

Wenn der Prüfling zusätzlich einen Fehlwinke aufweist, besteht zwischen Un und ur eine Phasenvcr Schiebung. In diesem Falle ist nicht mehr ü» proportio nal zum Stromfehler, sondern derjenige Augenblick «ert Ui der Spannung IJn der zeitlich mit tii zusammenfällt.

Dieser Zeitpunkt ist auf einfache Weise dadurch bestimmt, daß der positive Scheitelwert von u) gegenüber dem Nulldurchgang der positiven Flanke von i« um 90" nacheilt. Fin digitales Schaltsignal (JH ir F i g. 1). « elches um 90" gegenüber dem Nulldi-'chganj der positiven Flanke von u« verschoben ist. steuert einer Folge-Halteverstärker (S///,) derart, daß dessen Aus gangsspannung für die Dauer von etwa 300 m: denjenigen Amplitudenwert ur beibehält, den dip zurr Zeitpunkt von ur(i)= or hatte.

F'ehl Winkelbestimmung

Die Fehlwinkelbestimmung erfolgt analog zur Fehler bestimmung. Der Zeitpunkt der Momentanwertabta stung von ffp ist jetzt der Nulldurchgang der positivei Ranke von t/j?.

Ein digitales Schaltsignal (H in Fig. 1), weiche gegenüber Or keine Phasenverschiebung aufweis steuert einen zweiten Fo!ge-Ha!teverstärker (S/H? Dessen Ausgangsspannung u* ist für etwa 300 ms gleicl

demjenigen Augenblickswert, den ui> zum Zeitpunkt Ur(I)= O haue.

Meßwertanzeige

Die Fehlerspannung ui und die Fehlwinkelspannung > Ua, die nach jeder Meßwertabtastung für etwa 300 ms als Gleichspannungswerte zur Verfügung stehen, werden während dieser Zeit von je einem Digitalvoltmeter DV, bzw. OVi für die Betragsfehleranzcige und für die Fehlwinkelanzeige gemessen und angezeigt. Der Befehl in zur Meßwertübernahme für die Digitalvoltmeter wird von dem digitalen Schaltsignal »jH« abgeleitet, so daß die innerhalb derselben Periode der MelJspannung im zeitlichen Abstand von 90° ermittelten Fehlerspannungen Ui und ü,i zum gleichen Zeitpunkt von den r> Digitalvoltmetern DVi, DV>übernommen werden.

Die Meßwertübernahme erfolgt selbsttätig im zeitlichen Abstand von etwa 300 ms. Der Zeitpunkt der McßwertabtastuMg kann wahlweise auch durch einen externen Schaltbefehl bestimmt werden. Diese Betriebs- >n art der Wandlermeßeinrichtung ist dar η vorteilhaft, wenn im Zusammenwirken mit einem Prozeßrechner ein automatischer Wandlerprüfplatz betriehen werden soll.

Digitale 90° -Schaltung

Die beiden digitalen Schaltsignale »H« und »jH« werden aus der Referenzspannung Ur mit Hilfe eines phasenstarren Regelkreises PLL (Phase Locked Loop) gewonnen. Mit dieser Schaltung können Rechtecksigna- jn Ie erzeugt werden, die die gleiche Frequenz und Phasenlage haben wie die ihr zugeführte Signalspannung, und gleichzeitig Signale, die ein ganzzahliges Vielfaches dieser Frequenz aufweisen und die gegenüber dieser Signalspannung keine Phasenverschiebung r> haben. Die Funktion dieser Schaltung ist außerdem in einem weiten Bereich frequenzunabhängig.

Für die Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung wurde ein Frequenzbereich von 10 Hz bis 75 Hz gewählt. Die PLL-Schaltung erzeugt zwei Signale, von denen eines -jh (H) von gleicher Frequenz und Phasenlage ist wie die Referenzspannung, während das zweite Signal bei gleicher Phasenlage die doppelte Meßfrequenz aufweist. Mit Hilfe eines »Exklusiv-Oder«-Gatters wird aus dem Rechtecksignal doppelter Frequenz und dem ■»> SIG-Signal eine dritte Rechteckspannung gewonnen (jH), die die gleiche Frequenz wie die Referenzspannung hat, gegenüber dieser jedoch um90^c nacheilt.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Schaltungsanordnung zur Spannungswandlerprüfung wie folgt aufgebaut: ,n

Zur Ermittlung der Differenzspannung Uj sind die Sekundärwicklungen des Normalspannungswandlers Niiund des Prüflings Pin Differenzschaltung miteinander verbunden. In den Sekundärkreis des Normalspannungswandlers yVtyist ein Referenzspannungswandler Γ3 eingeschaltet Im übrigen ist die Schaltung wie durch die Trennstellen u, ν in F i g. 1 gekennzeichnet weitergeführt.

Bei Betragsfehlern vom Endwert des gewählten Meßbereiches, d.h. F₁₁ = 0,2%, 2% oder 20%, und Sekundärspannungen von der Größe der Nennspannung ergeben sich für die Referenzspannung ifo und die Differenzspannung ffj die gleichen Werte wie bei der Stromwandlermessung.

Im Falle ungleicher Nennübersetzungen von Prüfling P und Normalstromwandler N/ ist die Prüfeinrichtung für die Stromwandlerprüfung gemäß F i g. 3 auszubilden.

Es ist hierbei in den Sekundärkreis des Prüflings Pein elektronisch fehlerkompensierter Stromwandler Ti eingeschaltet, dessen Primärwicklung mit der zweiten Primärwicklung Pi des Dreiwicklungs-Differenzstromwandlers Ti in Reihe geschaltet ist. Ferner ist die Sekundärwicklung des Differenzstromwandlers T2 mit der Primärwicklung eines weiteren fehlerkompensierten Stromwandlers Ts verbunden. Der fehlerkompensierte Stromwandler T5 besitzt auf einem gemeinsame η Eisenkern zwei Primärwicklungen W.i und Wk sowie zwei Sekundärwicklungen Wi und Wy. Die Sekundärwicklungen Wi und Wy sind über einen Verstärker Y miteinander verbunden, während die zweite Primärwicklung Wk an die Sekundärwicklung des fehlerkompensierten Stromwandlers Tt angeschlossen ist. An die zweite Sekundärwicklung WV ist der Differenzwiderstand R1 angeschlossen, an dem die Spannung u.i abfällt. Die Verbindungsstelle zwischen Wr und Rt ist dann gegebenenfalls über den Tiefpaßfilter TF\ an den Eingang des Quotientenbildners (^angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäU F i g. 3 ist folgende:

Die früher erläuterten Fehlerformeln gelten nur unter der Voraussetzung gleicher Nennübersetzungen von Prüfling und Normalwandler. Wenn die Nennübersetzungen beider Wandler jedoch verschieden sind (Kn, # Kn_n), gilt folgendes: Aus der reellen Komponente //und der imaginären Komponente ijdes Differenzstromes Ti lassen sich weder der Stromfehler noch der Fehlwinkel des Prüflings ermitteln, da im Differenzslrom ein Anteil enthalten ist, der durch die ungleichen Nennübersetzungen, und nicht durch den Fehler des Prüflings verursacht wurde. Dieser Anteil läßt sich zum Beispiel kompensieren, wenn die Windungszahl der vom Sekundärstrom T₂, des Prüflings P durchflossenen Wicklung des Differenzstromwandlers T₂ (Fig. 1) entsprechend verändert wird. Wegen der geringen Windungszahl dieser Wicklung (6 Windungen für Jv=5 A) ist die damit mögliche Anpassung aber nicht !einstufig genug durchführbar.

Ein sehr feinstufiger Ausgleich unterschiedlicher Nennübersetzungen wird durch die Schaltung gemäP Γ i g. 3 erzielt. In F i g. 1 wird die Differenzspannung Uj dadurch gewonnen, daß der Differenzstrom Jj einen Spannungsabfall am Bürdenwiderstand Rj des Differenzstromwandlers Ti erzeugt. Da bei diesem Verfahren der Differenzstromwandler wegen der sehr großen Bebürdung einen zu großen Fehler aufweisen würde, ist der Differenzwiderstand Ra statt dessen auf der Sekundärseite eines elektronisch fehlerkompensierten Stromwandlers T₅ (F i g. 3) angeordnet Die Primärwicklung Wj des Stromwandlers T₅ wird dabei vom Differenzstrom Ij durchflossen. Der Fehler dieses Stromwandlers ist auch bei kleinen Werten von Jj und gioßen Werten für Rjsehr gering, da zur Erzeugung des Spannungsabfalls dj an Rj keine entsprechend große magnetische Induktion im Wandlerkern erforderlich ist

sondern nur ein um den Faktor ν -—verminderter Teil

derselben, wobei ν die Verstärkung des Verstärkers V (v=500) und wf und w; die Windungszahlen der Wicklungen Wy und W₁ (wy=5 oder 50 oder 500, Wi= 3000) bedeuten.

Die Fehlerbestimmung wird nun dadurch ermöglicht daß aus dem Sekundärstrom £, des Prüflings ein Korrekturstrom ic abgeleitet wird, der so in eine zweite Primärwicklung Wk des Stromwandlers T₅ eingespeist wird, daß sich als Sekundärstrom von 7s ein Strom der

Größe /jergibt. Wenn der Korrekturstrom den Wert

hat, wird

d. h.i, nimmt denjenigen Wert des Sekundärstromes an, den der Prüfling bei gleicher Nennübersetzung wie der Normalwandler aufweisen würde. Aus Γ/ ergibt sich dann

/■', = if · I(X)% und Λ, = i? ■ .14.1H'

Durch Wahl entsprechender Windungszahlen der in

1 "/u-Siufeii, vuiiugSwciSc iiVi ocfcich VOn GG bis i20% verstellbaren Korrekturwicklung Wk lassen sich die Auswirkungen der verschiedenen Übersetzungen in dem angeführten Bereich

0,6 < *"* < 1,2

in Stufen von 0,01 kompensieren. Der Korrekturstrom [κ kann vorzugsweise über Korrekturschalter den verschiedenen Wicklungen des Stromwandlers Ά zugeführt werden. Die aus dem Verhältnis der Nennübersetzungen errechnete und mittels Schalter an der Frontplatte der Meßeinrichtung eingestellte Korrektur ist unabhängig vom eingestellten Prüfpunkt, da sowohl^ als auch _/* dem Prüfstrom proportional sind.

Bei der Prüfung von Spannungswandlem ist die Korrekturschaltung ebenfalls wirksam. Wie F i g. 4 zeigt, wird die Differenzspannung ~uj mit Hilfe eines Widerstandes zuerst in einen Differenzstrom _ζ umgesetzt, der die Wicklung Wj des fehlerkompensierten Stromwandlers Tt durchfließt Der für die Korrektur benötigte Strom Jx wird in diesem Falle mit Hilfe eines zusätzlichen Spannungswandler^ Ti und eines Widerstandes Rk aus der Sekundärspannung ufu, f'.es Prüflings gewonnen. Im übrigen ist die Korrekturschaltung gemäß F i g. 4 wie die Schaltung nach F i g. 3 zu ergänzen.

Oberschwingungsanteile in der Prüfspannung bzw. im Prüfstrom beeinflussen die Meßwertanzeige der Wandlermeßeinrichtung auf zwei verschiedene Weisen. Einmal verfälschen sie die Referenzspannung Or, und zweitens führen sie zu einem großen Oberschwingungsanteil im Differenzstrom Jj, da das Obertragungsverhalten von Prüfling und Normalwandler für verschiedene Frequenzen nicht gleich ist und sich die Oberschwingungsanteile daher bei der Differenzbildung nicht gegenseitig kompensieren. Damit dadurch keine falsche Anzeige entsteht, ist in F i g. 1 zwischen dem Differenzstromwandler T₇ und dem Dividierer Q ein Tiefpaßfilter TF] geschaltet, das eine Dämpfung von mehr als 50 dB für Frequenzen > 150 Hz hat, so daß die dem Dividierer Q zugeführte Spannung nur noch Oberschwingungsanteile mit vernachlässigbar kleiner Amplitude enthält. Da die Ausgangsspannung dieses Tiefpasses nach Betrag und Phasenlage sehr stark von der Meßfrequenz abhängt, wird auch die Referenzspannung u« mit Hilfe eines vor dem Gleichrichter G eingeschalteten Tiefpaßfilters TFi nach Betrag und Phasenlage in gleicher Weise verändert. Der Gleichlauf zwischen den beiden völlig gleich aufgebauten Tiefpässen TFi und TF2 ist zwischen 15 Hz und 65 H/. so gut, daß das Verhältnis κ, das ein Maß für den Fehler des Prüflings ist, in

f I V-Lj Ul-Il/.L/V. I t-tV-ir

„.,;„.,.- „ir π 1 o/„ wnrfaic/^ht ■••B<-

wird.

Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung zeichnet sich gegenüber bekannten Prüfeinrichtungen dieser Art durch folgende Vorteile aus:

Die Ermittlung und Anzeige von Strom- bzw. Spannungsfehlern und Fehlwinkeln erfolgt völlig selbsttätig. Bei der Ablesung der Meßwerte müssen in keinem Meßbereich Umrechnungsfaktoren berücksichtigt werden. Die Ablesung ist zwischen 15 Hz und 65 Hz jeweils frequenzunabhängig. Nicht nur die Fehleranzeige, sondern auch die Fehlwinkelanzeige ist ohne Umrechnung für alle Frequenzen gültig. Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung kombiniert die Vorteile des Differenzverfahrens mit der besonders bei der Spannungswandlerprüfung erforderlichen Möglichkeit der Verwendung verschiedener Nennübersetzungen. Damit zeichnet sich die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung neben einer sehr guten Meßgenauigkeit gleichzeitig durch einen sehr breiten Einsatzbereäch aus. Genau wie bei den bisher bekannten handabgeglichenen Wandlermeßeinrichtungen ist die vorliegende Prüfeinrichtung sowohl für Strom- als auch für Span;>"ngswandlermessungen geeignet. Selbstabgleichende Meßeinrichtungen waren bisher nur für Strom- oder Spannungswandlermessungen bekannt Durch die eingebauten Tiefpaßfilter wird der Einfluß von Oberwellen, die entweder in der Prüfspannung bzw. im Prüfstrom enthalten sind oder die durch das Übertragungsverhalten der Prüflinge hervorgerufen werden, eliminiert, so daß sie auf die Meßwertanzeige keinen Einfluß haben.

Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung ist für die Prüfung von Strom- oder Spannungswandiern jeglicher Art und/oder Spannungsebenen geeignet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Pem Prüfen von Meßwandlern dienende Einrichtung zur selbsttätigen Ermittlung des Betragsfshlers und des Fehlwinkels eines Strom- oder Spannungswandlers in drei Fehlerbereichsstufen (niedrige Fehlerstufe ist gleich Stufe kleiner Fehler; mittlere Fehlerstufe ist gleich Stufe mittlerer Fehler; hohe Fehlerstufe ist gleich Stufe hoher Fehler) nach dem Differenzverfahren, bei dem der Prüfling mit einem Normalwandler derart zusammengeschaltet ist, daß aus der vektoriellen Differenz der Sekundärströme des Prüflings und des Normalstromwandlers bzw. der Sekundärspannungen des Prüflings und des Normalspannungswandlers unter Verwendung der vom Sekundärstrom des Normalstromwandlers durch Nachschaltung eines Referenzstromwandlers bzw. der von der Sekundärspannung des Normalspannungswandlers durch Nachschaltung eines Referenzspannungswandlers abgeleiteten Referenzspannung der Betragsfehler und der Fehlwinkel nach Betrag und Phase in zwei voneinander unabhängigen digitalen Anzeigegeräten angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der drei Fehlerbereichsstufen mittels eines einstellbaren, fehlerkompensierten Stromwandlers (7s, 7t,) erfolgt, dessen Sekundärwicklung (Wy) dekadisch umschaltbar ist, daß die sinusförmige Referenzspannung (ur) eine digitale 90°-Schaltung so anregt, daß diese zwei Rechteckspannungen erzeugt, von denen eine in Phase mit der Referenzspannung (ur) des Referenzstromwandlers (T₁) bzw. des Referenzspannungswandlers (Γι) und eine um 30° dazu phasenverschoben ist, und daß mittels dieser RechtecKspannungen zwei Folge-Halteverstärker [S/H\, S/Hi) angesteuert werden, so daß im Ansteuerungszeitpunkt aus dem Verhältnis der von den Sekundärströmen bzw. -spannungen der Normalwandler (N/, Ni) und des Prüflings (P) abgeleiteten Differenzspannung (u.\) und Referenzspannung (υΉ)ύζτ Spannungsfehler und der Fehlwinkel als Spannungswert zur Verfugung stehen, die in zwei voneinander unabhängigen Digitalvoltmetern (DVi, DV₂) in einem Triggertakt vorbestimmter

" Taktfolge angezeigt werden.

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eingang des das Verhältnis aus der Differenzspannung (ü_i) und der Referenzspannung (u~n) bildenden Quotientenbildners (Q) zwei baugleiche Tiefpaßfilter (TF]. TF;) angeordnet sind.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale 90°-Schallung von einem Phase Locked l.oop-.Schaltkrcis und von einer Exklusiv-Und/Odcr- Verknüpfung gebildet ist.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Slromwandlerprüfting die Diffcrenzspaiinung (ϊϊι) durch einen Dreiwickliings-Differenzstromwandler ( Γ>) gebildet ist, dessen Primärwicklungen (P], /'>) in die Sekundärkreise des Normalslromwandlcrs (W/J'uiul des Prüflings f/Veingeschaltet sind.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Spunnungswarullerprüfung die Differcnzspannung (if.i) durch Gegenschaltung der Sckundnrkrcisc des Normalspannungswandlers (Ni ) und des Prüflings (P) gebildet 6, Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle ungleicher Nennübersetzungen von Prüfling (P) und Normalstromwandler (Ni) dem Differenzstrom wandler (Γ>) der

Stromwandler^) und dem Prüfling (P)ein weiterer fehlerkompensierter Stromwandler (T₄) nachgeschaltet ist, daß zur Korrektur der primären Durchflutung des Stromwandlers (Ti) in dem Stromwandler (7}) aus dem Sekundärstrom ßTjdes

m Prüflings (P) ein Korrekturstrom (T_K) abgeleitet und in die zweite Primärwicklung (Korrekturwicklung) (Wk) des Strom wandlers (7s) eingespeist wird, und daß dieser Korrekturstrom (Tk) wahlweise durch verschiedene Wicklungen des Stromwandlers (T₅)

geleitet wird, wobei die Windungszahlen dieser Wicklungen so gewählt sind, daß alle ganzzahligen