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.Method for testing current transformers with the aid of a standard transformer with the same transformation ratio using a differential circuit The method is used to determine the current errors and angle errors of current transformers. It uses one for this. Primärseiti.g are normal current transformer of the same gear ratio by using a differential circuit i shown in Fig., In which normal current transformer N and test specimen X in series and the secondary side depending on its load and also connected via a two secondary circuits common diagonal branch against each other, so that in the diagonal branch the difference d 1 - IX - IN of the secondary currents flows. If we assume that the normal current transformer has no faults, i.e. its secondary current IN corresponds to the nominal value, the magnitude and phase position of the differential current d I determine the deviation of the secondary current IX of the converter to be tested from the nominal value IN. That component of the differential current which lies in the direction of IN determines the deviation of the amplitudes, the current error, and the component perpendicular to it, the phase deviation, the angle error. If the resistance of the diagonal branch is kept sufficiently small, the two converters are independent of one another, and each of them works with its intended burden.
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.The circuit described is known and forms the starting point
various methods of testing current transformers. The previously described
Circuit developed known methods are either of moderate accuracy
or require extensive, unclear equipment with expensive and
sensitive special instruments. They also need a constant auxiliary voltage
from the same AC network that supplies the test current for the current transformers.
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.These disadvantages are avoided by the present invention, which circuits
describes that make up apparatus of great simplicity and easy-to-use
Let accuracy develop. The subject of the present invention is the new
Method that prevents faults from current transformers in the differential circuit
determine that the voltage drop of the differential current-es in the diagonal branch means
a zero method is compensated by two adjustable voltages shifted by go °,
the currents flowing in the primary or secondary circuits to suitable ones
Circuit elements are caused. These circuit elements can be fixed
or adjustable resistances, capacitances, chokes, mutual inductances or
Be combinations of these. Likewise, the voltage drop! Of the differential current
caused in the diagonal branch by these circuit elements. To the generation
the necessary compensation voltage, the circuit elements
either
in the secondary circuit of the standard current transformer or in that of the transformer to be tested
or in that of a third normal converter or in the primary circuit.
It is essential that the mutual inductances that are used to generate a compared to the
current flowing through their primary coil by voltage shifted by go ° serve, thereby
be switched in such a way that after the adjustment the secondary coils of the mutual inductances
are de-energized. This has the advantage that the self-inductances of the secondary
Coils, since they are in the zero branch, have no influence on the adjustment and
that thus a considerable mistake duel is omitted. As a zero instrument, any
Sufficiently sensitive alternating current zero instrument, preferably a vibrating gas vanometer,
to serve.
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.An example of a circuit operating according to the new method is shown in FIG. The primary coil of a fixed mutual inductance 1b7 is located in the diagonal branch through which the difference in the secondary currents flows. In the secondary circuit of the normal current transformer there is a resistor r and the primary coil a controllable mutual inductance wa. The resistor r is set up in such a way (e.g. in the form of a sliding wire) that voltages that vary in magnitude and which are in the direction of the secondary current IN can be taken from it. At the secondary coil of the controllable mutual inductances, voltages that vary in size prevail, which are perpendicular to the secondary current IN . The controllable voltages at ryt and r are switched via the zero instrument to the secondary coil of the second mutual inductance M, which is located in the diagonal branch. !, An: this secondary coil has a voltage that is proportional to the differential current (fault current) 4 I and is perpendicular to it. If the voltages at wt and r are regulated in such a way that the zero instrument shows no deflection, then the secondary voltage at M and thus also the fault current according to its two components with respect to iLUf is measured as the setpoint IN , namely the voltage at r because of the go ° shift by 11.1 a measure for the angle error, the secondary voltage at the controllable mutual inductance m a measure for the current error of the converter to be tested. The settings at nt and r can be: directly calibrated in o% current error and in minutes angle error. These divisions apply regardless of the respective size of the measuring current. In order to be able to measure both positive and negative current and angle errors, the controllable mutual inductance wt and the resistance r must be set up in such a way that the compensation voltages can be taken from them in both directions shifted by r80 °. The following relationships exist between the current error f in °% and the angle error 8 in minutes and the values of m in Hy and r in ohms and the mutual inductance 117 in Hy set for the zero adjustment: The secondary self-inductances of the two mutual inductances used in the circuit are not included in the formulas, since the secondary coils are de-energized after the adjustment. The measuring ranges of the circuit elements, which are divided into% or minutes, can be expanded by changing 111.
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.Another example of a circuit; Fig. 3 shows where the voltage drop of the differential current is measured using a zero method. In the diagonal branch there is a resistor R through which the differential current (fault current) d I flows. The voltage at R is compensated by a controllable mutual inductance m and a resistor r. The primary coil of the controllable mutual inductance »t is in the secondary circuit of the standard current transformer, as is one half of the resistance r, while the other half is in the secondary circuit of the test object. This arrangement is necessary in order to be able to measure both positive and negative current errors. With zero adjustment, the position of m is now a measure of the angle error, that of r is a measure of the current error. The relationships hold with great approximation Again, the secondary self-induction of the mutual inductance wa has no influence, since no current flows through it after the adjustment. r and in can again be calibrated directly in ° / o current error and minute angle error. Their divisions are correct for any value of the measuring current. The measuring ranges can be expanded by graduating from R.
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.In Fig.q. a circuit is shown as an example in which the voltage drop of the differential current is compensated for by voltages supplied by a third converter IL. The way it works is similar to that of the earlier circuits and is easily understandable. The third converter K does not necessarily have to have the same transmission ratio as the normal converter and the test item. If ii denotes the transmission ratio of the standard converter and the test object, and iik denotes that of the third converter K, then the following approximate relationships exist: Another circuit results if a mutual inductance 111 is used instead of the diagonal resistor R. In and r then swap their roles in relation to their display of current and angle errors. Furthermore, the compensation spans can also be generated by circuit elements located in the primary circuit.
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.The circuit elements mentioned in the circuits described
can be carried out in a known manner. In particular, are for the controllable
Mutual inductances normal air-core coils can be used, their mutual inductance
ity is regulated by changing the mutual situation. Also fixed mutual inductances
with secondary voltage division are possible. But to achieve a compact design
and to avoid the influence of external magnetic fields, arrangements have been made
proven to be practical, which are no longer considered mutual inductances in the actual
Meaning can denote. There are circuit elements that allow them to be variable
To deliver voltages that are perpendicular to one of the currents supplied to the circuit.
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.Two such arrangements are described in Figures 5a and 51). In Fig. 5a an iron core is provided with a primary winding. the reference current, z. B. I @ v, is flowed through. In addition, there is a secondary coil on the core, which is closed via a high resistance and is therefore not under any load. Part of this resistor is designed as a sliding wire. By suitably dimensioning a parallel capacitor C, the voltages on the loop wire can be shifted by 9o compared to the current. In order to always have a constant relationship between current and extension wire voltage for different currents, the perineability effective in the mutual inductance must be practically constant. This can be achieved either by using special alloys known per se, which have constant perineability over a certain field strength range, or by inserting an air gap and a graduated iron cross-section in the magnetic circuit.
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.In FIG. 5 b, the reference current flows through an ohnic resistor. Of the
The voltage drop across this resistor is transformed via a voltage transformer,
on its secondary coil a capacitance in series with one designed as a sliding wire
Resistor is connected. By appropriately dimensioning the individual parts and
Application of the means discussed in 5 a to the transformer core can be a
Tension on the slip wire decrease, perpendicular to the current and in a constant
Is related to him in the entire measuring range.
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.Also the arrangements given above for generating an opposite
.the current by 90 ° - shifted voltage are analogously in the current transformer test circuit
built that after the alignment of the secondary terminals of the arrangement that
deliver the voltage, no current is drawn because the secondary terminals are in the train
of the zero circle.