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Schaltanordnung zur Messung der Fehlergrößen von Strom- und Spannungswandlern
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Fehlergrößen von Strom-
und Spannungswandlern, bei dem unter Verwendung von an die Sekundärklemmen des Prüflings
und eines Normalwandlers angeschlossenen Zwischenwandlers gleichen Übersetzungsverhältnisses
kleine Sekundärspannungen erzeugt werden, deren Amplitude und Phase in einer Kompensationsschaltung
miteinander verglichen werden.
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Es sind Schaltungsanordnungen zur Messung des Ubersetzungs- und Winkelfehlers
von Strom- und Spannungswandlern bekannt, bei denen unter Verwendung von Zwischenwandlern
gleichen tYbersetzungsverhältnisses, die an die Sekundärseiten des Prüflings und
eines Normalwandlers angeschlossen werden, kleine Sekundärspannungen erzeugt werden,
die nach ihrer Phase und ihrer Amplitude den Sekundärspannungen oder -strömen von
Normalwandler und Prüfling verhältnisgleich sind. Die Sekundärspannungen der Zwischenwandler
werden miteinander verglichen, indem man sie über ein Vibrationsgalvanometer gegeneinanderschaltet
und nach Amplitude und Phase gleichmacht.
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Für die Erzeugung der regelbaren Hilfsspannungen sind verschiedene
Methoden bekannt.
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I. Der in Phase mit dem Sekundärstrom oder der Sekundärspannung des
Normalwandlers befindliche Sekundärstrom des Zwischenwandlers durchfließt einen
Schleifdraht, von dem die Hilfsspannung zur
Kompensation des Übersetzungsfehlers
abgenommen wird. Zur Kompensation des Fehlwinkels wird an einen in Reihe mit einem
zweiten Schleifdraht liegenden Widerstand ein regelbarer Kondensator angeschlossen,
mit dessen Hilfe der Strom in die durch den Fehlwinkel bedingte Phasenlage gebracht
werden kann. Dile Einrichtung arbeitet einwandfrei, bedingt jedoch infolge der hohen
Kosten eines P räzi sionsstufenkondensators einen großen Aufwand und ist zudem für
ortsveränderliche Einrichtungen unhandlich.
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2. Der Sekundärstrom des an den Normalwandler angeschlossenen Zwischenwandlers
speist einen Hilfswandler, an dessen Sekundärseite ein Schleifdraht zur Kompensation
des Übersetzungsfehlers liegt. Er speist gleichzeitig die Primärseite einer Gegeninduktivität,
deren sekundärseitiger Schleifdraht um go0 gegen den Sekundärstrom des Normalwandlers
verschobene Spannungen zur Kompensation des Fehlwinkels liefert. Diese Anordnung
ist mit dem Nachteil verbunden, daß der Zwischenwandler stark belastet ist, große
Eisen- und Kupferquerschnitte haben muß und selbst eine unzulässige Belastung für
den Normalwandler bildet.
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Es ist noch folgendes vorgeschlagen worden: Der Sekundärstrom des
an den Normalwandler angeschlossenen Zwischenwandlers speist lediglich den Schleifdraht
zur Kompensation des Übersetzungsfehlers, während die Primärseite der Gegeninduktivität
von dem Sekundärstrom des Normalwandlers durchflossen wird. Diese Anordnung vermeidet
zwar eine übermäßige Belastung des Zwischenwandlers, ist jedoch mit einem anderen
Nachteil verbunden. Die Fehlergrößen der Prüflinge unterscheiden sich in den verschiedenen
Genauigkeitsgrößen um Größenordnungen. Diesem Umstand muß dadurch Rechnung getragen
werden, daß verschiedene Empfindlichkeitsstufen der Meßeinrichtung vorgesehen werden.
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Die vorstehend genannten Schwierigkeiten werden vermieden, indem
nach der Erfindung zur Kompensation der Differenz der unterteilbaren Sekundärspannungen
der Zwischenwandler, die durch den Fehler des Prüflings hervorgerufen wird, einstellbare
Hilfsspannungen dienen, die gesondert von den Zwischenwandlern von der Sekundärspannung
oder dem Sekundärstrom des Normalwandlers abgeleitet werden. Zweckmäßig sind bei
der Stromwandlerprüfung die Zwischenwandler als Stromwandler ausgebildet, die die
üblichen Sekundärströme des Normalwandlers und des Prüflings auf einen im Verhältnis
zu ihnen kleinen Betrag umwandeln, und die Sekundärseiten der Zwischenwandler sind
durch je einen Widerstand belastet, an deren Enden eine Spannung entsteht. Einer
weiteren Ausbildung entsprechend sind bei der Spannungswandlerprüfung die Zwischenwandler
als Spannungswandler ausgebildet, die die üblichen Sekundärspannungen des Normalwandlers
und des Prüflings auf einen im Verhältnis zu ihnen kleinen Betrag umwandeln. Bei
einem fJbersetzungsverhältnis der Zwischenwandler von vorzugsweise 50 für die Spannungswandlerprüfung
dienen diese gleichzeitig mit vertauschten Primär- und Sekundärwicklungen als Stromwandler
bei der Stromwandlerprüfung. Einer weiteren Ausbildung entsprechend besitzen bei
der Spannungswandlerprüfung die Sekundärwicklungen, bei der Stromwandlerprüfung
die Belastungswiderstände der Sekundärwicklungen mehrere Abgriffe, an denen zwecks
Änderung der Empfindlichkeit bzw. Meßbereiche der Messung verschiedene Spannungen
abnehmbar sind. Zweckmäßig sind bei Spannungswandlerprüfung die Sekundärspannungen
der Zwischenwandler, bei der Stromwandlerprüfung die B elastungswiderstände der
Sekundärspannungen von je einem Widerstand von relativ hohem Betrag überbrückt,
an denen Teilspannungen abgegriffen werden, die über ein Vibrationsgalvanometer
gegeneinandergeschaltet werden, wobei der auf der Prüflingsseite liegende Widerstand
abgreifbare Stufen enthält, um eine etwa vorhandene Differenz in den Übersetzungsverhältnissen
von Prüfling und Normalwandler auszugleichen. Einer weiteren Ausbildung entsprechend
werden die zur Kompensation der Differenzspannung dienenden Hilfsspannungen von
zwei Schleifdrähten abgenommen, deren einer an die Sekundärseite eines Stromwandlers
und deren anderer an die Sekundärseite einer Gegeninduktivität angeschlossen ist,
wobei die Primärseiten des Stromwandlers und der Gegeninduktivität bei der Stromwandlerprüfung
von dem Sekundärstrom des Normalwandlers und bei der Spannungswandlerprüfung von
der Sekundärspannung des Normalspannungswandlers unter Zwischenschaltung eines Hilfswandlers
gespeist werden, dessen Primärseite ein hochohmiger Widerstand vorgeschaltet ist.
Zur Messung von Strom- und Spannungswandlerbürden werden einer weiteren Ausbildung
entsprechend die Zwischenwandler von den Sekundärseiten des Prüflings und Normalwandlers
abgetrennt und bei der Stromwandlerprüfung eine kleine Teilspannung der Bürde und
bei der Spannungsbürdenprüfung eine Spannung, die an einem mit der Bürde in Reihe
liegenden kleinen Widerstand erzeugt wird, mit Hilfe der beiden Schleifdrähte nach
Wirk- und Blindkomponente ausgemessen wird, wobei die Primärseiten der Gegeninduktivität
und des Stromwandlers, von deren Sekundärseiten die Schleifdrähte gespeist werden,
an die Sekundärseite des Prüflings angeschlossen werden. Zweckmäßig sind die für
die Strom- und Spannungswandlerprüfung sowie für die Bürdenmessung dienenden Meßmittel
in einem gemeinsamen Gehäuse mit den erforderlichen Schaltorganen und dem Nullinstrument
vereinigt.
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Die Erfindung wird in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Fig. I zeigt eine Anordnung zur Messung von Spannungswandlern, Fig.
2 eine Anordnung zur Messung von Stromwandlern; Fig. 3 und 4 zeigen Anordnungen
zur Messung der an die Prüflinge angeschlossenen Bürden.
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In der Fig. I bezeichnen I und 2 den Normalwandler und den Prüfling.
An die Sekundärseiten
sind die Zwischenwandler 3 und 4 mit den Primärwicklungen
5 und 6 und den Sekundärwicklungen 7 und 8 angeschlossen. Die Sekundärwicklungen
sind über die Widerstände g, 10 geschlossen, wobei die Sekundärwicklungen 7, 8 mit
weiteren Abgriffen versehen sind. Die Schleifdrähte zur Kompensation des Übersetzungs-
und Winkelfehlers sind an die Sekundärseite eines Stromwandlers 12 und einer Gegeninduktivität
I3 angeschlossen. An die Sekundärseite des Normalwandlers ist ein Hilfswandler I4
angeschaltet, der einen mit der Sekundärspannung des Normalwandlers phasengleichen
Strom zur Speisung des Stromwandlers 12 und der Gegeninduktivität I3 liefert. Der
Widerstand I5 und der Kondensator I6 dienen dazu, etwaige Abweichungen der Phasengleichheit.des
Sekundärstromes des Hilfswandlers mit der Sekundärspannung des Normalwandlers zu
beseitigen. Die Primärseiten von 12 und 13 werden erfindungsgemäß von der Sekundärspannung
des Normalwandlers I gespeist, so daß die Zwischenwandler 3, 4 nur geringfügig belastet
sind. Die von den Zwischenwandlern gelieferten Sekundärspannungen, die der Sekundärspannung
des Normalwandlers verhältnisgleich sind, werden an den Widerständen 9, 10 unterteilt
und über das Vibrationsgalvanometer II und die Schleifdrähte gegeneinandergeschaltet.
Der Abgleich ist erfolgt, wenn das Vibrationsgalvanometer keinen Ausschlag zeigt.
An den Schleifdrähten kann dann unmittelbar der Übersetzungs- und Winkelfehler abgelesen
werden.
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Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung für die Prüfung von Stromwandlern.
In dieser Figur ist der Normalwandler mit 21 und der Prüfling mit 22 bezeichnet.
An die Sekundärwicklungen beider Wandler sind die Primärwicklungen 25, 26 von Zwischenwandlern
23, 24 angeschlossen. Die Sekundärwicklungen 27, 28 der Zwischenwandler 23, 24 können
entweder unmittelbar über die Widerstände 3I, 32 geschlossen sein, oder parallel
zu diesen Widerständen können noch im Verhältnis zu diesen kleine Widerstände 29,
30 angeordnet sein.
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Die Schleifdrähte zur Kompensation des Übersetzungs- und Winkelfehlers
sind wiederum an die Sekundärwicklungen eines Stromwandlers 34 und einer Gegeninduktivität
35 angeschlossen. Die Primärwicklungen von 34 und 35 werden erfindungsgemäß vom
Sekundärstrom des Normalwandlers 21 gespeist, so daß auch bei der Stromwandlerprüfung
die Zwischenwandler 23 und 24 nur geringfügig belastet sind. Die von den Zwischenwandlern
gelieferten Sekundärspannungen sind in den Widerständen 3I und 32 unterteilt und
werden über das Vibrationsgalvanometer 33 und die Schleifdrähte gegeneinandergeschaltet.
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Bei der Anordnung nach Fig. I sind die Zwischenwandler als Spannungswandler,
bei der Anordnung nach Fig. 2 als Stromwandler ausgebildet. Dabei können die Wicklungen
der Zwischenwandler so ausgebildet sein, daß sie als Spannungswandler ausgeführt
und mit vertauschten Primär- und Sekundärwicklungen gleichzeitig für die Anordnung
nach Fig. 2 als Stromwandler dienen. Zur Herstellung mehrerer Empfindlichkeitsbereiche
können die Sekundärwicklungen der Zwischenwandler 3, 4 und 23, 24 mehrere Abgriffe
besitzen, oder bei der Stromwandlerprüfung können auch die Widerstände 29, 30 mit
mehreren Abgriffen versehen sein.
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Die auf der Seite des Prüflings 2, 22 liegenden Widerstände 10 und
32 sind als regelbare Spannungsteiler ausgeführt, um eine etwa vorhandene Differenz
in den Übersetzungsverhältnissen von Prüfling und Normalwandler auszugleichen.
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Die Einrichtungen nach den Fig. I und 2 gestatten ferner ohne Änderung
der äußeren Anschlüsse eine Messung der an die Prüflinge angeschlossenen Bürden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen entsprechende Schaltungsanordnungen. Die Bürden sind in
der Fig. 3 mit I7 und in der Fig. 4 mit 36 bezeichnet. Mit der Spannnngswandlerbürde
I7 ist ein kleiner induktions- und kapazitätsfreier Widerstand I8 in Serie geschaltet.
Der Stromwandlerbürde 36 ist ein Spannungsteiler 37 parallel geschaltet. Die Hilfswandler
3, 4 und 23, 24 sind vom Normalwandler und vom Prüfling abgeschaltet. Die vom Widerstand
I8 der Fig. 3 und die am Spannungsteiler 37 der Fig. 4 abgenommenen Spannungen werden
dem die Schleifdrähte und das Vibrationsgalvanometer enthaltenden Kompensationskreis
zugeführt. Wirk- und Blindkomponente können dann mit Hilfe des Kompensationskreises,
der als komplexer Kompensator dient, ausgemessen werden. Die Einrichtungen für die
Strom- und Spannungswandlerprüfung können in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht
werden, wobei natürlich die in beiden Einrichtungen erforderlichen Meßmittel nur
einmal vorhanden sind und durch zweckentsprechende Schaltanordnungen geschaltet
werden.