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Eichverfahren für Irin- und Mehrphasen-Wechselstromzähler mittels
Normalzählers, der bei verschiedenen Prüfbelastungen im zu eichenden Zähler von
einem nahezu gleichen Strom durchflossen wird Wenn elektrische Meßgeräte durch Vergleich
ihrer Angaben mit denjenigen eines entsprechenden Normalgerätes auf ihre Richtigkeit
geprüft werden, so ist die Genauigkeit dieses Verfahrens davon abhängig, in welchem
Maße das verwendete Normalinstrument selbst fehlerfrei ist. Auch Meßgeräte hochwertigster
Ausführung können aber bekanntlich nicht so vollständig abgeglichen "-erden, claß
die Unterschiede ihrer Angaben gegenüber dem Sollwerte über den ganzen Nleßbereich
verschwinden. Eine derartig weitgehende Übereinstimmung zwischen In-:trumentangabe
und wahrem Werte der Meßgröße läßt sich bestenfalls für einen oder einige ausgezeichnete
Belastungspunkte erzielen.
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Diese Abhängigkeit der Fehlerwerte von der jeweiligen Belastung trifft
in besonderem Maße für Elektrizitätszähler zu, da die Fehlerkurve eines Zählers
bekanntlich eine unregelmäßig gekrümmte Linie ist. Dazu kommt bei dein Zähler noch
der Einfluß der Reibung: der sich um so stärker bemerkbar macht, je kleiner die
jeweilige Last im Verhältnis zum Meßbereich ist. Um diese störenden Einflüsse, welche
die Genauigkeit der Angaben eines für die Eichung von Ein-oder ',\Iehrphasen-Wechselstromzä.blern
benutzten Eichzählers erheblich beeinträchtigen können, tunlichst zu beseitigen,
ist es daher von Wichtigkeit, das Eichverfahren so einzurichten, daß die Angaben
des zu eichenden Zählers bei verschiedenen Belastungen stets mit einer unveränderlichen
Angabe des Eichzählers verglichen werden. In diesem Falle läßt sich die in Frage
kommende Angabe des Eichzählers praktisch fehlerfrei erhalten.
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Bei diesen bekannten Eichverfahren, die auf diesem Prinzip der Verwendung
eines bei verschiedenen Prüfbelastungen im zu eichenden Zähler von einem nahezu
gleichen Strom durchflossenen Normalzählers beruhen, ist man nun durchweg in der
Weibe vorgegangen, daß man aus dem veränderlichen Strom für den zu eichenden Zähler
mittels eines Stufenstromwandlers den gleichbleibenden Strom für den Eichzähler
ableitete. Das ist aber in mehrfacher Beziehung ungünstig. So muß dabei grundsätzlich
zunächst ein veränderlicher Strom für den zu eichenden Zähler eingestellt, diese
Einstellung dann aber wieder rückgängig gemacht werden. Das ergibt an sich ein umständliches
und zeitraubendes Verfahren, das man nur dadurch vereinfachen kann, daß man das
Gerät zur Einstellung der verschiedenen Stromwerte für den zu eichenden Zähler einerseits
und das Gerät für die Rückumwandlung dieser verschiedenen Stromwerte auf einen gleichbleibenden
Strom für den Eichzähler andererseits in der Abstufung genau aufeinander abstimmt.
Eine derartige Abstimmung ist aber
nur außerordentlich schwer zu
erreichen und ergibt auf alle Fälle eine wesentliche Verteuerung.
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Durch die Erfindung läßt sich diese doppelte Stromumwandlung nun vermeiden
und damit zugleich das Eichverfahren bzw. die dafür erforderliche Einrichtung vereinfachen,
i-lern gemäß der Erfindung der den Normalzähler durchfließende, nahezu gleichbleibende
Strom mittels eines nur auf einer Seite re-ulierbaren Stufenwandlers bei unveränderter
Kopplung in die für die Stromspule des zu eichenden Zählers notwendigen verschiedenen
Stromwerte transformiert wird. Die _ verschiedenen Prüfstromstärken für den zu eichenden
Zähler werden danach durch Umwandlung eines unveränderlichen Belastungsstromes eingestellt,
der die Wicklung des Eichzählers durchfließt. Für diese Umwandlung ist nur ein ;Stufenstromwandler
mit entsprechend veränderlichem Übersetzungsverhältnis erforderlich.
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Wie die Ausführung im einzelnen getroffen werden kann und ihre Wirkungs«veise
bei dem, erläuterten Eichverfahren ist, läßt sich aus dem beiliegenden Schaltbild
entnehmen: In dieser Darstellung bedeutet i den zu prüfenden Zähler, 2 einen sogenannten
Belastungswandler, der die Netzspannung auf wenige Volt herabsetzt, um die Belastung
der Strompfade mit geringstem Leistungsaufwand bewirken zu können, 3 den Stufenstromwandler,
4. den Eichzähler, 5 einen induktionsfreien Widerstand zur Abgleichung der Stromstärke
und 6 einen großen Ohmschen Widerstand, der es ermöglicht, eine obere Grenze für
den Anlaufstrom festzulegen und der während der eigentlichen Fehlerbestimmung kurzgeschlossen
ist. Wie aus der Leitungsführung ersichtlich, liegt die nicht unterteilte Primärwicklung
des Stufenstromwandiers 3 im Sekundärkreise des Belastungswandlers a und mit ihr
in Reihe die Stromspule des Eichzählers 4 sowie die Widerstände 5 und gegebenenfalls
6. An irgendeine Windungsgruppe der unterteilten Sekundärwicklung des Stufenstromwandlers
3 ist lediglich die Stromspule des zu prüfenden Zählers i angeschlossen. Die Spannungspfade
der beiden Zähler liegen parallel mit der Primär«-icklung des Belastungswandlers
2 an der Netzspannung.
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In der Regel kommen für die Eichung von Einphasen-Wechselstromzählern
etwa vier Belastungspunkte, nämlich 1/" 1/2, 1/1o und 1/2" der l\#ennlast, in Betracht.
Dementsprechend sind bei gleichen Meßbereichen des Eichzählers und des-zu prüfenden
Zählers-die Unterabteilungen der Sekundärwicklung des Stufenstromw andlers so zu
bemessen, daß ihre Windungszahlen zwischen den Klemmen a-b, a-c, c-d und a-e sich
untereinander wie i : 2 : io : 2o und zur primären Windungszahl dieses Wandlers
wie i : i, 2 : i, 1o : i und 2o : i - verhalten. Der Eichzähler_ zeigt somit bei
dieser Anordnung, je nach dem eingeschalteten Übersetzungsverhältnis am Stufenstromwandler,
das ein-, zwei-, zehn- und zwanzigfache oder allgemein das x-fache des Verbrauchs
an, der für die Ermittlung der Gangabweichungen des zu prüfenden Zählers bestimmt
werden muß. Die Belastung des Eichzählers ist folglich für alle Prüfpunkte x . 1/x
Nennlast, also unverändert gleich der Nennlast.
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Da man nun die Unterschiede in den Angaben eines Zählers gegenüber
ihrem Sollwerte nicht absolut in den Einheiten der Meßgröße (kWh), sondern relativ
in Prozenten des tatsächlichen Arbeitsbetrages auszudrükken pflegt, so kann die
Fehlerbestimmung aus den Eichzählerangaben genau so erfolgen, als ob dieser unmittelbar
mit dem zu prüfenden Zähler hintereinandergeschaltet wäre. Sind z. B. an dem letzteren
Umdrehungen abgezählt worden, die nach der Aufschrift A kWh entsprechen sollen,
so müßte bei fehlerlosem Gange des zu prüfenden Zählers der Eichzähler in derselben
Zeit x # A- A, kWh anzeigen. Ist die beobachtete Angabe des Eichzählers
hiervon verschieden, etwa A', = x # A' kWh, so beträgt der Fehler
f
des zu prüfenden Zählers in Prozenten des Sollwertes:
Es ist also nicht erforderlich, bei der Fehlerberechnung aus den beobachteten Angaben
des Eichzählers das Übersetzungsverhältnis x jedesmal zu berücksichtigen; es kommt
nur für die einmalige Berechnung von A, in Betracht, ein Wert, der für alle
Belastungen des zu prüfenden Zählers unverändert bleibt.
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Noch einfacher sich die Auswertung des Meßergebnisses: wenn der Eichzähler
mit einer Anzeigevorrichtung nach Patent 469 473 ausgestattet ist, bei welcher ein
voller Zeigerumgang (gleich ioo Skalenteile) dem Verbrauch von 111"a kWh entspricht
und die, ebenfalls unabhängig vom Übersetzungsverhältnis des Stufenstromwandlers,
den Fehler in Prozenten der Zählerangabe unmittelbar abzulesen erlaubt. Mit dieser
Einrichtung ermöglicht das neue Eichverfahren außerdem die Fehlerbestimmung auch
bei den kleinsten Belastungen ohne Beeinträchtigung
der N@leßgenauigkeit
in der gleichen Beobachtungszeit wie bei der Prüfung des Zählers mit der Nennlast.
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Es ist noch zu erörtern, welche Anforderungen an die Eigenschaften
des Stufenstromwandlers zu stellen sind, wenn der Zweck des neuen Verfahrens erreicht
werden soll, und ob diese Ansprüche mit den üblichen Hilfsmitteln befriedigt werden
können. In der bereits früher verwendeten Beziehung für die Sollangabe A, des Eichzählers
(A,, - x # A), die zur Fehlerberechnung notwendig ist, kommt das Übersetzungsverhältnis
x als Faktor vor. Man wird daher verlangen müssen, daß dieses Verhältnis in allen
Fällen mindestens eine ebenso weitgehende Übereinstimmung mit seinem Sollwerte aufweist,
wie sie bei der Abgleichung des einzigen zur Messung benötigten Belastungspunktes
des Eichzählers erreicht werden kann.
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Die Schwierigkeiten bei der genauen Abgleichung von Stromwandlern
liegen vornehmlich darin, daß man von diesen Apparaten in der sonst üblichen Betriebsweise
die Einhaltung engster Fehlergrenzen auch für verschiedene Belastungsströme und
wechselnde Bürden verlangt. Demgegenüber besteht b--i der hier in Frage kommenden
Anwendung des Stufenstromwandlers, dessen Primärwicklung für den gleichen Nennstrom
bemessen ist wie der Strompfad des Eichzählers, ein grundsätzlicher Unterschied
in der Betriebsweise insofern, als er bei dem betrachteten Eichverfahren stets mit
dem N ennstrorn beansprucht wird und daher bei allen Schaltungen die volle Amperewindungszahl
führt, für welche er entworfen ist. Er arbeitet somit in diesem Falle unter den
gleich günstigen Bedingungen, wie sie für das Normalgerät durch die Transformation
der Prüfströme geschaffen worden sind, d. h. in jeder Stute bei einem festliegenden
Belastungspunkt. Dazu kommt, daß Zählerstromspulen an sich eine sehr kleine und
bei Zählern gleichen Nennstromes praktisch fast umveränderliche Bürde darstellen.
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Diese eigenartigen Betriebsverhältnisse des Stufenstromwandlers bei
dem vorliegenden Eichverfahren ermöglichen mit den bekannten Hilfsmitteln seine
Abgleichung auf den erforderlichen Genauigkeitsgrad. Die Anwendung dieses Apparates
in der beschriebenen Weise ist daher in der Tat geeignet, das Vergleichsverfahren
zur Eichung elektrischer Meßgeräte für Wechsel- und Mehrphasenstrom von den Mängeln
zu befreien, die ihm bisher infolge der Abhängigkeit der Fehlerwerte des Normalgerätes
von der jeweiligen Belastung noch anhafteten.