DE1061433B - Messwandler-Pruefeinrichtung nach dem Differenzverfahren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Meßwandler-Prüfeinrichtungen nach dem Differenzverfahren sind bekannt. In der Fig. 1 ist eine bekannte Stromwandler-Prüfeinrichtung dargestellt, bei welcher der Sekundärstrom des zu prüfenden Wandlers 2 mit dem Sekundärstrom eines Normalwandlers 1 gleichen Übersetzungsverhältnisses verglichen wird, während der Primärstrom die Primärwicklungen beider Wandler 1, 2 durchfließt. Beide Sekundärströme I₁ und i₂ der Wandler 1 bzw. 2 durchfließen in entgegengesetzter Richtung einen Diagonalwiderstand 3. Sind beide Ströme gleich, was der Fall ist, wenn die beiden Wandler genau gleiche Fehler haben, so ist der Strom im Diagonalwiderstand 3 Null und somit auch die Spannung an den Klemmen 4 und 5 desselben. Ist eine Fehlerdifferenz vorhanden, so entsteht an den Klemmen 4 und 5 eine Spannung, die ein Abbild des Differenzstromes zwischen den Strömen^ und i_? und damit gleichzeitig ein Abbild des Fehlerunterschiedes der beiden Wandler ist. Diese Spannung an den Klemmen 4 und 5 wird durch Kompensation gemessen. Zu diesem Zwecke wird ein aus den Schleifdrähten 8 und 9, dem Diagonalwiderstand 3 und dem als Indikator dienenden Vibrationsgalvanometer bestehender Kompensationskreis verwendet. Die beiden Wandler 6 und 7, die mit ihren Sekundärwicklungen die Schleifdrähte 8 bzw. 9 speisen, werden primärseitig von dem Strom I₁ des Normalwandlers durchflossen. Sie liefern daher Sekundärströme in die Schleifdrähte 8 und 9, die dem Strom J₁ proportional sind. Der Wandler 7 ist derart ausgelegt, daß der Strom im Schleifdraht 8 genau phasengleich mit dem Strom I₁ ist, während bei dem Wandler 6, der auch als 90°-Wandler bezeichnet wird, der Strom im Schleifdraht eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber i_x aufweist. Die beispielsweise von Hand zu betätigenden Schleifkontakte der Schleifdrähte 8 und 9 ermöglichen es also, Spannungen einer einstellbaren Größe und Richtung in den Kompensationskreis einzubringen. Da diese Spannungen stets dem Strom J₁ proportional sind, der wiederum bei Fehlerfreiheit des Normalwandlers 1 ein Abbild des Stromes / ist, können die Skalen der Schleifdrähte 8 und 9 unmittelbar in Stromfehler und Fehl winkel geeicht werden. Bei Indikatoren 10 mit sehr hoher Empfindlichkeit ist der Energiebedarf des Kompensationskreises außerordentlich gering. Es ist beispielsweise üblich, die Prüfeinrichtung so auszulegen, daß bei einem Fehler von l'/o eine Spannung von 25 mV am Widerstand 3 vorhanden ist, wobei der Indikator 10 einen inneren Widerstand von etwa 100 Ω aufweist. Die Leistung des Kompensationskreises ist daher, wenn der Widerstand der Schleifdrähte 8 und 9 unberücksichtigt bleibt, etwa 6,3 · 1(H¹ Watt. Dabei ist der ren.

Meßwandler-Prüfeinrichtung
nach dem Differenzverfahren

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs -G. m. b.H., Hamburg 36, Höhe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Günther Kujath, Berlin-Grunewald,
ist eis Erfinder genannt worden

Indikator so empfindlich, daß selbst bei einem Strom von 10%> des Nennstromes noch mit Leichtigkeit

ao Fehler von 1/100*/» abgelesen werden können. Die Grenzleistung dieses Kreises liegt also bei dem 10-⁶ten Teil des obigen Wertes.

Dieser bekannten Prüfeinrichtung haften folgende Nachteile an. Bei extrem kleinen und großen Strömen bereitet die Herstellung der Normalwandler 1 Schwierigkeiten. Bei kleinen Primärströmen ist es die notwendige hohe Windungszahl, die zu Fehlern führt. Aus Fig. 2 der Zeichnung ist zu ersehen, daß die unvermeidlichen Kapazitäten 11 zwischen den Windungen und die Kapazitäten zwischen Wicklung und Erde 12 Nebenschlüsse zu den Wicklungen darstellen, die das Meßergebnis im Sinne von negativen Fehlern verfälschen. Diese bei jedem Wandler vorhandenen Kapazitäten machen sich bereits bei Primärstromstärken von 0,5 A als Meßfehler störend bemerkbar, so daß es schwierig ist, sehr genaue Normalwandler unterhalb dieses Wertes herzustellen. Dabei wächst die Schwierigkeit mit der Größe der Leistung, für die der Normalwandler ausgelegt ist, weil mit der Erhöhung der Leistung die Spannung an der Wicklung und damit der Parallelstrom in den Kapazitäten vergrößert wird.

Bei extrem hohen Stromstärken sind es die Streufelder, die in den notwendigerweise starken Sekundärwicklungen Falschströme induzieren. Man ist daher gezwungen, durch Aufteilen der Sekundärwicklung in parallele Kreise und durch Abschirmen die Meßwerte zu verbessern.
Die Erfindung löst die Aufgabe, diese an den Normalwandlern auftretenden Fehler zu kompensieren und damit für die Meßergebnisse unwirksam zu machen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßwandler-Prüfeinrichtung nach dem DifEerenzverfah-

909 577/183

Claims (4)

Die Erfindung wird an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Erfindung geht davon aus, daß der in Fig. 1 dargestellte Kompensationskreis 8, 9, 3, 10 im nicht abgeglichenen Zustand nur eine äußerst kleine Leistung hatj während -die "Leistung im Zustande des Abgleichens Null ist. In diesem Kreis werden nun mittels einer eingebrachten Spannung die Fehler des Normalwandlers kompensiert, wozu nur eine sehr geringe Leistung benötigt wird. Für die Leistungen dieser Größenordnung entfallen die für die Normalwandler mit niedrigen Primärströmen erwähnten Schwierigkeiten der Genauigkeit. In den Kompensationskreis wird also eine dem Fehler des Normalwandlers 1 proportionale und auf die Auslegung des Kompensationskreises, im wesentlichen auf die Größe des Diagonalwiderstandes 3 abgestimmte Spannung eingeschleift. Diese Spannung kann in verschiedener Weise hergestellt werden. In der Fig. 3 wird diese Spannung der Sekundärwicklung 18 eines Differenzwandlers 13 entnommen, der mit einem Widerstand 14 belastet ist. Dabei wird der Differenzwandler 13 primärseitig mit dem Sekundärstrom des fehlerbehafteten Normalwandlers 1 über seine Primärwicklung 15 und mit dem Sekundärstrom eines an sich kleinen, aber sehr genauen Wandlers 16 mit vorwiegend wenig Amperewindungen über die Primärwicklung 17 gespeist. Eine andere Ausführung zeigt Fig. 4. Zur Differenzbildung zwischen dem Primärstrom / und dem Sekundärstrom des Normalwandlers dient ein Differenzwandler 19. Dabei ist mit 20 die Primärwicklung bezeichnet, die den Strom/ führt, und mit 21 die Primärwicklung, die den Strom I1 führt. Mit 22 ist die Sekundärwicklung des Differenzwandlers bezeichnet, die mit dem Widerstand 14 abgeschlossen ist. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Einrichtung nach der Erfindung wird die zur Kompensation des Fehlers des Normalwandlers benötigte Spannung dem Normalwandler 1 unmittelbar entnommen. Das Prinzip eines solchen mit Kompensationsmitteln versehenen Normalwandlers 1 wird an Hand der Fig. 5 näher erläutert. Die Amperewindungen, mit denen ein Stromwandler magnetisiert wird, sind mit dem Fehler dieses Wandlers proportional. Diese Amperewindungen stellen die Differenz zwischen den Primär-Amperewindungen und den Sekundär-Amperewindungen dar. Ein mit diesen Differenz-Amperewindungen magnetisierter Kern kann also einen dem Fehler proportionalen Strom liefern, wenn zur Magnetisierung dieses Kernes praktisch keine Amperewindungen benötigt werden. Diese letzte Bedingung ist nicht zu realisieren. Wenn aber der Wandler praktisch im Kurzschluß arbeitet, was bei einer sehr kleinen Leistung der Fall ist, so kann diese Bedingung mit großer Annäherung erreicht werden. Danach ergibt sich die in Fig. 5 dargestellte Ausführung eines Wandlers. Von dem Eisenkern des Wandlers 1 wird ein Teil 23, der ebenso wie der Hauptteil des Kernes 24 mit den primären und sekundären Windungen 25 und 26 verkettet ist, mit einer dritten Wicklung 27 versehen. Wird jetzt die Wicklung 27 mit einem hinreichend kleinen Widerstand 14 abgeschlossen, so wird die an diesem abgegriffene Spannung ein Abbild des Wandlerfehlers nach Größe und Phase sein. Dies gilt jedoch nur für Wandler ohne Windungsabgleich, aber für jeden beliebigen Belastungsfall und für jede Stromstärke. Die Schaltung, in der ein Wandler gemäß Fig. 5 Verwendung findet, ist in Fig. 6 dargestellt. Der Widerstand 14 ist in den Kompensationskreis eingeschaltet und kompensiert den Wandlerfehler für jeden beliebigen Betriebszustand. Um die Fehler im Normalwandler für große Ströme zu kompensieren, wird gemäß einer weiteren Ausbildung ein an sich bekannter magnetischer Spannungsmesser verwendet. Dieser ist ein mit Drahtwindungen versehenes Band aus unmagnetischem Material. Mit dem magnetischen Spannungsmesser wird bei gleichmäßiger Bewicklung des Bandes das ίο Linienintegral der magnetischen Feldstärke gemessen. Dies ist bekanntlich bei einem geschlossenen Kreis gleich der Stromdurchflutung, die durch die Kreisfläche hindurchtritt. Legt man also Anfang und Ende dieses Bandes zusammen, so daß ein Strom durch den umschlungenen Raum hindurchtritt, so ist die Spannung am Ausgang dem Strom proportional. Eine Beeinflussung durch Fremdfelder findet nicht statt. Man kann daher dieses Gebilde als Normalwandler großer Genauigkeit ansehen und durch eine Differenzschaltung die Kompensationsspannung für den Fehler des Normalwandlers gewinnen. In Fig. 7 ist eine Schaltungsanordnung unter Anwendung eines magnetischen Spannungsmessers dargestellt. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß der magnetische Spannungsmesser mit Rücksicht auf die erzielbare Meßgenauigkeit möglichst nicht belastet werden darf und somit nur einen Strom liefern darf, der klein gegenüber dem Sekundärstrom des Normalwandlers ist. Der magnetische Spannungsmesser ist mit 29 bezeichnet. Seine Wicklung liegt an einem Widerstand 30, der mit einem Widerstand 31, der von einem Isolierwandler 32 gespeist wird, zusammengeschaltet ist. An den offenen Enden der Widerstände 30 und 31 entsteht die Kompensationsspannung, die der Differenz des Sekundärstromes des Wandlers 2 und des magnetischen Spannungsmessers 29 proportional ist. Der dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegende Erfindungsgedanke kann auch sinngemäß für die Messung von Spannungswandlern angewandt werden. Patentansprüche:

1. Meßwandlerprüfeinrichtung nach dem Differenzverfahren mit einem Normalwandler und einem Differenzwiderstand im Sekundärkreis von Prüfling und Normalwandler, bei der in den den Differenzwiderstand enthaltenden Kompensationskreis ein weiterer Widerstand eingeschaltet ist, an dem vermittels eines in diesen Widerstand eingespeisten Hilfswechselstromes eine Hilfsspannung entsteht, die zum Ausgleich eines durch ein abweichendes Übersetzungsverhältnis bedingten Fehlers dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung eine durch Differenzbildung zwischen der Primär- und Sekundärgröße des Normalwandlers gewonnene, nach Größe und Phasenlage dem gegenüber dem Nennübersetzungsverhältnis des Normalwandlers bestehenden Fehler entsprechende Spannung ist.

2. Meßwandlerprüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung durch einen als Differenzwandler ausgebildeten Stromwandler erzeugt wird.

3. Meßwandlerprüfeinrichtung nach Anspruch 1 für Stromwandler, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Normalwandlerkernes zusätzlich von einer weiteren Wicklung umschlungen ist, die den im Kompensationskreis liegenden weiteren Widerstand speist.

4. Meßwandlerprüfeinrichtung nach Anspruch 1 für Stromwandler, dadurch gekennzeichnet, daß