DE1074147B

DE1074147B - Anordnung zur Erzielung einer fehlerfreien Stromübersetzung durch einen Stromwandler

Info

Publication number: DE1074147B
Application number: DENDAT1074147D
Authority: DE
Inventors: Karlsruhe-West Dr.-Ing. Hans Poleck
Original assignee: Siemens and Halske AG
Current assignee: Siemens and Halske AG
Publication date: 1960-01-28

Description

Anordnung zur Erzielung einer fehlerfreien Stromübersetzung durch einen Stromwandler Meßstromwandler für Wechselstrom müssen annähernd mit kurzgeschlossenem Sekundärkreis arbeiten, um den Übersetzungsfehler und den Fehlwinkel möglichst gering zu halten. Nur bei idealem Kurzschluß ist die Sekundärspannung gleich Null. Damit wäre auch die Induktion im Eisenkreis und damit die Magnetisierungsdurchflutung gleich Null. Die Magnetisierungsdurchflutung aber ist als Unterschied zwischen Primär- und Sekundärdurchflutung die Ursache des Meßfehlers und des Fehlwinkels. Auch bei geringer Bürde, d. h. bei Belastung der Sekundärseite eines Wandlers mit einem niederohmigen Instrument oder einer entsprechenden Meßeinrichtung, wird ein Spannungsabfall, eine Bürdenspannung auftreten, dazu kommt noch der Spannungsabfall in der Sekundärwicklung selbst.
Es sind verschiedene Anordnungen zur Fehlerverbesserung von Meßwandlern bekanntgeworden. Eine davon geht von einem Meßwandler aus, der so ausgelegt ist, daß er bei einem bestimmten Wert und Leistungsfaktor seiner Bürde ein Optimum an Genauigkeit erreicht. Wenn nun in einem Meßfall die Bürdenwerte nicht diesem vorher festgelegten Optimum entsprechen, soll durch ein Netzwerk aus regelbaren Widerständen, Selbstinduktionen und Kondensatoren die Bürde dem optimalen Wert angepaßt werden. Bei der bekannten Anordnung handelt es sich also nur um günstige Anpassung der Bürde an die durch die Konstruktion des Wandlers festgelegten optimalen Werte.
Demgegenüber ist es das Ziel der Erfindung, den Bürdenspannungsabfall und den Spannungsabfall am Innenwiderstand der Sekundärwicklung zu kompensieren, um dadurch den Stromwandler in einem Zustand zu betreiben, der dem Idealzustand der vollkommen kurzgeschlossenen Sekundärwicklung nahekommt.
Eine Verbesserung der bekannten Einrichtung besteht in der zusätzlichen Anordnung eines induktiven Spannungsteilers, mit dem die Bürde an die Sekundärwicklung des Meßwandlers angepaßt werden kann. Auch mit dieser Einrichtung ist die der Erfindung gestellte Aufgabe nicht zu lösen.
Eine andere bekannte Anordnung zur Korrektur des Übersetzungsfehlers von Meßwandlern wendet zwei Meßwandler an, deren Primär- und Sekundärwicklungen jeweils hintereinandergeschaltet sind. Die an der Sekundärwicklung eines der Wandler auftretende Spannung wird von einem Verstärker verstärkt und als zusätzlicher Strom in den Brüdenkreis eingespeist. Dieser Strom soll den bei einem der Stromwandler durch den Magnetisierungsstrom entstehenden Übersetzungsfehler ausgleichen.
Diesem Bekannten gegenüber soll die weiter unten vorgeschlagene Einrichtung auf einen Verstärker vei`-zichten können.
Eine weitere bekanntgewordene Einrichtung dient dazu, den bei einer besonderen Art der Leistungsmessung an einem Transformator entstehenden Fehler zu verbessern. Es soll bei dein Transformator die Leistung auf der Oberspannungsseite dadurch bestimmt werden, daß .der Stromauf der Oberspannungsseite mit der Spannung auf der Unterspannungsseite multipliziert wird. Die bei dieser Methode auftretenden Fehler werden durch ohmsche und Streuspannungsabfälle in den Transformatorwicklungen hervorgerufen. Diese Spannungsabfälle sollen durch Nachbildungen im Ober- und Unterspannungskreis imitiert und bei der Leistungsmessung entsprechend verwendet werden. Schon in der Aufgabenstellung unterscheidet sich diese bekannte Einrichtung vom Erfindungsvorschlag.
Die Erfindung geht von einem Stromwandler mit einem vorn Primärstrom desselben durchflossenen Hilfswandler aus, von dessen Sekundärseite eine in den Bürdenstromkreis eingespeiste, die Bürdenamperewindungen kompensierende Komponente zum Verbessern des Wandlerübersetzungsfehlers abgeleitet ist. Ihr Kennzeichen besteht darin, daß in Reihe mit der Stromwandlerbürde ein ohmscher Widerstand geschaltet ist, daß dem an diesem Widerstand durch den Bürdenstrom erzeugten Spannungsabfall ein Spannungsabfall derartiger Größe entgegengeschaltet ist, daß die in den Bürdenstromkreis eingespeiste Differenzspannung den Bürdenspannungsabfall kompensiert, und daß der an dem Widerstand entgegengeschaltete Spannungsabfall unmittelbar durch den Sekundärstrom des Hilfswandlers erzeugt wird.
Die obengenannten Maßnahmen können zusätzlich dazu dienen, den am ohmschen Widerstand des zu korrigierenden Meßwandlers entstehenden Spannungsabfall zu kompensieren.
Der Vorteil der Erfindung gegenüber dem Bekannten liegt einmal darin, daß der eigentliche Meßstromwandler praktisch im Kurzschluß betrieben wird. Damit fällt jeglicher Übersetzungsfehler fort. Bei den bekannten Anordnungen, bei denen, falls sie sich überhaupt mit dem Erfindungsgegenstand vergleichen lassen, ein durch den Übersetzungsfehler entstehender Fehlstrom über einen Verstärker zusätzlich in den Bürdenkreis eingespeist wird, muß immer noch ein kleiner Fehler zur Aussteuerung des Verstärkers vorhanden sein. Hierzu kommt noch, daß die Notwendigkeit, einen Verstärker anwenden zu müssen, ein Nachteil der bekannten Anordnungen ist. Verstärker sind im allgemeinen der Abnutzung unterworfen, ihre Charakteristik ist auch nicht zeitlich konstant. Die bei der Erfindung angewendeten Hilfswandler dagegen sind einfacher, billiger, zeitlich konstant und keiner Abnutzung unterworfen.
Der zweite, den Kompensationsstrom für den ersten liefernde Wandler sollte seinerseits nur geringe Fehler aufweisen. Er kann bezüglich seiner Fehler dadurch verbessert werden, daß durch einen dritten Wandler seine Sekundärspannung aufgehoben wird. Es läßt sich denken, durch eine weitere entsprechende Anordnung von Stromwandlern einen beliebigen Grad von Fehlerlosigkeit für den ersten Wandler zu erreichen. Die allgemeinen Bedingungen für die Größe der jeweils in die Sekundärkreise zusätzlich einzufügenden Kompensationswiderstände sind aus einer als Ausführungsbeispiel gedachten Schaltskizze ersichtlich.
Der eigentlich zur Messung benutzte Wandler wird in der Zeichnung mit I bezeichnet. In seinem Sekundärkreis fließt der Strom i1. Der Widerstand Z1 stellt den Innenwiderstand der Wandlersekundärwicklung dar, während ZB eine äußere Bürde bedeutet. In Reihe mit dem Innenwiderstand und der äußeren Bürde liegt ein Kompensationswiderstand ZI, der von dem Sekundärstrom i.2 eines zweiten Wandlers II durchflossen wird. Es ist zu beachten, daß der Sekundärstrom des zweiten Wandlers sich nur über den Kompensationswiderstand schließt, da die Sekundärwicklung des Wandlers I, als von einem eingeprägten Strom durchflossen, für den Strom des Wandlers II einen unendlich großen Widerstand hat. Zur Verbesserung des Wandlers II ist in seinen Sekundärstromkreis in entsprechender Weise ein Kompensationswiderstand ZII eingefügt, der vom Sekundärstrom i3 eines Wandlers III durchflossen wird. Die Widerstände Z2 und Z3 stellen die Innenwiderstände der Sekundärwicklungen der Wandler II bzw. III dar. Die Größe der Kompensationswiderstände Z, und ZII in Abhängigkeit von den fließenden Strömen und den Innenwiderständen sowie der äußeren Bürde kann aus folgenden Gleichungen entnommen werden (22 2i) ZI - il (ZI + ZB) (23 - 22) 7II - 22 72 + 21 (ZI + ZB) .

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Stromwandler mit einem vom Primärstrom desselben durchflossenen Hilfswandler, von dessen Sekundärseite eine in den Bürdenstromkreis eingespeiste, die Bürdenamperewindungen kompensierende Komponente zum Verbessern des Wandlerübersetzungsfehlers abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Stromwandlerbürde ein ohmscher Widerstand geschaltet ist, daß dem an diesem Widerstand durch den Bürdenstrom erzeugten Spannungsabfall ein Spannungsabfall derartiger Größe entgegengeschaltet ist, daß die in den Bürdenstromkreis eingespeiste Differenzspannung den Bürdenspannungsabfall kompensiert, und daß der an dem Widerstand entgegengeschaltete Spannungsabfall unmittelbar durch den Sekundärstrom des Hilfswandlers erzeugt wird.
2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Anspruch 1 genannten Maßnahmen zusätzlich dazu dienen, den am ohmschen Widerstand des zu korrigierenden Meßwandlers entstehenden Spannungsabfall zu kompensieren.
3. Stromwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsfehler des zweiten Wandlers durch einen dritten Wandler auf gleiche Weise verbessert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 401848, 506 658, 925365; französische Patentschriften Nr. 860170 und Zusatz Nr. 54325; USA.-Patentschriften Nr. 1743 752, 2 428 613.