Gleichlast-Prüf-oder Eichverfahren für Wechselstromzähler oder Strommesser
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des bekannten Verfahrens zum Prüfen oder Eichen von Wechselstromzählern oder Strommessern nach dem Gleichlast-Prüf-oder Eichverfahren.
Das Gleichlast-Prüf-oder Eichverfahren für einoder mehrphasige Wechselstromzähler besteht darin, dass der zu prüfende oder eichende Zähler, also der Prüfling, an eine Speisespannung in Reihe mit der Primärwicklung eines umschaltbaren Strommesswandlers gelegt wird, an den sekundärseitig der zum Messvergleich zu benutzende Eichzähler angeschlossen ist.
Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt diese bekannte Schalt- anordnung mit dem zu prüfenden Zähler 1, dem Stromwandler 2 und dem Vergleichszähler 3. Der Strom des Prüflings 1 wird nacheinander auf die verschiedenen Werte eingestellt, bei denen er geprüft werden soll, und der Stromwandler 2 wird dabei jedesmal so geschaltet, dass er bei jedem Wert des Prüfstromes sekundärseitig, also am Eichzähler 3, stets den gleichen Strom liefert. Der Eichzähler, bei diesem Verfahren auch Gleichlastzähler genannt, arbeite, also bei allen Strömen des Prüflings stets mit dem gleichen Strom und somit unter den gleichen Bedingungen.
Zum Verständnis der folgenden Ausführungen sei noch ein Zahlenbeispiel für die Durchführung des vorgenannten, bekannten Verfahrens angegeben. Ist der Prüfling 1 für einen Nennstrom von z. B. 5 A gebaut, so wird er beispielsweise nacheinander mit 5 A, 4 A, 3 A usw. beschickt und jedesmal mit dem Eichzähler 3 verglichen. Der Stromwandler 2 wird dabei durch jeweiliges Umstecken oder Umklemmen seiner primärseitig liegenden Anzapfungen auf das tJbersetzungsverhältnis 5/5, 4/5, 3/5 usw. umgeschaltet, so dass der Gleichlastzähler 3 in jedem Falle bei 5 A arbeitet.
Die Anwendungsmöglichkeit dieses Gleichlastverfahrens findet seine Grenzen in dem Messbereich des zur Verfügung stehenden Stromwandlers 2. Eine bekannte, hierfür verwendbare Ausführung eines Prä- zisionsstromwandlers hat beispielsweise folgende Schaltmöglichkeiten : 100/5, 75/5, 60/5, 50/5, 405 usw. bis 0, 25/5 A. Mit der untersten Stufe von 0, 25/5 A kann also ein Zähler von 5 A nur bis zu 5 /o seines Nennstromes herab geprüft werden.
Bei Zählern mit kleineren Nennströmen liegt die unterste Grenze der Prüfmöglichkeit noch ungünstiger : Bei einem 2 A-Zähler liegt der unterste Messpunkt Ebei Verwendung des genannten Stromwandlers bei 12, 5 O/o und bei einem 1 A-Zähler sogar nur bei 25 ouzo des Nennstromes.
Wollte man nach dem bekannten Verfahren unterhalb dieser kleinsten Messpunkte prüfen können, so müsste der Stromwandler beispielsweise noch weitere Messbereiche nach unten hin erhalten, etwa 0, 2/5, 0, 1/5, 0, 05/5, 0, 04/5, 0, 02/5 bis 0, 01/5 A. Dies würde aber einen untragbar hohen Aufwand bedeuten, denn man müsste die Windungszahl des Wandlers ganz ausserordentlich vergrössern, bei einem Präzi- sionsstromwandler mit z. B. 1000 AW käme man bei der Messstufe von 0, 01 A auf 100000 Windun- gen. Abgesehen von den technischen Schwierigkeiten der Herstellung und Prüfung solcher Stroanstufen würden sich erhebliche Spannungen an den Wicklun- gen ergeben, die z.
B. beim Bereich 0, 01 A minde- stens 1000 V betragen würden.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung liegt der Prüfling nicht unmittelbar, sondern über einen untersetzenden Zwischenstromwandler, z. B. mit einem Übersetzungsverhältnis von 25/1 A, in Reihe mit der Primärwicklung des Stromwandlers. Allein durch diese Verwendung eines Zwischenwandlers, der keinerlei Anzapfungen zu haben braucht, wird der Messbereich des Gleichlast-Verfahrens nach den kleinen Werten hin ganz ausserordentlich erweitert : Bei Verwendung des als Beispiel genannten Unter setzungsverhältnisses von 25/1 A des Zwischenwandlers wird eine Erweiterung des Messbereiches bis auf 1 O/o des bisher kleinsten Messwertes herab erreicht.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Fig. 2 näher erläutert. Die Teile 1 bis 3 sind die gleichen wie in der Fig. 1, und die Teile 2 und 3 sind in der gleichen Weise wie in der Fig. 1 geschaltet. Unterschiedlich ist lediglich, dass der Prüfling 1 in der Fig. 2 über einen untersetzenden Zwischenwandler 4 angeschlossen ist. Der Wandler 2 sei im folgenden zur deutlicheren Unterscheidung vom Wandler 4 kurz als Hauptwandler bezeichnet. Nunmehr liegen also die Primärwicklungen des Hauptwandlers 2 und des Zwischenwandlers 4 in Reihe an der Stromquelle ; an der Sekundärwicklung des Zwischenwandlers 4 liegt der zu prüfende Zähler 1 und an der Sekundärwicklung des Hauptwandlers 2 der Gleichlastzähler 3.
Als Hauptwandler sei der schon oben erwähnte bekannte Präzisionswandler mit Anzapfungen für folgende Stromstufen verwendet :
0, 25 0, 5 0, 75 1 1, 25 1, 5 2
2, 5 3 3, 75 4 5 6 7, 5 10 12, 5 15 20 25 30 37, 5 40 50 60 75 100/5 A
Die kleinste Messstufe des Hauptwandlers ist also 0, 25/5 A. Ferner sei angenommen, dass der Zwischen- wandler 2 ein Übersetzungsverhältnis von 25/1 A hat.
Voraussetzung dabei ist, dass der Zwischenwandler bis herunter zu 1 /o eine ausreichende Messgenauig- keit (Kl, 0, 1) besitzt, was technisch keine Schwierigkeiten bereitet.
Schliesslich sei noch angenommen, dass der zu prüfende Zähler einen Nennstrom Jn von 1 A hat und bis herunter zu 1 /o Jll also bis 0, 01 A, gemessen werden soll.
Nach dem bisherigen Verfahren, also nach der Fig. 1, würde dieser 1A-Zähler mit der angenomme- nen Auslegung des Hauptwandlers gemäss obiger Tabelle nur bis 0, 25 A herab gemessen werden können, also nur bis zu 25 ouzo herab ; denn 0, 25/5 A ist die kleinstmögliche Messstufe des Hauptwandlers. Bei dem Verfahren nach der Erfindung jedoch, gemäss der Fig. 2, ergeben sich wesentlich günstigere Ergebnisse :
Schickt man beispielsweise durch die Reihenschaltung der Primärwicklungen der beiden Stromwandler 25 A, so erhält der Prüfling einen Strom von 1 A = 100 /o Jn und der Hauptwandler wird auf die Messstufe 25/5 A eingestellt.
Für einen Prüfstrom von 1A = 100 /o Jll kann man jedoch an sich auch noch ohne das Verfahren nach der Erfindung, also noch nach dem alten Verfahren der Fig. 1, messen, denn das dabei erforderliche Übersetzungsverhältnis 1/5 A des Hauptwandlers ist in der oben wiedergegebenen Tabelle der Anschlussstufen des Hauptwandlers noch enthalten. Auch 25 /o J} des 1 A-Zählers kann man noch nach der Fig. 1 messen, unter Verwendung der kleinsten Messstufe 0, 25/5 A des Hauptwandlers.
Bei noch kleineren Prüfstromen jedoch kann nur noch nach dem neuen Verfahren, also nur nach der Fig. 2, gemessen werden, und es ergeben sich beispielsweise bei Pr fstr¯men von 20, 10, 5, 2 und 1 /o von J für den 1 A-Zähler folgende Verhältnisse :
EMI2.1
<tb> <SEP> Pr fling <SEP> Jn <SEP> = <SEP> 1A <SEP> Zwischenwandler <SEP> Hauptwandler
<tb> <SEP> UJn <SEP> = <SEP> 25/1 <SEP> A <SEP> Jn <SEP> =
<tb> <SEP> A <SEP> | <SEP> % <SEP> Jl, <SEP> A <SEP> A <SEP>
<tb> (1 <SEP> 100-1/5) <SEP>
<tb> (0, <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 25/5)
<tb> 0, <SEP> 2 <SEP> 20 <SEP> 5/0, <SEP> 2 <SEP> 5/5 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 1 <SEP> 10 <SEP> 2, <SEP> 5/0, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 5/5
<tb> 0, <SEP> 05 <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 25/0, <SEP> 05 <SEP> 1, <SEP> 25/5
<tb> 0, <SEP> 02 <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 5/0, <SEP> 02 <SEP> 0, <SEP> 5/5
<tb> <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 25/0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 25/5
<tb>
Die letzte Zahlenreihe dieser Tabelle zeigt,
dass man durch die Hinzunahme des Zwischenwandlers bei der untersten Messstufe des Hauptwandlers 0, 2515 A) den 1 A-Zähler bis zu 1 /o seiner Stromlast herab prüfen kann.
In der gleichen Weise ergeben sich für einen ZÏhler von 2 A Nennstrom und für einen Zähler von 5 A Nennstrom wiederum unter Verwendung des gleichen Zwischenwandlers von 25/1 A folgende Verhältnisse :
EMI3.1
<tb> <SEP> Pr fling <SEP> Jn <SEP> = <SEP> 2A <SEP> Zwischenwandler <SEP> Hauptwandler
<tb> <SEP> Jn <SEP> = <SEP> 25/1 <SEP> A <SEP> Jn <SEP> =
<tb> <SEP> A <SEP> %Jn <SEP> A <SEP> A
<tb> (2100-2/5)
<tb> (0, <SEP> 5 <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 0,5/5)
<tb> (0,25 <SEP> 12,5 <SEP> - <SEP> 0,25/5)
<tb> <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 10 <SEP> 5/0, <SEP> 2 <SEP> 5/5 <SEP>
<tb> <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5/0, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 5/5 <SEP>
<tb> <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> 2 <SEP> 1/0, <SEP> 04 <SEP> 1/5 <SEP>
<tb> <SEP> 0, <SEP> 0210, <SEP> 5/0, <SEP> 020,
<SEP> 5/5
<tb>
EMI3.2
<tb> <SEP> Prüfling <SEP> Jn <SEP> = <SEP> 5 <SEP> A <SEP> Zwischenwandler <SEP> Hauptwandler
<tb> <SEP> J. <SEP> = <SEP> 25/1 <SEP> A <SEP> J. <SEP> = <SEP>
<tb> <SEP> A <SEP> I <SEP> % <SEP> Je <SEP> A <SEP> A
<tb> (5 <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 5/5)
<tb> (0,5 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 0,5/5)
<tb> (0, <SEP> 25 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 0,25/5
<tb> 0, <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 5/0, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 5/5
<tb> 0, <SEP> 05 <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 25/0, <SEP> 05 <SEP> 1, <SEP> 25/5
<tb>
Die in den Tabellen eingeklammerten Wertreihen lassen sich ohne den Zwischenwandler, also nach dem alten Verfahren der Fig. 1, messen.
Die in den Tabellen unterstrichenen Werte sind dabei die kleinsten Messwerte, die noch nach dem alten Verfahren messbar sind. Diese unterstrichenen Werte können aber, wie die Tabellen zeigen, allein durch die Hinzunahme eines Zwischenwandlers von 25/1 A bis auf 1 O/o herab unterschritten werden, ohne dass an dem Hauptwandler irgend etwas geändert zu werden braucht.
Ferner zeigt die letzte Spalte der Tabellen, dass nur bei dem 1 A-Zähler von der untersten Stufe des Hauptwandlers (0, 25/5 A) Gebrauch gemacht ist, während bei Zählern über 1 A Nennstrom diese unterste Stufe noch gar nicht benutzt wird. An sich besteht also die M¯glichkeit, ZÏhler mit Nennströmen über 1 A noch weiter herunter als bis 1% Jn zu prüfen.
Da man für den Zwischenwandler nicht an das hier als Beispiel vorgenommene Übersetzungsverhält- nis 25/1 A gebunden ist und der Hauptwandler ebenfalls andere Stufen erhalten kann, lassen sich für Zähler jeglicher Nennströme gewünschte Messverhält- nisse schaffen.
Das beschriebene Gleichlast-Prüf-und Eichver- fahren beschränkt sich nicht allein nur auf die Eichung oder Prüfung von Zählern, sondern es k¯nnen mit ihm auch Wechselstrommesser in gleicher Weise sehr genau geprüft oder geeicht werden.
Uniform load test or calibration procedure for alternating current meters or ammeters
The invention relates to an improvement of the known method for testing or calibrating alternating current meters or ammeters according to the uniform load test or calibration method.
The constant load test or calibration procedure for single or multi-phase alternating current meters consists in that the meter to be tested or calibrated, i.e. the test item, is connected to a supply voltage in series with the primary winding of a switchable current transducer, to which the calibration meter to be used for measurement comparison is connected on the secondary side is.
1 of the drawing shows this known circuit arrangement with the counter 1 to be tested, the current transformer 2 and the comparison counter 3. The current of the test object 1 is successively set to the various values at which it is to be tested, and the current transformer 2 is switched each time in such a way that it always supplies the same current on the secondary side, i.e. on calibration meter 3, for every value of the test current. The calibration meter, also known as the equal load meter in this process, always works with the same current for all currents of the test object and therefore under the same conditions.
To understand the following, a numerical example is given for carrying out the aforementioned, known method. Is the test item 1 for a nominal current of z. B. 5 A built, it is for example successively charged with 5 A, 4 A, 3 A etc. and compared with the calibration counter 3 each time. The current transformer 2 is switched over to the transmission ratio 5/5, 4/5, 3/5, etc. by changing or reconnecting its taps on the primary side, so that the constant load meter 3 always works at 5 A.
The possible application of this equal load method finds its limits in the measuring range of the available current transformer 2. A known, usable version of a precision current transformer has the following switching options, for example: 100/5, 75/5, 60/5, 50/5, 405 etc. up to 0.25 / 5 A. With the lowest level of 0.25 / 5 A, a meter of 5 A can only be tested down to 5 / o of its nominal current.
In the case of meters with lower nominal currents, the lowest limit of the test option is even more unfavorable: with a 2 A meter, the lowest measuring point E when using the aforementioned current transformer is 12.5 O / o and with a 1 A meter it is only 25 ouzo of the nominal current .
If you wanted to be able to test below these smallest measuring points according to the known method, the current transformer would have to have further measuring ranges downwards, for example 0, 2/5, 0, 1/5, 0, 05/5, 0, 04/5 , 0, 02/5 to 0, 01/5 A. However, this would mean an unacceptably high level of effort, because the number of turns of the converter would have to be increased enormously, with a precision current converter with z. For example, 1000 AW would result in the measuring stage from 0.01 A to 100,000 turns. Apart from the technical difficulties involved in producing and testing such power stages, there would be considerable tensions on the windings.
B. would be at least 1000 V for the range 0.01 A.
In the method according to the invention, the test object is not directly, but via a stepping down intermediate current transformer, for. B. with a transformation ratio of 25/1 A, in series with the primary winding of the current transformer. Simply by using an intermediate transformer, which does not need to have any taps, the measuring range of the uniform load method is extended quite extraordinarily towards the small values: When using the step-down ratio of 25/1 A of the intermediate transformer mentioned as an example, the measuring range is expanded reached down to 1 O / o of the smallest measured value so far.
In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to FIG. Parts 1 to 3 are the same as in FIG. 1, and parts 2 and 3 are connected in the same way as in FIG. The only difference is that the test item 1 in FIG. 2 is connected via a stepping down intermediate converter 4. The converter 2 is referred to below as the main converter for a clearer distinction from the converter 4. The primary windings of the main converter 2 and the intermediate converter 4 are now connected to the current source in series; The meter 1 to be tested is connected to the secondary winding of the intermediate transformer 4 and the constant load meter 3 is connected to the secondary winding of the main transformer 2.
The above-mentioned well-known precision converter with taps for the following current levels is used as the main converter:
0, 25 0, 5 0, 75 1 1, 25 1, 5 2
2, 5 3 3, 75 4 5 6 7, 5 10 12, 5 15 20 25 30 37, 5 40 50 60 75 100/5 A
The smallest measuring stage of the main converter is 0.25 / 5 A. It is also assumed that the intermediate converter 2 has a transmission ratio of 25/1 A.
The prerequisite for this is that the intermediate converter has sufficient measuring accuracy down to 1 / o (Kl, 0, 1), which does not cause any technical difficulties.
Finally, let it be assumed that the meter to be tested has a nominal current Jn of 1 A and is to be measured down to 1 / o Jll, i.e. down to 0.01 A.
According to the previous method, that is to say according to FIG. 1, this 1A counter with the assumed design of the main converter according to the table above would only be able to be measured down to 0.25 A, that is to say only down to 25 ouzo; because 0.25 / 5 A is the smallest possible measuring stage of the main converter. With the method according to the invention, however, according to FIG. 2, the results are much more favorable:
If, for example, 25 A is sent through the series connection of the primary windings of the two current transformers, the DUT receives a current of 1 A = 100 / o Jn and the main transformer is set to the 25/5 A measuring stage.
For a test current of 1A = 100 / o Jll one can, however, still measure without the method according to the invention, i.e. still according to the old method of FIG. 1, because the required transformation ratio of 1/5 A of the main converter is in the table of the connection stages of the main converter shown above. 25 / o J} of the 1 A counter can also be measured according to FIG. 1, using the smallest measuring stage 0.25 / 5 A of the main converter.
With even smaller test currents, however, measurements can only be made according to the new method, i.e. only according to FIG. 2, and with test currents of 20, 10, 5, 2 and 1 / o of J for the 1 A counter the following ratios:
EMI2.1
<tb> <SEP> Test fling <SEP> Jn <SEP> = <SEP> 1A <SEP> intermediate transformer <SEP> main transformer
<tb> <SEP> UJn <SEP> = <SEP> 25/1 <SEP> A <SEP> Jn <SEP> =
<tb> <SEP> A <SEP> | <SEP>% <SEP> Jl, <SEP> A <SEP> A <SEP>
<tb> (1 <SEP> 100-1 / 5) <SEP>
<tb> (0, <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 25/5)
<tb> 0, <SEP> 2 <SEP> 20 <SEP> 5/0, <SEP> 2 <SEP> 5/5 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 1 <SEP> 10 <SEP> 2, <SEP> 5/0, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 5/5
<tb> 0, <SEP> 05 <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 25/0, <SEP> 05 <SEP> 1, <SEP> 25/5
<tb> 0, <SEP> 02 <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 5/0, <SEP> 02 <SEP> 0, <SEP> 5/5
<tb> <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 25/0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 25/5
<tb>
The last row of numbers in this table shows
that by adding the intermediate transformer to the lowest measuring stage of the main transformer (0.2515 A) you can check the 1 A meter down to 1 / o of its current load.
In the same way, for a meter with a rated current of 2 A and for a meter with a rated current of 5 A, again using the same intermediate transformer of 25/1 A, the following ratios result:
EMI3.1
<tb> <SEP> test fling <SEP> Jn <SEP> = <SEP> 2A <SEP> intermediate transformer <SEP> main transformer
<tb> <SEP> Jn <SEP> = <SEP> 25/1 <SEP> A <SEP> Jn <SEP> =
<tb> <SEP> A <SEP>% Jn <SEP> A <SEP> A
<tb> (2100-2 / 5)
<tb> (0, <SEP> 5 <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 0.5 / 5)
<tb> (0.25 <SEP> 12.5 <SEP> - <SEP> 0.25 / 5)
<tb> <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 10 <SEP> 5/0, <SEP> 2 <SEP> 5/5 <SEP>
<tb> <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5/0, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 5/5 <SEP>
<tb> <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> 2 <SEP> 1/0, <SEP> 04 <SEP> 1/5 <SEP>
<tb> <SEP> 0, <SEP> 0210, <SEP> 5/0, <SEP> 020,
<SEP> 5/5
<tb>
EMI3.2
<tb> <SEP> test item <SEP> Jn <SEP> = <SEP> 5 <SEP> A <SEP> intermediate transformer <SEP> main transformer
<tb> <SEP> J. <SEP> = <SEP> 25/1 <SEP> A <SEP> J. <SEP> = <SEP>
<tb> <SEP> A <SEP> I <SEP>% <SEP> Each <SEP> A <SEP> A
<tb> (5 <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 5/5)
<tb> (0.5 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 0.5 / 5)
<tb> (0, <SEP> 25 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 0.25 / 5
<tb> 0, <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 5/0, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 5/5
<tb> 0, <SEP> 05 <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 25/0, <SEP> 05 <SEP> 1, <SEP> 25/5
<tb>
The series of values in brackets in the tables can be measured without the intermediate converter, that is, according to the old method of FIG. 1.
The values underlined in the tables are the smallest measured values that can still be measured using the old method. However, as the tables show, these underlined values can be undercut from 25/1 A down to 1 O / o simply by adding an intermediate transformer, without having to change anything on the main transformer.
Furthermore, the last column of the tables shows that the lowest stage of the main converter (0.25 / 5 A) is only used for the 1 A meter, while this lowest stage is not used at all for meters with a rated current of over 1 A. So it is actually possible to test meters with rated currents above 1 A even further down than 1% Jn.
Since the intermediate transformer is not tied to the 25/1 A transformation ratio given here as an example and the main transformer can also have other stages, the desired measurement ratios can be created for meters of any nominal current.
The described uniform load test and calibration method is not limited to the calibration or testing of meters, but it can also be used to test or calibrate alternating current meters in the same way.