DE615752C

DE615752C - Verfahren zum Pruefen von Stromwandlern mit Hilfe eines Normalwandlers gleichen UEbersetzungsverhaeltnisses unter Benutzung einer Differentialschaltung

Info

Publication number: DE615752C
Application number: DEH136984D
Authority: DE
Original assignee: WALTER HOHLE DR ING
Current assignee: WALTER HOHLE DR ING
Priority date: 1933-07-29
Filing date: 1933-07-29
Publication date: 1935-07-12
Also published as: CH176677A; AT141447B; CH176982A; CH181579A; AT144602B; GB424810A; AT142842B; GB439661A; DE634507C

Description

Verfahren zum Prüfen von Stromwandlern mit Hilfe eines Normalwandlers gleichen Übersetzungsverhältnisses unter Benutzung einer Differentialschaltung Das Verfahren dient dazu, die Stromfehler und Winkelfehler von Stromwandlern zu ermitteln. Es bedient sich dazu eines. Normalstromwandlers von gleichem Übersetzungsverhältnis unter Benutzung einer in Abb. i dargestellten Differentialschaltung, bei welcher Normalstromwandler N und Prüfling X primärseiti.g in Reihe liegen und sekundärseitig je über ihre Bürde und außerdem über einen beiden Sekundärkreisen gemeinsamen Diagonalzweig gegeneinander geschaltet sind, so daß in dem Diagonalzweig die Differenz d 1 - IX -IN der sekundären Ströme fließt. Wenn wir annehmen, daß ,der Normalstromwandler keine Fehler hat, also sein Sekundärstrom IN dem Sollwert entspricht, so bestimmt die Größe und Phasenlage des Differenzstromes d I die Abweichung des Sekundärstromes IX des zu prüfendenWandlers vom Sollwert IN. Diejenige Komponente des Differenzstromes, die in Richtung von IN liegt, bestimmt die Abweichung der Amplituden, den Stromfehler, und die dazu senkrechte Komponente die Phasenabweichung, den Winkelfehler. Wenn man den Widerstand des Diagonalzweiges genügend klein hält, sind die beiden Wandler voneinander unabhängig, und jeder von ihnen arbeitet mit der ihm zugedachten Bürde.
Die beschriebene Schaltung ist bekannt und bildet den Ausgangspunkt verschiedener Verfahren zum Prüfen von Stromwandlern. Die bisher aus der beschriebenen Schaltung entwickelten bekanntgewordenen Verfahren sind entweder von mäßiger Genauigkeit oder erfordern eine umfangreiche, wenig übersichtliche Apparatur mit teuren und empfindlichen Spezialinstrumenten. Außerdem brauchen sie noch eine konstante Hilfsspannung aus dem gleichen Wechselstromnetz, das den Prüfstrom für die Stromwandler liefert.
Diese Nachteile vermeidet die vorliegende Erfindung, welcheSchaltungen beschreibt, aus denen sich leicht bedienbare Apparate von großer Einfachheit und Genauigkeit entwickeln lassen. Gegenstand .der vorliegenden Erfindung ist das neue Verfahren, die Fehler von Stromwandlern in der Differentialschaltung dadurch zu ermitteln, daß der Spannungsabfall des Differenzstrom-es im Diagonalzweig mittels einer Nullmethode auskompensiert wird durch zwei regelbare, um go° verschobene Spannungen, die von den in den Primär- oder Sekundärkreisen fließenden Strömen an geeigneten Schaltungselementen hervorgerufen werden. Diese Schaltungselemente können feste oder regelbare Widerstände, Kapazitäten, Drosseln, gegenseitige Induktivitäten oder Kombinationen davon sein. Ebenso kann ,der Spannungsabfall !des Differenzstromes im Diagonalzweig durch diese Schaltungselemente hervorgerufen werden. Zur Erzeugung der notwendigen Kompensationsspannung können die Schaltungselemente entweder in den Sekundärkreis des Normalstromwandlers oder in den des zu prüfenden Wandlers oder in den eines dritten Normalwandlers oder in den Primärkreis gelegt werden. Wesentlich ist, daß die Gegeninduktivitäten, die zur Erzeugung einer gegenüber dem ihre Primärspule durchfließenden Strom um go° verschobenen Spannung dienen, dabei so geschaltet werden, .daß nach der Abgleichung die sekundären Spulen der Gegeninduktivitäten stromlos sind. Das hat den Vorteil, daß die Selbstinduktivitäten der sekundären Spulen, da sie im Nullzweig liegen, auf die Abgleichung keinen Einfluß haben und daß somit eine erhebliche Fehlerduelle fortfällt. Als Nullinstrument kann jedes genügend empfindliche Wechselstromnullinstrument, am besten ein Vibrationsga.lvanometer, dienen.
Ein Beispiel einer nach dem neuen Verfahren arbeitenden Schaltung ist in Abb. 2 wiedergegeben. In dem Diagonalzweig, .der von der Differenz der sekundären Ströme durchflossen wird, liegt die Primärspule einer festen Gegeninduktivität 1b7. In dem Sekundärkreis des Normalstromwandlers liegt ein Widerstand r und die Primärspule einer regelbaren Gegeninduktivität wa. Der Widerstand r ist so eingerichtet (z. B. in Form eines Schleifdrahtes), dnß von ihm der Größe nach veränderliche Spannungen abgenommen werden können, die in Richtung des Sekundärstromes IN liegen. An der Sekundärspule der regelbaren Gegeninduktivitäten herrschen der Größe nach veränderliche Spannungen, die senkrecht zum Sekundärstrom IN stehen. Die regelbaren Spannungen an ryt und r wer- den über das Nullinstrument gegen die Sekundärspule der zweiten Gegeninduktivität M geschaltet, die im Diagonalzweig liegt. !, An :dieser Sekundärspule herrscht eine Spannung, die proportional .dem Differenzstrom (Fehlerstrom) 4 I ist und senkrecht auf ihm steht. Werden die Spannungen an wt und r so geregelt, daß das Nullinstrument keinen Ausschlag zeigt, so ist die sekundäre Spannung an M und damit auch der Fehlerstrom nach seinen beiden Komponenten in bezug iLUf den Sollwert IN ausgemessen, und zwar ist die Spannung an r wegen der go°-Verschiebung durch 11,1 ein Maß für den Winkelfehler, die Sekundärspannung an der regelbaren Gegeninduktivität m ein Maß für den Stromfehler des zu prüfenden Wandlers. Die Einstellungen an nt und r können :direkt in o% Strotnfehler und in Minuten Winkelfehler geeicht werden. Diese Teilungen gelten unabhängig von der jeweiligen Größe des Meßstromes. Um sowohl positive wie negative Strom- und Winkelfehler messen zu können, müssen die regelbare Gegeninduktivität wt und der Widerstand r so eingerichtet sein, daß man von ihnen die Kompensationsspannungen in beiden um r8o° verschobenen Richtungen abnehmen kann. Zwischen dem Stromfehler f in °% und dem Winkelfehler 8 in Minuten und den jeweils bei .der Nullabgleichung eingestellten Werten von m in Hy und r in Ohm und der Gegeninduktivität 117 in Hy bestehen folgende Beziehungen: Die sekundären Selbstinduktionen derbeiden in der Schaltung verwandten Gegeninduktivitäten gehen in die Formeln nicht ein, da die sekundären Spulen nach der Abgleichung stromlos sind. Die Meßbereiche der einmal in % bzw. Minuten eingeteilten Schaltungselemente lassen sich durch Verändern von 111 erweitern.
Ein anderes Beispiel einer Schaltung; wo der Spannungsabfall des Differenzstromes mit einer Nullmethode ausgemessen wird, zeigt die Abb. 3. Im Diagonalzweig liegt ein Widerstand R, der von` dem Differenzstrom (Fehlerstrom) d I durchflossen wird. Die Spannung an R wird kompensiert durch eine regelbare Gegeninduktivität m und durch einen Widerstand r. Die Primärspule der regelbaren Gegeninduktivität »t liegt im Sekundärstromkreis .des Normalstromwandlers, desgleichen die eine Hälfte des Widerstandes r, während die andere Hälfte im Sekundärkreise des Prüflings liegt. Diese Anordnung ist notwendig, um sowohl positive wie negative Stromfehler ausmessen zu können. Bei Nuliabgleichung ist jetzt die Stellung von m ein Maß für den Winkelfehler, diejenige von r ein Maß für den Stromfehler. Es gelten mit großer Annäherung die Beziehungen Wieder ist die sekundäre Selbstinduktion der Gegeninduktivitätwa ohne Einfluß, da sie nach der Abgleichung von keinem Strom durchflossen wird. r und in können wieder direkt in °/o Stromfehler und Minuten Winkelfehler geeicht werden. Ihre Teilungen sind richtig für jeden beliebigen Wert des Meßstromes. Die Meßbereiche lassen sich durch Abstufen von R erweitern.
In Abb. q. ist als Beispiel eine Schaltung aufgezeichnet, bei der der Spannungsabfall des Differenzstromes auskompensiert wird durch Spannungen, die von einen dritten Wandler IL geliefert werden. Die Arbeitsweise ist ähnlich wie bei den früheren Schaltungen und wohl ohne weiteres verständlich. Der dritte Wandler K braucht nicht notwendigerweise dasselbe Übersetzungsverhältnis zu haben wie der Normalwandler und der Prüfling. Wird mit ii das Übersetzungsverhältnis von Normalwandler und Prüfling, mit iik dasjenige des dritten Wandlers K bezeichnet, so bestehen angenähert folgende Beziehungen: Eine weitere Schaltung ergibt sich, wenn man an Stelle des Diagonalwiderstandes R eine Gegeninduktivität 111 setzt. Es vertauschen dann in und r ihre Rollen in bezug auf ihre Anzeige von Strom- und Winkelfehler. Ferner können die Kompensationsspanniingen auch durch im Primärkreis liegende Schaltungselemente erzeugt werden.
Die in den beschriebenen Schaltungen erwähnten Schaltungselemente können in bekannter Weise ausgeführt werden. Insbesondere sind für die regelbaren Gegeninduktiv itäten normale Luftspulen verwendbar, deren gegenseitige Induktiv ität durch i@nderung der gegenseitigen Lage geregelt wird. Auch feste Gegeninduktivitäten mit sekundärer Spannungsteilung sind möglich. Um aber eine gedrängte Bauart zu erzielen und eine Beeinflussung durch magnetische Fremdfelder zu vermeiden, haben sich Anordnungen als praktisch erwiesen, die man nicht mehr als Gegeninduktivitäten im eigentlichen Sinne bezeichnen kann. Es sind Schaltungselemente, die es gestatten, veränderliche Spannungen abzugeben, die senkrecht zu einem der Schaltung zugeführten Strome stehen.
In den Abb.5a und 51) sind zwei solche Anordnungen beschrieben. In 5a ist ein Eisenkern mit einer primären Wicklung versehen. die vom Bezugstrom, z. B. I@v, durchflossen wird. Außerdem befindet sich auf dem Kern eine Sekundärspule, .die über einen hohen Widerstand geschlossen und daher wenig belastet ist. Ein Teil dieses Widerstandes ist als Schleifdraht ausgebildet. Durch geeignete Bemessung eines Parallelkondensators C können die Spannungen am .Schleifdraht um 9o ' gegenüber dem Strom verschoben werden. Um bei verschiedenen Strömen stets eine konstante Beziehung zwischen Strom und Sclileifdrahtspannung zu haben, muß die in der Gegeninduktivität wirksame Perineabilität praktisch konstant sein. Dies kann man entweder erreichen durch Verwendung von an sich bekannten Speziallegierungen, die über einen gewissen Feldstärkebereich konstante Perineabilität haben, oder durch Einfügen eines Luftspaltes und eines abgestuften Eisenquerschnittes in den magnetischen Kreis.
In 5 b durchfließt der Bezugstrom einen Ohnischen Widerstand. Der Spannungsabfall an diesem Widerstand wird über einen Spannungstransformator transformiert, an dessen Sekundärspule eine Kapazität in Reihe mit einem als Schleifdraht ausgebildeten Widerstand angeschlossen ist. Durch geeignete Bemessung der einzelnen Teile und Anwendung der in 5 a besprochenen Mittel auf den Transformatorkern läßt sich eine Spannung am Schleifdraht abnehmen, die senkrecht zum Strom und in einem konstanten Verhältnis zu ihm im ganzen Meßbereich steht.
Auch die oben angegebenen Anordnungen zur Erzeugung einer gegenüber .dem Strom um 9o°- verschobenen Spannung werden sinngemäß so in die Stromwandlerprüfschaltung eingebaut, daß nach der Abgleichung von den sekundären Klemmen der Anordnung, die die Spannung abgeben, kein Strom entnommen wird, da die sekundären Klemmen im Zuge des Nullkreises liegen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zum Prüfen von Stromwandlern mit Hilfe eines Normalwandlers gleichen Übersetzungsverhältnisses unter Benutzung einer Differentialschaltung, bei welcher Normalstromwandler und Prüfling primärseitig in Reihe liegen und sekundärseitig je über ihre Bürde und außerdem über einen beiden Sekundärkreisen gemeinsamen Diagonalzweig gegeneinander geschaltet sind, so daß der Spannungsabfall, den der Differenzstrom im Diagonalzweig an einem Ohmschen, induktiven oder kapazitiven Widerstand hervorruft, über ein Meßinstruinent ausgemessen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausmessung über ein Nullinstrument erfolgt durch zwei Spannungen, die von den in , den Sekundärkreisen des Prüflings, des Normalwandlers oder eines dritten Wandlers fließenden Strömen oder vom Primärstroh in einem Widerstand und in der Sekundärspule einer Gegeninduktivität erzeugt werden, wobei die Gegeninduktivität so geschaltet ist, daß ihre Sekundärwicklung nach Abgleichung vorn Differenzstrom nicht durchflossen wird. a. Verfahren nach Anspruch!, dadurch i gekennzeichnet, daß der Differenzstrom die Primärspule einer Gegeninduktivitä t durchfließt; deren Sekundärspule über ein Nullinstrument gegen zwei Kompensationsspannungen geschaltet wird. 3. Verfahren nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer veränderlichen um 9o° gegen den gewählten Bezugstrom verschobenen Kompensationsspannung .dieser Strom die Primärwicklung einer Gegeninduktivität durchfließt, deren Sekundärwicklun@g,durch Widerstände veränderlich unterteilbar ist, und daß durch Kondensatoren im, Sekundärkreise auf eine go°-Verschiebung abgeglichen wird. q.. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis der Gegeninduktivität .durch einen Luftspalt und einen abgestuften Eisenquerschnitt unterbrochen ist. 5. Verfahren nach Anspruch z und a, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer veränderlichen, um 9o° gegen den gewählten Bezugstrom verschobenen Kompensationsspannung dieser Strom einen Ohmschen Widerstand durchfließt, dessen Spannungsabfall durch einen Spannungswandler transformiert und an .die Reihenschaltung einer Kapazität und eines Widerstandes gelegt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis des Spannungswandlers durch einen Luftspalt und einen abgestuften Eisenquer@chnitt unterbrochen ist.