DE720023C - Einrichtung zur Messung einer elektrischen Groesse nach Phase und Groesse als Funktion einer anderen elektrischen Groesse - Google Patents

Einrichtung zur Messung einer elektrischen Groesse nach Phase und Groesse als Funktion einer anderen elektrischen Groesse

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DE720023C
DE720023C DEK144385D DEK0144385D DE720023C DE 720023 C DE720023 C DE 720023C DE K144385 D DEK144385 D DE K144385D DE K0144385 D DEK0144385 D DE K0144385D DE 720023 C DE720023 C DE 720023C
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DEK144385D
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Dipl-Ing Otto Erich Noelke
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Koch and Sterzel AG
Original Assignee
Koch and Sterzel AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/30Structural combination of electric measuring instruments with basic electronic circuits, e.g. with amplifier

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Messung einer elektrischen Größe nach Phase und Größe als Funktion einer anderen elektrischen Größe In der elektrotechnischen Meßtechnik wird oftmals die Aufgabe gestellt, eine elektrische Größe nach Phase und Größe als Funktion einer anderen elektrischen Größe zu messen.
  • So tritt diese Aufgabe z. B. bei der Prüfung von Stromwandlern auf, wenn man den Stromfebler und den Fehlwiinkel des Stromwandlers als Funktion des Nennstromes ermitteln will. Die gleiche Aufgabe ist bei der Messung des Verlustfaktors und der Kapazitätsänderung eines Kondensators als Funktion der an ihn gelegten Wechselspannung zu lösen. Es ist bereits zur Ermittelung des Stromfehlers und des Fehlwinkels eines Stromwandlers als Funktion des Nennstromes eine MeBeinrichtung bekannt, die mit zwei Wattmetern, nämlich einem Wirk- und einem Blindwattmeter, und zwei regelbarenZwischenwandlern in den beiden Wattmeterkreisen versehen ist. Die regelbaren Zwischenwandler dienen dazu, ohne Fälschung der Messung den Strom in dem einen Wattmeterkreis konstant zuhalten, während der Nennstrom während des Meßvorganges auf verschiedene Prozentwerte eingestellt wird. An den beiden Wattmetern kann man dann den Stromfehler und den Winkelfehler des Stromwandlers für die verschiedenen Prozente des Nennstromes ablesen. Die beiden Zwischenwandler haben einander entsprechende übersetzungsverhältnisse. Bei dieser bekannten Meßeinrichtung kann man, da die Zwischenwandler nur stufenweise regelbar sind, den Stromfehler und den Fehlwinkel des zu prüfenden Stromwandlers nur um I0-, 20-, 30-, 50-, 80-, I00- und I20-Prozentpunkt des primären Nennstromes bestimmen; denn die verwendeten Zwischenwandler haben lediglich Übersetzungen, die nur diesen Punkten entsprechen. In der gleichen Weise wie bei dieser bekannten Stromwandlermeßeinrichtung könnte man auch den VerIustfaktor und die Kapazitätsänderung eines Kondensators als Funktion der an ihn angelegten NVe4selspannung mittels eines Wirk- und eines Blindwattmeters sowie zweier regelbarer Zwischenwandler messen.
  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung einer elektrischen Größe nach Phase und Größe als Funktion einer anderen elektrischen Größe, z. B. des Stromfehlers und des Fehlwinkels eines Stromwandlers, als Funktion des Nennstromes oder des Verlustfaktors und der Kapazitätsänderung eines Kondensators als Funktion der an ihn gelegten Wechselspannung mittels eines Wirk- und eines Blindwattmeters und zweier regelbarer Zwischenwandler in den beiden Wattmeterkreisen, um ohne Fälschung der Messung die der zweiten Größe (d. h. in den Beispielen dem Nennstrom bzw. der angelegten Wechselspannung) entspnechende Größe im einen Pfad der Wattmeter auf einem konstaIlten Wert halten zu können. Um die gesuchte elektrische Größe nach Phase und Größe als Funktion der anderen elektrischen Größe aufzeichnen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Übersetzungsverhält ins der beiden Zwischenwandler kontinuierlich mit der Stellung ihrer Regelorgane veränderbar zu machen und die Regelorgane mit dem Papierantrieb der als schreibende Instrumente ausgebildeten Wattmeter zu kuppeln. Während mit der eingangs erwähnten bekannten Stromwandl ermeßeinrichtung der Stromfebler und die Fehlwinkel des Stromwandlers für die verschiedenen Prozentwerte des Nennstromes nur punktweise ermittelt werden kann, ermöglicht die Erfindung infolge der Verwendung kontinuierlich regelbarer Zwischenwandler und infolge Kupplung deren Regelorgane mit dem Papierantrieb det schreibenden Wattmeter eine vollständige Aufzeichnung der Fehlerkurven des Stromvvandlers bzw. wenn es sich um einen zu prüfenden Kondensator handelt, eine voll ständige Aufzeichnung der Kurven für den Verlustfalttor und die Kapazitätsänderung des Kondensators als Funktion der an ihn gelegten Ävechselspannung. Die Regelvorrichtung zur Änderung der zweiten elektrischen Größe, also z. B. zur Änderung des Nennstromes des zu prüfenden Stromwandlers bzw. zur Regelung der an den zu prüfenden Kondensator angelegten Wechselspannung, wird zweckmäßig mit den Regelorganen zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der regelbaren Zwischenwandler gekuppelt, so daß also nur ein einziges Regelorgan während der Aufnahme der Kurven entsprechend verstellt zu werden braucht.
  • Man kann die Anordnung aber auch so treffen, daß die Regelvorrichtunb zur Anderung der zweiten elektrischen Größe durch einen Schnellregler im Sinne einer Konstanthaltung der kostant zu haltenden Größe des einen Wattmeterkreises gesteuert wird.
  • In diesem Falle würde bei einer Verstellung der Regelorgane für die Zwischenwandler der Schnellregler dafür sorgen, daß der Strom in dem einen Wattmeterkreis konstant bleibt. In vielen Fällen wird es günstiger sein, außer dem Schnellregler auch noch eine mit den Regelorganen der Zwischenwandler gekuppelte Regelvorrichtung zur Änderung der zweiten elektrischen Größe vorzusehen, weil man dann den Schnellregler wesentlich kleiner dimensionieren kann, als wenn der Schnellregler allein vollkommen automatisch die Ausregelung vornimmt.
  • Als kontinuierlich regelbare Zisehensvand ler könnte man Zwischenwandler verwenden, deren Wicklung Windung für Windung angezapft ist. Hierbei ist man gezwungen, entweder jede Einzelwindung an einen kollelitorartigen Slechanismus zu führen, was außerordentlich teuer ist, oder aber sämtliche Windungen in einer Lage aufzubringen. sie auf der Oberfläche blank zu machen und von dem Regelorgan, das die Gestalt einer Kohlerolle hat, bestreichen zu lassen. Der letzte Fall ist der konstruktiv sparsamste. Will man aber sämtliche Windungen eines Meßwandlers in einer Lage unterbringen, so ist man gezwungen, dem Hand ler einen verhältnismäßig großen Eisenweg zu geben. d. h. die Ausnutzung seines Kernfensters ist sehr schlecht. Diese Schwierigkeit kann dadurch beseitigt werden, daß als Zwischenwandler ein Transformator mit einer Stufenwicklung und längs den einzelnen Stufen fortschaltbarer Feinregelwicklung benutzt wird.
  • In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele für Meßeinrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt.
  • Abb. 1 zeigt das Schaltbild einer völlig selbständig arbeitenden und schreibendell Stromwandlermeßeinrichtung. Der Regeltransformator 1 1 liefert die für den Primä]-stromkreis erforderliche Spannung. Der Primärstromkreis durchsetzt den Erregerwandler 12, den Normalstromrvandler 13. welcher außer der Sekundärwiclilullg I die Beeinflussungswicklung 15 trägt, und den Prüfling I6. Die Sekundärwicklung IA des Normalwandlers I3 und die Sekundärwick lung I7 des Prüflings r6 sind in Differential geschaltet. Im Differentialzweig selhst liegt das Vibrationsgalvanometer I8, welches über eine Optik 19 auf einen Verstärker 20 arbeitet. Die Optik kann beispielsweise aus einem Spiegel bestehen, dessen Fläche so gestaltet ist, daß je nach der Größe des Ausschlages des Vibrationsgalvanometers entsprechend verschieden große Lichtmengen auf eine den Verstärker 20 steuernde Photozelle reflektiert werden. In der Abb. I ist, um dies anzudeuten, die Optik 19 als rechtwinkliges Dreieck schematisch dargestellt. Fließt nämlich durch das Galvanometer I8 ein Strom, so schwingt dessen Zeiger, und es erscheint auf der Skala des Galvanometers ein je nach der Größe des Aus schlages mehr oder weniger breites Lichtband, das dadurch hervorgerufen wird, daß der schmale, leuchtende Streifen schnell, für das Auge nicht erkennbar, auf der Skala hin und her schwingt. Je nach der Größe des Ausschlages ist nun auch die von der Optik 19 auf die Photozelle reflektierte Lichtmenge verschieden groß. Der Verstärker 20, der an der Ausgangsseite einen Wechselstrom führt, welcher in Phase und Größe der Wechselstromgröße an den Klemmen des Vibrationsgalvanometers IS entspricht, jedoch infolge der Anwendung des Verstärkers wesentlich größer als diese Größe ist (etwa das Iot°£ache), arbeitet mit seiner Ausgangsseite auf die Wicklungen 2I und 22 eines Wirk- und eines Blindleistungsschreibers W bzw. B und auf den Zwischenstromwandler mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis 23. Der Erregerstromwandler 12 arbeitet mit seiner Sekundärwicklung auf den Zwischenstromwandler mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis 24, dessen Sekundärseite ihrerseits auf die zweiten WattmeterwiCklungen 25 und 26 des Wirk- und des Blindleistungsschreibers arbeitet. Die Regelorgane des Zwischenwandlers 24 des Zwischenwandlers 23 und des Regeltransformators II sind zusammen mit dem Papierantrieb 27 der Leistungsschreiber gekuppelt.
  • Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Der Regelbereich des Regel trans formators 11 ist so abgeglichen, daß in jeder Regelstellung der im Sekundärkreis des Zwischenwandlers 24 fließende Strom, welcher auch den Strommesser 28 durchfließt, den gleichen Wert aufweist. Weicht bei einer beliebigen Stellung des Reglers 11 das llbersetzungsverhältnis des Normalwandlers I3 und des Prüflings r6 voneinander ab, so gerät das Vibrationsgalvanometer in Schwingungen; der Verstärker 20 hat eine entsprechende Ausgangsgröße. Diese fließt über den Wirk-und den Blindleistungsschreiber dem Zwischenwandler 23 zu und in die Beeinflussungswicklung I5. In dem sich nach kurzer Zeit ergebenden Beharrungszustand ist die an den Klemmen des Vibrationsgalvanometers 18 herrschende Spannung gerade noch so klein, daß der Ausschlag des Vibrationsgalvanometers IS in der Lage ist, über die Optik 19 und den Verstärker 20 den Wattmeterkreis und die Beeinflussungswicklung I5 zu speisen.
  • Ist der Verstärkungsgrad des Verstärkers 20 groß genug gewählt, so kann die Spannung an den Klemmen des Vibrationsgalvanometers 18 vernachlässigt werden. Es herrscht mithin Gleichgewicht in der Meßanordnung.
  • Die schreibenden Wattmeter zeigen nunmehr den Stromfehler und den Fehlwinlrei des Prüflings an, während die Stellung des Stiftenrades des Papierantriebes 27 dem gerade vorhandenen Primärstrom entspricht.
  • Wird der Papierantrieb 27 gedreht, und somit die Regelorgane der Zwischenwandler 24 und 23 und des Regeltransformators 11 verstellt, so zeichnen die Ävifl(- und Blindleistungsschreiber die Funktionen, Stromfehler und Fehlwinkel als Funktion des Primärstromes des Prüflings kontinuierlich auf.
  • In der Praxis kann es Schwierigkeiten bereiten, den Regeltransformator 11 so auszulegen, daß bei I(upplung seines Regelorgans mit den Regelorganen der Zwischenwandler und dem Papierantrieb im Instrument 28 immer der gleiche Strom vorhanden ist. Aus diesem Grunde kann man das Instrument 2S durch das Ansprechorgan eines Schnellreglers ersetzen, welcher seinerseits die Funktion des Regeltransformators II übernimmt, oder aber man schaltet mit dem Regeltransformator II in Reihe einen weiteren Regel transformator, der als Schnellregler arbeitet und von dem Ansprechorgan gesteuert wird, das an die Stelle des Strommessers 28 tritt.
  • Abb. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in ihrer Anwendung auf die Messung dielektrischer Verluste in einer sogenannten Schering-Brücke. Der mit Verlusten behaftete Prüfling 29, der Normalkondensator 30, die winkelfreien Widerstände 3I und 32, der Parallelkondensator 33 und der winkelfreie Shuntwiderstand 34 sind zu einer Wechselspannungsbrücke vereinigt, deren einer Endpunkt geerdet ist, wobei die Speisung der Brücke von diesem geerdeten Punkt und dem ihr gegenüberliegenden Punkt aus erfolgt und das Nullinstrument IS zwischen den beiden anderen Eckpunkten liegt.
  • Das Nullinstrument seinerseits wirkt über die Optik und Photozelle 19 auf den Verstärker 20 ein, dessen Ausgangsgröße auf die Wicklungen 2I und 22 der schreibenden Wattmeter W und B und auf den Zwischenwandler 23 arbeitet. Die an der gesamten Wechsel spannungsbrücke liegende Hochspannung arbeitet über einen Hochspannungsspannungswandler 35 auf den Zwischenwandler 24, dessen Sekundärwicklung auf die Wicklungen 25 und 26 der schreibenden Wattmeter arbeitet. Die Regelorgane der Zwischenwandler 23 und 24 sind mit dem Papierantrieb 27 der schreibenden Watt meter gekuppelt, der seinerseits mit dem Regelorgan eines Regeltransformators 11 gekuppelt ist, welches die erforderliche Hochspannung über den Hochspannungstransformator 36 herstellt.
  • Die Wirkungsweise dieser automatischen Meßeinrichtung ist ganz ähnlich wie die der an Hand der Abb. I beschrieben. Entsprechen die Eigenschaften des Prüflings 29 nicht denen des Normalkondensators 30, so schlägt das Vibrationsgalvanometer IS aus, betätigt über seine Optik 19 den Verstärker 20, und die Brücke gleicht sich über die schreibenden Wattmeterwicklungen 21 und 22 und den Zwischenwandler 23 und den Shuntwiderstand 34 selbst ab. Die Regelorgane 23, 24 der Zwischenwandler steuern den Papierantrieb und gleichzeitig die Primärspannung. Ebenso wie bei der an Hand der Abb. I beschriebenen Einrichtung kann auch hier ein Schnellregler hinzugefügt werden.
  • Wie die beiden Ausführungsbeispiele zeigen, lassen sich mittels der Erfindung Einrichtungen schaffen, welche das gegenseitige Verhältnis zweier elektrischer Größen nach Phase und Größe automatisch aufzuzeichnen gestatten.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur Messung einer elektrischen Größe nach Phase und Größe als Funktion einer anderen elektrischen Größe, z. B. des Stromfehlers und des Fehlwinkels eines Stromwandlers als Funktion des Nennstromes oder des Verlustfaktors und der Kapazitätsänderung eines Kondensators als Funktion der an ihn gelegten Wechselspannung, mittels eines Wirk- und eines Blindwattmeters und zweier regelbarer Zwischenwandler in den beiden Wattmeterkreisen, um ohne Fälschung der Messung die der zweiten Größe (d. h. in den Beispielen dem Nennstrom bzw. der angelegten Wechselspannung) entsprechende Größe im einen Pfad der Wattmeter auf einem konstanten Wert halten zu können, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis der beiden Zwlschenwandler kontinuierlich mit der Stellung ihrer Regelorgane veränderbar ist und die Regelorgane mit dem Papierantrieb der als schreibende Instrumente ausgebildeten Wattmeter gekuppelt sind.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel von richtung zur Änderung der zweiten elektrischen Größe (in den Beispielen also des Nennstromes bzw. der angelegten Wechselspannung) mit den Regelorganen zur Veränderung des Ubersetzungsverhältnisses der beiden regelbaren Zwischenwandler gekuppelt ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der zweiten elektrischen Größe (in den Beispielen also des Nennstromes bzw. der angelegten Wechselspannung) bei einer Verstellung der Regelorgane der Zwischenwandler selbsttätig, vorzugsweise durch einen Schnellregler, im Sinne einer Konstanthaltung der konstant zu haltenden Größe des einen Wattmeterkreises erfolgt.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung der in den Ansprüchen 2 und 3 beanspruchten Maßnahmen.
DEK144385D 1936-11-13 1936-11-13 Einrichtung zur Messung einer elektrischen Groesse nach Phase und Groesse als Funktion einer anderen elektrischen Groesse Expired DE720023C (de)

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