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Messgerät zur Prüfpunkteinstellung bei Wandlermessungen
Einrichtungen zur Messung des Übersetzungsfehlers und des Fehlwinkels von Strom- und Spannungswandlern sind bekannt. Es ist auch eine spezielle Einrichtung zur Prüfung von Spannungswandlern mit beliebiger Nennübersetzung mit Hilfe eines einzigen Normalwandlers bekannt. Hiezu wird ein Zwischenwandleraggregat verwendet, dessen Übersetzungsverhältnis in der erforderlichen Weise einstellbar ist. Das Aggregat ist zwischen den Normalwandler oder Prüfling und Messeinrichtung geschaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ströme und Spannungen der Wandler anzuzeigen und danach den vorgeschriebenen Prüfpunkt einzustellen.
Sollen die Fehler von Strom- und Spannungswandlern gemessen werden, so geschieht das allgemein nicht nur bei einem einzigen Wert des Stromes oder der Spannung, sondern es interessiert der Verlauf der Strom-und Spannungsfehler und der Fehlwinkel über den ganzen Arbeitsbereich des Prüflings oder sogar darüber hinaus. Für Wandler, die den VDE-Regeln für Messwandler 0414 entsprechen sollen, was praktisch für alle im Verkehr befindlichen Wandler zutrifft, sind bestimmte Ströme und Spannungen, sogenannte Prüfpunkte, ausgedrückt in Vielfachen oder Bruchteilen des Nennstromes oder der Nennspannung, vorgesehen, für die bestimmte, je nach Klasse des Wandlers zulässige Fehler festgelegt sind.
Es besteht deshalb bei der Fehlermessung die Aufgabe, die Ströme und Spannungen am Prüfling anzuzeigen und danach den gewünschten Prüfpunkt richtig einzustellen. Zur Lösung gibt es bereits verschiedene Möglichkeiten. In der Zeitschrift ATM Z 224 - 5 Oktober 1934 ist eine Einrichtung zur Prüfpunkt-
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reich von 0, 1 bis 1, 2 x Nennwert geteilte Skala, die für Strom- und Spannungsmessungen gilt.
Eine w eitere Einrichtung zur Prüfpunkteinstellung wird in der gleichen Zeitschrift ATM Z 224-10 Feber 1938 beschrieben. Wie aus dem Bild 2 dieser Literaturstelle ersichtlich ist, enthält die Einrichtung ein Drehspulinstrument mit vorgeschaltetem Grätzgleichrichter. Die Bereichumschaltung geschieht an einer Nebenwiderstandskette auf der Gleichstromseite. Instrument und Gleichrichter liegen im Sekundärkreis eines Stromwandler mit fester Übersetzung. In der Stromwandlerschaltung liegt die Primärwicklung im Sekundärkreis des Normalwandlers, während in der Spannungswandlerschaltung die Primärwicklung im Sekundärkreis des Hilfswandlers des komplexen Kompensators liegt.
Eine weitere Einrichtung zur Prüfpunkteinstellung ist in den AEG-Mitteilungen Heft 9/10 aus dem Jahre 1940 beschrieben. Bei dieser Einrichtung wird das Drehspulinstrument von in Gegentakt geschalteten Gleichrichtern gespeist. Es sind zwei Primärwicklungen vorhanden, eine für die Stromwandlerschaltung und eine für die Spannungswandlerschaltung. In der Stromwandlerschaltung geschieht der Messbereichwechsel durch Anzapfungen an der einen Primärwicklung. In der Spannungswandlerschaltung liegt die Primärwicklung in Reihe mit ohmschen Widerständen an der Sekundärspannung des Normalspannungswandlers.
Diese bekannten Anordnungen besitzen folgende Nachteile. Die Anzeigegenauigkeit ist zu gering.
Ferner ist der Kurvenformeinfluss auf die Anzeige zu gross.
Zwecks Vermeidung dieser Nachteile ist es auch bekannt, zur Prüfpunkteinstellung drei Dreheiseninstrumente zu verwenden, die bei allen Messbereichen eine gleiche Belastung für die Normalwandler bzw. Prüflinge darstellen. Es wurden dabei, wie aus der Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich, zwei Strom-
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und ein Spannungsmesser A, A und V verwendet. Die Strommesser A, A wurden z. B. im Sekundärkreis des Normalstromwandlers NI und der Spannungsmesser V im Sekundärkreis des Normalspannungswandlers NU angeordnet. Bei dieser Anordnung müssen zwei Strommesser verwendet werden, um die entsprechend der Zahl der Nennströme der Normalwandler notwendigen vielen Messbereiche zu erhalten (z.
B. sechs Messbereiche). Im vorliegenden Fall entfielen auf jeden Strommesser drei Messbereiche, die Strommesser mussten entsprechend ausgetauscht und umgeklemmt werden.
Dies stellt einen bedienungstechnischen Nachteil dar. Ein wesentlicher weiterer Nachteil besteht in dieNotwendigkeit von drei Dreheiseninstrumenten mit dementsprechend grossem Platzbedarf. Mit der bekannten Anordnung ist es ferner nicht möglich, bei Stromwandermessungen Prüfpunkte bis herunter zu 0, 01 x JN einstellen zu können, wie dies in vielen Fällen gefordert wird. Für die Unterbringung derartiger Anordnungen in Messtischen ist es ferner erwünscht, die Anzahl der für die Prüfpunkteinstellung benötigten Geräte so zu verringern, dass diese fest eingesetzt sind und kein Austausch mehr nötig ist. Alle Nachteile der bekannten Anordnungen werden durch die Erfindung vermieden.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Messgerät zur Prüfpunkteinstellung bei WandlermessungeR mit Dreheiseninstrumenten bzw. bei besonders hohen Frequenzen mit Thermoumformerinstrumenten. Die Erfindung besteht darin, dass unter Ver-
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ausgebildeten AnzeigegerätesderStromwandlerprüfung das Anzeigegerät in an sich bekannterweise über einenMessbereichstromwandler in den Sekundärkreis eines Normalstromwandlers, des Prüflings, oder des Tertiärwandlers eingeschaltet ist, wobei die Bereiche des Messbereichstromwandlers über Vorwiderstände so gewählt sind, dass der Arbeitsbereich jedes Nennstromes in Teilbereiche aufgeteilt ist,
und dass bei der 5pannungswandlerprüfung das gleiche Anzeigegerät unter Ausschaltung des Mebereichstromwandlers über Vorwiderstände an den Sekundärkreis des Normalspannungswandlers, Prüflings oder Tertiärwandlers angeschaltet ist. Zweckmässig besitzt das Anzeigegerät einen einzigen, in Prozent bezogen auf den Nennstrom bzw. die Nennspannung geeichten Messbereich für Strom- und Spannungswandlerprüfungen.
Die Erfindung wird mit weiteren vorteilhaften Ausbildungen an Hand eines in den Fig. 2-4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In den Fig. 2, 3 ist die Prinzipschaltung des erfindungsgemässen Messgerätes zur Prüfpunkteinstellung dargestellt. Das Messgerät besteht aus einem einzigen in Prozent geeichten Anzeigeinstrument J, das als Dreheiseninstrument oder Thermoumformermessgerät ausgebildet ist. Der Anzeigebereich dieses Instrumentes ist dabei dem Arbeitsbereich des zu prüfenden Wandlers angepasst. Nach den zur Zeit geltenden Wandlerregeln für Stromwandler reicht dieser Bereich für Stromwandler von 0,05 bis 2,0 X Nennstrom.
Um mit dem Messgerät auch bei gegebenenfalls erfolgenden Erweiterungen der Arbeitsbereiche arbeiten zu können, ist das Messgerät über die oben genannten Arbeitsbereiche auf einen Anzeigebereich für Stromwandlermessungen von 0, 01 bis 2, 0 X Nennstrom ausgedehnt. Für Spannungswandlermessungen ist ein Bereich von 0,4 bis 1,2 x Nennspannung vorgesehen.
Das erfindungsgemässe Messgerät wird stets zusammen mit einer Wandlermesseinrichtung, wie in der Fig. 2 angedeutet, benutzt werden. Es kann in diese Wandlermesseinrichtung mit eingebaut sein, oder aber auch als besonderes Gerät beigestellt werden, wie dies in den Fig. 2 und 3 durch die mit A bezeichnete Strichelung angedeutet ist. Das Anzeigeinstrument J nach den Fig. 2 und 3 hat einen einzigenMessbereich.
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gelegt, während in der Fig. 3 die ausführliche Schaltung dieser Wähler dargestellt ist. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, wird am Widerstand B die Bezugsspannung für einen elektronischen Nullindikator 0, der beispielsweise ein Oszillograph sein kann, abgegriffen.
Mittels des Nennwertwählers Sl können beispielsweise, wie in der Fig. 3 dargestellt, drei Nennströme eingestellt werden. Dies erfolgt in den drei rechten Stellungen derSchaltebene a. Die 5chaltebene b verbindet in diesen Stellungen das Anzeigeinstrument I mit dem Sekundärkreis des Messbereichwandlers W.
Die Schaltebene c läuft in diesen Stellungen frei. Für die mittels dieses Wählers S eingestellten Nennströme. können durch den Teilbereichwähler S Prüfpunkte im Bereich 2, 0-0, 01 x IN eingestelltwerden. Im Ausführungsbeispiel sind den Schaltebenen a, b, c des Wählers 52 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur vier Stellungen zur Wahl der Teilbereiche zugeordnet.
Mit dem Nennwertwähler Sl erfolgt in derSpannungswandlerschaltung in den folgenden fünf5tellun- gen von rechts nach links die Einstellung von Prüfpunkten im Bereich 0, 4-1, 2 x Nennspannung. Die Umschaltung erfolgt durch Vorwiderstände V. Der Innenwiderstand wird durch Ergänzungs-Parallelwiderstände P, die an die Schaltebene c des Nennwertwählers Sl geführt sind, konstant gehalten. In derSpan-
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nungswandlerschaltung ist der Sekundärkreis des Messbereichwandlers W über die Schaltebene b des Wählers S abgeschaltet.
Für die Konstanthaltung der, Innenwiderstände bei der Stromwandlerschaltung sind, wie in der Fig. 3 beim Teilbereichwähler Si'Schaltebene a, linke Widerstandsanordnung angedeutet, feste Ergänzungswiderstände sowie einstellbare Abgleichwiderstände vorgesehen. Innerhalb jedes, durch den Nennwertwähler Sl eingestelltenNennwertes wird der Innenwiderstand durch diese Kombination R für alle Teilbereiche, die mittels des Teilbereichwählers S, eingestellt werden, konstant gehalten. Die Kombination ist bei der Ausbildung nach der Fig. 3 lediglich bei der linken Reihenschaltung angedeutet. Alle weiteren Widerstände R sind in gleicher Weise ausgebildet.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind die vier bzw. fünf feststehenden Kontakte der Schalterteile S/S (Fig. 2) bzw. S/a (Fig. 3) miteinander verbunden. Die Verbindungen dieser Kontakte dienen zurKurzschliessung desSekundärkreises des Normalwandlers NI, um Überspannungen auf der Sekundärseite zu vermeiden. Überspannungen könnten beispielsweise auftreten, wenn bei der Prüfpunkteinstellung für die Spannungswandlermessung Bedienungsfehler auftreten, die den Stromwandler NI erregen würden. Bei erregten Stromwandlem muss deren Sekundärseite stets abgeschlossen sein.
Die Prüfpunkteinstellung geht in folgender Weise vor sich. Bei der Stromwandlermessung wird der Primärkreis des in der Fig. 2 links dargestellten Stromwandlers, der sinngemäss an die Klemmen k. 1 der Einrichtung nach der Fig. 3 angeschlossen wäre, in bekannter Weise erregt. Der Schalter S/S nach der Fig. 2 bzw. der Schalter S/a nach der Fig. 3 wird auf den jeweiligen Arbeitsbereich des zu prüfenden Wandlers eingestellt, und die diesemArbeitsbereich zugeordneten Teilbereiche werden mittels des Schalters 52/a - c der Fig. 3 nacheinander eingestellt, wobei am Instrument I eine Ablesung des angezeigten Wertes erfolgt. Zur Prüfpunkteinstellung wird eine entsprechende Einstellung des Primärstromes des Stromwandlers NI vorgenommen.
Entsprechend gleiches gilt für die Prüfpunkteinstellung bei der Spannunuswandlerprüfiing.-, In diesem Fall wird die am in der Fig. 2 rechts dargestellten Spannungswandler Nu liegende Primärspannung mittels des Instrumentes I auf die Prüfpunkte eingestellt. Der Spannungswandler NU wäre bei der Einrichtung nach der Fig. 3 an die Klemmen u und v angeschlossen.
Die lediglich schematisch angedeutete Wandlermesseinrichtung nach der Fig. 2 ist an sich bekannt.
Es. kann dies eine nach Hohle oder nach Schering-Alberti ausgebildete Einrichtung sein. Bei der Wandlermesseinrichtung nach der Fig. 2 würde der nichtweiter dargestelltezu prüfendewandlcrinbekannter Wei- se mit seinerSekundärseite über nicht weiter dargestellte Klemmen an die Wandlermesseinrichtung angeschaltet sein.
Um in der Stromwandlerschaltung gefährlich hohe Spannungen an den Anschlussklemmen für das Anzeigeinstrument I zu vermeiden, liegen zu diesen parallel beispielsweise zwei Zenerdioden Z, wie dies in der Fig. 3 angedeutet ist. Die maximal auftretenden Spannungen werden dadurch auf etwa 6 VScheitelwert begrenzt. HoheSpannungen könnten eintreten durch schadhafte Zuleitungen (Drahtbruch), oder wenn versehentlich das Anzeigeinstrument I nicht angeschaltet ist.
Bei Verwendung eines Dreheiseninstrumentes als Anzeigeinstrument I könnte eine M essbereichänderung durch Umschaltung der Feldspulen des Dreheiseninstrumentes erfolgen. Besteht die Forderung nach einer Skalendeckung, so können praktisch nur zwei Bereiche deckungsgleich erreicht werden. Über zwei Bereiche hinaus wird bei Dreheiseninstrumenten die Umschaltung der Feldspulen kompliziert, und es ergeben sich grosse Schwierigkeiten bezüglich der Skalendeckung. Zur Abhilfe müssen dann mehrere Skalenteilungen vorgesehen werden, was jedoch aufwendig ist und aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht beliebig weit getrieben werden kann. Aus diesem Grunde ist beim erfindungsgemässen Messgerät ein Dreheiseninstrument mit nur einem einzigenMessbereich verwendet, und die Bereichumschaltung erfolgt durch den Messbereichstromwandler W.
Es ergibt sich dadurch eine vollkommeneSkalendeckùng in allen Berei- chen und ein kleinstmöglicher Eigenverbrauch.
Es sind Thermoumformermessgeräte bekannt, deren Eigenverbrauch genau so niedrig liegt wie der von neuzeitlichen Dreheiseninstrumenten. Das Anzeigeinstrument J nach den Fig. 2 und 3 kann also auch ein Thermoumformermessgerät sein. Derartige Instrumente sind sehr empfindlich gegen Überlastungen.
Gemäss der Erfindung ist hiefür ein Schutz für den Heizer des Thermoumformers Th vorgesehen, wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist. Mit dem Heizer des Thermoumformers Th ist ein Widerstand S in Reihe geschaltet und zu dieser Reihenschaltung sind zwei Zenerdioden Z in Antireihenschaltung parallelgeschaltet. Die Anordnung von Heizer mit Vorwiderstand und Zenerdiodenreihenschaltung ist nun so bemessen, dass der Spannungsabfall überdem Heizer und dem Widerstand S beiNennstromdesHeizersgeradeunterderSchwel- lenspannung der Zenerdiodenreihenschaltung Z liegt. Die Anordnung kann so bemessen werden, dass die
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Zenerdioden beispielsweise bereits bei einer 1, 3-fachen Strombelastung des Heizers ansprechen.
Es ist bereits bekannt, als Anzeigeinstrument für Wandlermesseinrichtungen einen oszillographischen Nullindikator zur Anzeige der Wandlerfeliler nach Betrag und Phase zu verwenden. Um eine eindeutige Information über dieArt der Verstimmung nach Betrag und Phase zu erhalten, ist eine Bezugsspannung als Signal für die X-Ablenkplatten der beim Nullindikator verwendeten Elektronenstrahlröhre erforderlich.
Diese Bezugsspannung wurde bisher entweder aus dem vorhandenen-50 Hz-Netz entnommen oder sie wurde vom Fehlerschleifdraht der Wandlermesseinrichtung den Platten zugeführt. Bei der Ableitung aus dem 50 Hz-Netz musste oftmals diePhaseneinstellung korrigiert werden. Bei der Ableitung vom Fehlerschleifdraht der Wandlermesseinrichtung war dieser Mangel zwar beseitigt, jedoch schrumpfte die Ablenkung in der X-Richtung mit fallendem Strom zu einem Punkt zusammen, so dass dann keine eindeutige Anzeige mehr gegeben war.
Auch dieser Mangel wird durch das erfindungsgemässe Messgerät beseitigt, indem eine Bezugsspannung für die X-Ablenkplatten des Nullindikators durch Abgriff eines Spannungsabfalles an einem Widerstand B geschaffen wird, der, wie die Fig. 3 zeigt, in Reihe mit dem Anzeigeinstrument I geschaltet ist.
DieBezugsspannung ändert sich dann nur im gleichen Verhältnis wie sich der Ausschlag des Anzeigeinstrumentes I ändert.
Bei Verwendung eines Dreheiseninstrumentes I wird ein Frequenzbereich des Messgerätes von etwa 1000 Hz erreicht. Dieser Frequenzbereich kann erheblich hinaufgesetzt werden, wenn als Anzeigeinstrument I ein Thermoumformermessgerät verwendet wird. Der Frequenzbereich kann in diesem Falle leicht auf etwa 20000 Hz und darüber hinaus ausgedehnt werden.
In der Fig. 2 ist das Messgerät für die Prüfpunkteinstellung A im Sekundärkreis des Normalstrom-bzw.
Normalspannungswandlers N angeordnet. Selbstverständlich könnte das Messgerät A auch im Sekundärkreis des jeweiligen Prüflings, also eines auf seine Fehler zu prüfenden Strom-bzw.. Spannungswandlers angeordnet sein, wie nicht weiter in den Figuren angedeutet ist. Ist für die Prüfung von Wandlern ein Tertiärwandler vorhanden, so kann das Messgerät A in dessen Sekundärkreis auch angeordnet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Messgerät zurprüfpunkteinstellung beiwandlermessungen mit Dreheiseninstrumenten bzw. bei besonders hohen Frequenzen mit Thermoumformerinstrumenten, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung eines einzigen, alsDreheisen-oderThermoumformerinstrument ausgebildetenAnzeigegerätes (I) bei der Stromwandlerprüfung das Anzeigegerät in an sich bekannter Weise über einen Messbereichstromwandler (W) in den Sekundärkreis des Normalstromwandlers (NI), des Prüflings, oder des Tertiärwandlers eingeschaltet ist, wobei die Bereiche des Messbereichstromwandlers (W) über Vorwiderstände (R) so gewählt sind, dass der Arbeitsbereich jedes Nennstromes in Teilbereiche aufgeteilt ist, und dass bei der Spannungswandlerprüfung das gleiche Anzeigegerät (I)
unter Ausschaltung des Messbereichstromwandlers (W) über Vorwiderstände an den Sekundärkreis des Normalspannungswandlers (Nj), Prüflings-oder Tertiär- wandlers angeschaltet ist.