DE2746912C3 - Dem Prüfen von Strom- oder Spannungswandlern dienende Einrichtungen zur selbsttätigen Ermittlung des Betragsfehlers und des Fehlwinkels eines Strom- oder Spannungswandlers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft dem Prüfen von Strom- oder Spannungswandlem dienende Einrichtungen zur selbsttätigen Ennittlung des Beifagsfeiv r* «ukJ d_es Fehlwinkels eines Strom- OdS₁- S^ann ■„ gswandlers gemäß den Oberbegriffen der Ansprächt. 1 und 2.

Nach dem Differenzverfahren arbeitende Prüfeinrichtungen sind so ausgestaltet .JJ der Prüfling mit einem Normalwandler so --rgnchen wird, daß aus der 2<> vektoriellen Differenz aer '"•ekundärgrößen beider Wandler die Fehler im Verhältnis zur Sekundärgröße des Normalwandlers nach Betrag und Phasendifferenz ermittelt und als Betragsfehler und Fehlwin^el angezeigt, werden. Der Vorteil des Differenzverfahrens liegt 2 > in der erreichbaren geringen Meßunsicherheit, da der Einfluß van Toleranzen der verwendeten Bauteile mir von zweiter Ordnung auf die Fehleranzeige ist (vergleiche A. Keller: »Neuzeitliche Wandlermeßeinrichtung nach dem Differenzverfahren«, ETZ-A, 74 m [1953],105-109).

Eine Meßwandler-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 emv eder die A.npiitude 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. 2le. 27/03, eine Einrichtung zum Messen der Fehler von Spannungswandler! nach dem Kompensationsverfahren bekanntgeworden, bei der die Größe und Phase dtr Differenzspannung durch Kompensation gegen zwei aufeinander senkrecht stehende Spannunfen gemessen wird. Hierzu werden oer Normaispannungswanaier und der Krutling über einen Spannungsteiler gegeneinander geschaltet, wobei zum Normalspannungswandler die Primärwicklung eines Hilfswandlers parallel geschaltet wird. Die *>o Einschaltung eine«. Widerstandes mii Parallelkondensa tor dient zur Kompensation von Phasenverschiebungen durch den Hilfswandler. Die Sekundärwicklung des Hilfswandlers speist eine Schaltung, die mittels zweier Schleifdrahtabgriffe zwei senkrecht aufeinander stehen- f>5 de Spannungen veränderbarer Größe erzeugt. Diese dienen zur Kompensation der am Widerstand des Spannungsteilers abgegriffenen Spannung, die von den Abweichungen der beiden Wandler untereinander abhängt. Bei ungleicher Nennübersetzung von Normalspannungswandler und Prüfling werden die beiden in Vergleich zu bringenden und der Prüfeinrichtung zuzuführenden Sekundärspannungen dadurch auf 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 eine um 90° phasenverschobene sinusförmige Spannung abgeleitet wird. Aus den beiden um 90° gegeneinander phasenverschobenen 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 03^u:r 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 Spannungswandler-Messungen geeignete Prüfeinrichtung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß auch Meßwandier mit unterschiedlichen Nennübersetzungen gegeneinander gemessen werden können und daß auch bei dieser komplexen Meßaufgabe eine völlig selbsttätige Ennittlung und Anzeige der Strom- bzw. Spannungsfehler sowie der Fehlwinkel ermöglicht wird und daß bei der AbIesung der Meßwerte in keinem Meßbereich Umrechnungsfaktoren berücksichtigt werden müssen.

Diese Aufgabe wird nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die zur Prüfung von Stromwandlern vorgesehen ist, durch die Merkmale des Anspruchs 1 und nach einer weiteren Ausfiihrungsform der Erfindung, die zur Prüfung von Spannungswandlern vorgeser ^n ist, durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.

Die erfindungsgemäßen Prüfeinrichtungen bieten also den erheblichen Vorteil, daß unter Beibehaltung der günstigen Eigenschaften einer Wandlerurufeinrichtung nach dem Differenzverfahren, insbesondere hohe Genauigkeit, Meßwandler mit unterschiedlichen Nennübersetzungen gegeneinander gemessen werden können. Damit wird der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtungen gegenüber bekannten Einrichtungen dieser Art wesentlich erweitert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar

Fig ! eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Stromwandlern räch dem Differenzverfanren,

f ι g. 2 einen Auscchnitt einer Schaltungsanordnung zur Prüfung von Spannungswandlem nach dem Di.'ferenzverfahren,

F i g. 3 eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Stromwandler.*! mit unerschiedücben Ne.iriiibersetzurigen,

F i g. 4 einen Ausschnitt einer Schaltungsanordnung zur Prüfung von Spannungswandlem mit nnierschiedlichen Nennübersetzungen.

Wie F i g. 1 zeigt, ist die Schaltungsanordnung zur Prüfung von Stromwandlern wie folgt aufgebaut:

In den Sekundärkreis eines Normalstromwandlers JV/

ist ein Referenzstrcmwandler 71 eingeschaltet, an dessen Sekundärseite ein Bürdenwiderstand R₀ angeschlossen ist In Reihe mit der Primärwicklung des Referenzstromwandlers Ti äst die erste Primärwicklung Px eines Dreiwicklungs-Differenzstromwandlers Ti geschaltet, dessen zweite Primärwicklung Pi an die Sekundärseite des Prüflings ^angeschlossen ist.

An die Sekundärwicklung des Differenzstromwandlers Ti ist ein Differenzwiderstand Rj angeschlossen. Der nicht geerdete Pol des Differenzwiderstandes Rj\sl über einen Tiefpaßfilter TF\ mit dem Eingang eines elektronischen Dividierers oder Quoiientenbildners Q verbunden. Desgleichen ist der nicht geerdete Pol des Bürdenwiderstandes Ro über einen weiteren Tiefpaßfilter TF; und einen Gleichrichter C? mit dem Eingang des Quotientcnbildners Q verbunden. Der Ausgang des Quotientenbildners Q ist mit den Eingängen zweier Folge-Halteverstärker S/M und S/Hi verbunden, deren Ausgange zu zwei gesonderten, getriggerten Digitalvoltmetern DVi und DVi geführt sind.

Am Ausgang des Tiefpaßfilters TFi ist über einen Rechieckumformer RL) eine digitale 90°-Schallung angeschlossen, über deren Ausgänge die beiden Folge-Halteverstärker S/M und S/Hi angesteuert werden.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 ist folgende:

Mit Hilfe des Differenzstromwandlers Ti wird aus dem Sekundärstrom £« des Prüflings P und aus dem Sekundärstrom ~h„ des Normalstromwandlers N/ der Differenzstrom

Ts = hi - h-

gebildet der als Spannungsabfall am Widerstand Rj die Differenzspannung uj erzeugt Die Windungszahlen des Differenzstromwandfers Ti und die Größe des Differenzwiderstandes R ι sind so gewählt daß die Differenzspannung den Wert

; 2

hat wenn der Prüfling P einen Betragsfehler vom Endwert des gewählten Meßbereiches, d. h. F, = 02%, 2% oder 20% aufweist und die sekundäre Stromstärke gleich der Nennstromstärke ist

Die Nennübersetzung des Referenzstromwandlers T\ und die Größe seines Bürdenwiderstandes Rs sind so gewählt daß bei einer sekundären Stromstärke gleich der Nennstromstärke die Referenzspannung ujt den Wert

Rr =

5 i'2

Ein elektronischer Vektormesser ermittelt den Fehler des Prüflings dadurch, daß er aus der komplexen DifferenzspannungSjund der Referenzspannung25?den SiFOsnfehierals

F₁ =

und den Fehlwinkel als

ermittelt

100%

_{f =} J^a.-3438'

Ur

Das Verhältnis dj/tb wird mit Hilfe des elektronischen Dividierers Q gebildet. Da es sich um einen Zwei-Quadranten-Dividierer handelt, wird ihm als Nennerspannung nicht die Referenzspannung uk, sondern der Gleichrichtwert |I?5?| zugeführt. Als Ausgangsspannung Obdes Dividierers <?ergibtsich

Uu =

Die Wechselspannung 2b hat die gleiche Phasenlage wie Uj. ihre Amplitude ist jedoch nicht mehr vom eingestellten Prüf punk t abhängig, sondern nur noch vom prozentualen Fehler des Prüflings. Wenn die t5 Meßeinrichtung auf den Fehlermeßbereich »2%« eingestellt ist und der Stromwandler einen Stromfehler von 1 % hat, hat diese Spannung einen Effektivwert von 2b= Iv.

Betragsf e - !erbestimmung

Wenn der Prüfling keinen Fehlwinkel hat sondern nur ein ⁿ Stromfehler, weist die Spannung Qj und damit auch Sd keine Phasenverschiebung gegenüber der Spannung Ua auf. Der Scheitelwert Do ist damit ein Maß für den Stromfehler F* Ein Spannungswert Ö£>=1,5V entspricht beispielsweise einem Stromfehler von F₁=03%, wenn der Meßbereich »2%« gewählt ist. Der Scheitelten up fällt in diesem Fall zeitlich mit dem Scheitelwert //«der Referenzspannung zusammen.

Wenn der Prüfiing zusatzlich einen Fehlwinkel aufweist, besteht zwischen ud tnd ur eine Phasenverschiebung. In diesem Falle ist nicht mehr Dp proportional zum Stromfehler, sondern derjenige Augenblickwert Uf der Spannung ud. der zeitlich mit ur zusammenfällt.

Dieser Zeitpunkt ist auf einfache Weise dadurch bestimmt daß der positive Scheitelwert von ur gegenüber dem Nulldurchgang der positiven Flanke von Vr um 90° nacheilt Ein digitales Schaltsignal (///in F.ig. I). weiches um 90° gegenüber dem Nulldurchgang der positiven Fianke von Dr verschoben ist steuert einen Folge-Haltevorstärker (S/M) derart daß dessen Ausgangsspannung für die Dauer von etwa 300 ms

<5 denjenigen Amplitudenwert Uf beibehält den Ud zum Zeitpunkt von ur(i)= Ü£hatte.

Fehlwinkelbestimmung

so Die Fehlwinkelbestimmung erfolgt analog zur Fehlerbestimmung. Der Zeitpunkt der Momentanwertabtastung von djo ist jetzt der Nulldurchgang der positiven Flanke von 2>.
Ein digitales Schaltsignal {H in Fig. 1), welches gegenüber OJ? keine Phasenverschiebung aufweist steuert einen zweiten Folge-Halteverstärker (S/Hi). Dessen Ausgangsspannung Ug ist für etwa 300 ms gleich demjenigen Augenblickswert den 2Ό zum Zeitpunkt Hk(V=O hatte.

Meßwertanreäge

Die Fehlerspannung Uf und die Fehlwinkelspannung Ui, die nach jeder Meßwertabtastung für etwa 300 ms als GJeichspannungswerte zur Verfugung stehen, werden während dieser Zeit von je einem Digitalvoltmeter ZJV₁ bzw. DV₂ für die Betragsfehleranzeige und für die Fehlwinkelanzeige gemessen und angezeigt Der Befehl zur Meßwertübernahme für die Digitalvoltmeter wird

von dem digitalen Schaltsignal »jH« abgeleitet, so daß die innerhalb derselben Periode der Meßspannung im zeitlichen Abstand von 90° ermittelten Fehlerspannungen uf und ü.i zum gleichen Zeitpunkt von den Digitalvoltmetern DVi₁DV₂ übernommen werden.

Die MeßweFtübernahme erfolgt selbsttätig im zeitlichen Abstand von etwa 300 ms. Der Zeitpunkt der Meßweftabtasturtg kann wahlweise auch durch einen exten:t;i Schaltbefehl bestimmt werden. Diese; Belriebsart der Wandlermeßeinrichtung ist dann vorteilhaft, wenrt im Zusammenwirken mit einem' Prozeßrechner ein automatischer Wandlerprüfplatz betrieben werden soll.

Digitale 90° -Schaltung

Die beiden digitalen Schaltsignale »H« und »jH« v/erden aus der Referenzspannung ük mit Hilfe eines phasenstarren Regelkreises PLL (Phase Locked Loop) gewonnen. Mit dieser Schaltung können Rechtecksignale 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 haben. Die Funktion dieser Schaltung ist außerdem in einem weiten Bereich frequenzunabhängig.

Fur die Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung wurde ein Frequenzbereich von 10 Hz bis 75 Hz gewählt. Die PLL-Schaltung erzeugt zwei Signale, von denen eines (H) von gleicher Frequenz und Phasenlage ist wie die Ref venzspannung. 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 QH), die die gleiche Frequenz wie die Referenzspannung hat, gegenüber dieser jedoch um 90° nacheilt.

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

Zur Ermittlung der Differenzspannung ZT/ sind die Sekundärwicklungen des Normalspannungswandlers Ni und de«, Prüflings P in Differenzschaltung miteinander verbunden. In den Sekundärkreis des Normalspannungswandlers M ist ein Referenzspannungswandler T₁ eingeschaltet Im übrigen ist die Schaltung wie durch die Trennstellen u. ν in Fig.! gekennzeichnet weitergeführt

Bei Betragsfehlern vom Endwert des gewählten Meßbereiches, d.h. F„ = 0.2%. 2% oder 20%, und Sekundärspannungen von der Größe der Nennspannung ergeben sich für die Referenzspannung Sr und die Differenzspannung Oj die gleichen Werte wie bei der Stromwandlermessung.

Im Falle ungleicher Nennübersetzungen von Prüfling P und Normalsiromwandler Nj ist die Prüfeinrichtung für die Stromwandlerprüfung gemäß Fig.3 auszubilden.

Es ist hierbei in den Sekundärkreis des Prüflings Pein elektronisch fehlerkompensierter Stromwandler 7} eingeschaltet, dessen Primärwicklung mit der zweiten Primärwicklung P₂ des Dreiwicklungs-Differenzstromwandlers T₂ in Reihe geschaltet ist Ferner ist die Sekundärwicklung des Differenzstromwandlers Tz mit der Primärwicklung eines weiteren fehlerkompensierten Stromwandiers Ts verbunden. Der fehlerkompensierte Stromwandler Ts besitzt auf einem gemeinsamen Eisenkern zwei Primärwicklungen Wj -und Wk sowie zwei Sekundärwicklungen Wr und Wf. Die Sekundärwicklungen Wi und Wf sind über einen Verstärker V miteinander verbunden, während die zweite Primärwicklung Wk an die Sekundärwicklung des fehlerkompensierten Stromwandlers T₄ angeschlossen ist. An die zweite Sekundärwicklung Wf ist der Differenzwiderstand Rjangeschlossen, an dem die Spannung uj abfällt. Die Verbindungsstelle zwischen Wf und Rj ist dann gegebenenfalls über den Tiefpaßfilter TF\ an den Eingang des Quotientenbildners Qangeschlossen.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 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 (Κν«Φ K-Nn), gilt folgendes: Aus der reellen Komponente //rund der imaginären Komponente 5des Differenzstromes u lassen sich weder der Stromfehler noch der Fehlwinkel des Prüflings ermitteln, da im Differenzstrom 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 £, des Prüflings /> durchflossenen Wicklung des Differenzstromwandlers T₂ (Fig. 1) entsprechend verändert wird. Wegen der geringen Windungszahl dieser Wicklung (6 Windungen für Iv=5 A) ist die damit mögliche Anpassung aber nicht feinstufig genug durchführbar.

Ein sehr feinstufiger Ausgleich unterschiedlicher Nennübersetzungen wird durch die Schaltung gemäß F i g. 3 erzielt. In F i g. 1 wird die Differenzspannung uj dadurch gewonnen, daß der Differenzstrom u einen Spannungsabfall am Bürdenwiderstand Rj des Differenzstromwandlers T₂ erzeugt. Da bei diesem Verfahren der Differenzstromwandler wegen der sehr großen Bebürdung einen zu großen Fehler aufweisen würde, ist der Differenzwiderstand Rj statt dessen auf der Sekundarseite eines elektronisch fehlerkompensierten Stromwandlers T₅(F i g. 3) angeordnet Die Primärwicklung Wj des Stromwandlers T₃ wird dabei vom Differenzstrom jj durchflossen. Der Fehler djeses Stromwandlers ist auch bei kleinen Werten von D und großen Werten für Rjsehr gering, da zur Erzeugung des

Spannungsabfalls Dj an Rj keine entsprechend große magnetische Induktion im Wandlerkern ei forderlich ist.

sondern nur ein um den Faktor ν · — verminderter Teil

derselben, wobei ν die Verstärkung des Verstärkers V (v= 500) und Wf und wi die Windungszahlen der

Wicklungen W_F und W, (ht=5 oder 50 eder 500.

Wi= 3000) bedeuten.
Die Fehferbestimmung wird nun dadurch ermöglicht,

daß aus dem Sekundärstrom 2, des Prüflings ein Korrekturstrom Jjc abgeleitet wird, der so in eine zweite Primärwicklung W_K des Stromwandlers Ts eingespeist wird, daß sich als Sekundärstrom von 7"s ein Strom der Größe S'ergibt. Wenn der Korrekturstrom den Wert

hat, wird

d. h.hxnimmt denjenigen Wert des Sekundärstromes an,

if!. JfIIt, ,

ίο

den der Prüfling bei gleicher Nennübersetzung wie der Normalwandler aufweisen würde. Aus £' ergibt sich dann

100% und D₁ = -£- · 3438'

Durch Wahl entsprechender Windungszahlen der in 1%-Stufen, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 12C% 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 T; 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 sowohlijals auch _/*.· dem Prüfstrom proportional sind.

Bei der Prüfung von Spannungswandlern ist die Korrekturschaltung ebenfalls wirksam. Wie Fig.4 zeigt, wird die Differenzspannung "Sa mit Hilfe eines Widerstandes zuerst in einen Differenzstrom Jj umgesetzt, der die Wicklung Wj des fehlerkompensierten Stromwandlers Tb durchfließt. Der für die Korrektur benötigte Strom /χ wird in diesem Falle mit Hilfe eines zusätzlichen Spannungswandlers Ti und eines Widerstandes Rk aus der Sekundärspannung Dj, des Prüflings gewonnen. Im übrigen ist die Korrekturschaltung gemäß Fig.4 wie die Schaltung nach Fig.3 zu ergänzen.

Oberschwingungsanteile in der Prüfspannung bzw. im Prüfstrom beeinflussen die Meßwertanzeige der Wandlermeßeinrichtung auf zwei verschiedene Weisen. Einmal verfälschen sie die Referenzspannung Db. und zweitens führen sie zu einem großen Oberschwingungsanteil im Differenzstrom Jj, da das Übertragungsverhalten 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 7*2 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 Öberschwingungsanteile mit vernachlässigbar kleiner Amplitude enthält Da die Ausgangsspannung dieses Tiefpasses nach Betrag und Phasenlage sehr stark von der Meßfrequenz abhängt, wird auch die Referenzspannung SJ? mit Hilfe eines vor dem Gleichrichter G eingeschalteten Tiefpaßfilters TFy nach Betrag und Phasenlage in gleicher Weise verändert. Der Gleichlauf zwischen den beiden völlig gleich aufgebauten Tiefpässen TF_x und TF₂ ist zwischen 15 Hz und 65 Hz so gut, daß das Verhältnis Oj/ük, das ein Maß für den Fehler des Prüflings ist, in diesem Frequenzbereich um weniger als 0,1 °/o verfälscht wird.

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

Die Ermittlung und Anzeige von Strom- bzw. 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 Fehleranzeigc, 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 Einsatzbereich aus. Genau wie bei den bisher bekannten handabgeglichenen Wandlermeßeinrichtungen ist die vorliegende Prüfeinrichtung sowohl für Strom- als auch für Spannungswandlermessungen 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 Spannungswandlern jeslicher Art und/oder Spannungsebenen geeignet.

Spannungsfehlern und Fehlwinkeln

völlig Hierzu 4 Blatt Zcichnunaon

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Dem Prüfen von Stromwandlern dienende Einrichtung zur selbsttätigen Ermittlung des Betragsfehlers und des Fehlwinkels eines Stromwandlers 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 Priming mit einem Normalstromwandler derart zusammengeschaltet ist, daß aus der vektoriellen Differenz der Sekundärströme des Prüflings und des Normalstromwandlers unter Verwendung der vom Sekundärstrom des Normalstromwandlers durch Nachschaltung eines Referenzstromwandlers abgeleiteten Referenzspannung der Betragsfehler und der Fehlwinkel nach Betrag und Phase in zwei voneinander unabhängigen digitalen Anzeigegeräten angezeigt werden, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Umschaltung der drei Fehlerbereichsstufen erfolgt mittels eines einem Differenzstromwandler (T₂) nachgeschalteten, einstellbaren, fchlerkompensierten Stromwandlers (7^), dessen Sekundärwicklung (W_F) dekadisch umschaltbar ist,

b) die sinusförmige Referenzspannung (ag) regt eine digitale 90°-Schaltung so an, daß diese zwei Rechteckspannungen erzeugt, von denen eine ii: Phase mit der Referenzspannung (U_x) des Referenzstromwandlers (7^) und eine um 90° dazu phasenve~schohi ~, ist,

c) mittels der Rechtecicpanr ungen gemäß Merkmal b) werden zwei l·0'^2-Halteverstärker (SfH₁, SIH₁) so angesteuert, daß im Ansteuerungszeitpunkt aus dem Verhältnis der von den Sekundärströmen des Normaktromwandlers (Nj) und des Prüflings (P) abgeleiteten Differenzipiumung (£,) und Referenzspannung (hr) der Spannungsfehler und der Fehlwinkel als Spannungswert zur Verfugung stehen,

d) der Spannungsfehler und der Fehlwinkel werden in zwei voneinander unabhängigen Digitalvoltmetern (DV₁, DV₂) in einem Triggertakt vorbestimmter Taktfolge angezeigt,

e) dem Differenzstromwandler (T₁) ist der Stromwandler (T₅) und dem Prüfling (F) ist ein weiterer fehlerkompensierter Stromwandler (7J) nachgeschaltet,

f) zur Korrektur der primären Durchflutung des Stromwandlers (7"₅) wird in dem weiteren Stromwandler (T₄) aus dem Sekundärstrom (I_2x) des Prüflings (F) ein Korrekturstrom (J_x) abgeleitet und in die zweite Primärwicklung (Korrekturwicklung) (W_K) des Stromwandlers (T₅) eingespeist,

g) wobei dieser Korrekturstrom (I_x) wahlweise durch verschiedene Wicklungen des Strom-•A'andlsrs (T₅) geleitet wird und die Windungszahlen dieser Wicklungen so gewählt sind, daß alle ganzzahligen Prozentsätze des Verhältnisses %ß- 100% einstellbar sind.

2. Dem Prüfen von Spannungswandlern dienende

ίο

Einrichtung zur selbsttätigen Ermittlung des Betragsfehlers und des Fehlwinkels eines 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 DiflFerenzverfahren, bei dem der Prüfling mit einem Normalspannungswandler derart zusammengeschaltet ist, daß aus der vektoriellen Differenz der Sekundärspannungen des Prüflings und des Normalspannungswandlers unter Verwendung der von der Sekundärspannung des Normalspannungswandiers durch Nachschaltung eines Referenzspannungswandlers abgeleiteten Referenzspannung der Betragsfehler und äer Fehlwinkel nach Betrag und Phase in zwei voneinander unabhängigen digitalen Anzeigegeräten angezeigt werden, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Umschaltung der drei Fehlerbereichsstufen erfolgt mittels eines einem Differenzstromwandler nachgeschalteten, einstellbaren, fehlerkompensierten Stromwandlers (7^), dessen Sekundärwicklung (W_F) dekadisch umschaltbar ist,

b) die sinusförmige Referenzspannung (Or) regt eine digitale 90°-Schaltung so an, daß diese zwei Rechteckspannungen erzeugt, von denen eine in Phase mit der Referenupannung (üg) des Referenzspannungswandlers (7^) und eine um 90° dazu phasenverschoben ist,

c) mittels der Rechteckspannungen gemäß Merkmal b) werden zwei Folge-Halteverstärker (SZH₁, SJH₂) so angesteuert, daß im Ansteuemnpszeitpunki aus dem Verhältnis der von den Sekundärspannungen des Normalstromwandlers (Nu) und des Prüflings (F) abgeleiteten Differenzspannung (üj) und Referenzspannung (jt_R) der Jpannungsfehler und der Felilwinkel als Spannungswert zur Verfugung stehen,

d) der Spannungsfehler und ^er Fehlwinkel werden in zwei voneinander unabhängigen Digitalvoltmetern (DV₁, DV₁) in einem Triggertakt vorbestimmter Taktfolge angezeigt,

e) ein Abgleichwiderstand (R_A) wird mit der Differenzspannung (üj) zwischen Normalspannungswandler (N₀) und Prüfling (P) beaufschlagt, wobei der Ausgangsstrom des Abgleichwiderstandes (R _A) den fehlerkompensierten Stromwandler (7^) speist, dem über einen dem Prüfling (P) nachgeschalteten Spannungswandler (T₁) auch der die ungleiche Nennübersetzung ausgleichende Korrekturstrom (I_x) aufgeprägt wird.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eingang des das Verhältnis aus der DifTerenzspannung (W₁) und der Referenzspannung (ör) bildenden Quotientenbildners (Q) zwei baugleiche Tiefpaßfilter (TF;, TF₁) angeordnet sind.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale 90°-Schaltung von einem Phase Locked Loop-Schaltkreis und von einer Exklusiv-Und/Oder-Verknüpfung gebildet ist.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzspannung

durch einen Dreiwicklimgs-DifFerenzstromwandler (T₂) gebildet ist, dessen Primärwicklungen (P₁, P₂) in die Sekundärkreise des Normalstromwandlers (Nj) und des Prüflings (P) eingeschaltet sind.

6. Prüfeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d>ß die Differenzspannung (üj) durch Gegenschaltung der Sekundärkreise des Normalspannungswandlers (V₀) und des Prüflings (P) gebildet ist