DE112012001418T5

DE112012001418T5 - System zur Selbstkalibrierung eines Übersetzungsfehlers für Miniaturstromwandler

Info

Publication number: DE112012001418T5
Application number: DE112012001418.9T
Authority: DE
Inventors: Leren Wang; Bo Jin; Bin He
Original assignee: HUBEI TIANRUI ELECTRONIC CO; HUBEI TIANRUI ELECTRONIC CO Ltd; TIANMEN RES INST OF ELECTRICAL INSTR; TIANMEN RESEARCH INSTITUTE OF ELECTRICAL INSTRUMENTS
Current assignee: HUBEI TIANRUI ELECTRONIC CO; HUBEI TIANRUI ELECTRONIC CO Ltd; TIANMEN RES INST OF ELECTRICAL INSTR; TIANMEN RESEARCH INSTITUTE OF ELECTRICAL INSTRUMENTS
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-04-24
Also published as: CN103543428B; CN103543428A; WO2014008707A1; DE112012001418T8

Abstract

System zur Selbstkalibrierung eines Übersetzungsfehlers für einen Miniaturstromwandler, umfassend: einen induktiven 10-Segment-Einscheiben-Miniatur-Shunt, einen 5 A/0,5 A Miniatur-Stromkomparator, drei Miniatur-Stromkomparatoren mit variablem Verhältnis, einen Versorgungsstromwandler, eine Teststromquelle; eine Fehlermessvorrichtung, eine Nulleinstellungs-Impedanzbox, und ein Galvanometer. Ein Referenzstromverfahren wird zum Ableiten von Verhältnismesswerten des induktiven 10-Segment-Einscheiben-Miniatur-Shunts und des 5 A/0,5 A Miniatur-Stromkomparators eingesetzt. Der 5 A/0,5 A Miniatur-Stromkomparator wird mit dem induktiven 10-Segment-Einscheiben-Miniatur-Shunt hintereinandergeschaltet, um eine Verhältnisbereich-Erweiterungsschlatung zu bilden und um Verhältnismesswerte zu erhalten. Ein Stromverhältnisbereich ist in drei Abschnitte wie 5 A/0,5 A–0,1 A, 5 A/0,05 A–0,01 A, 5 A/0,005 A–0,001 A gegliedert, die abhängig sind von dem segmentierten Umfang der drei Miniatur-Stromkomparatoren mit variablem Verhältnis.

Description

Die Offenbarung bezieht sich auf einen Stromwandler und insbesondere auf einen Miniaturstromwandler, der das Gebiet der elektrischen Messung betrifft.
Der Miniaturstromwandler ist ein Wechselspannungsstromwandler für den Einsatz in elektrischen Leistungsmessern und anderen Instrumenten, der einen Primärstrom von nicht mehr als 10 A und einem Sekundärstrom zwischen 1–100 mA, wie in der Maschinenindustrienorm JB/T10665 „Miniaturstromwandler” definiert, aufweist. Der Fehler eines Miniaturstromwandlers wird durch ein Differenzverfahren gemäß den nationalen metrologischen Verifizierungsvorschriften JJG313 „Measuring Current Transformer” verifiziert. Das Differenzverfahren erfordert die Verwendung eines Standard-Stromwandlers oder Stromkomparators mit demselben Stromverhältnis. Gegenwärtig gibt es in China keinen etablierten Messstandard für einen Miniaturstromwandler und das Verfahren, das zum Testen des Fehlers eines Miniaturstromwandler verwendet wird, ist ein Spannungs-Differenzverfahren, d. h. die beiden folgenden Werte werden verglichen: eine Referenzspannung, die nach der Sekundärschaltung des Standart-Stromwandlers mit 0,5–5 A sekundärer Bemessungsstromstärke, die mit dem Shunt verbunden ist, erhalten wird; und eine gemessene Spannung, die an dem Lastwiderstand, der mit der Sekundärkreis des nachgewiesenen Miniaturstromwandlers verbunden ist, erhalten wird. Die Verwendung des nicht standardisierten Verfahrens führt zum ungleichmäßigen Messfehler, wodurch die Implementierung des Standards beeinflusst wird.
Das Ziel dieser Erfindung ist es, ein System zur Fehlerverifikation eines Miniaturstromwandlers bereitzustellen und den technischen Support für die Implementierung der Industrienorm eines Miniaturstromwandlers bereitzustellen, auf der Grundlage von Miniaturstromverhältnis-Standardmesswerten gemäß der Metrologie-Definition, die von der Selbstkalibrierung und dem Bereichserweiterungsvorgang eines induktiven Miniatur-Shunts und eines Miniatur-Stromkomparators abgeleitet wird.
Das Ziel dieser Erfindung wird gemäß dem folgenden technischen Schema erreicht.
Ein System zur Selbstkalibrierung eines Übersetzungsfehlers für einen Miniaturstromwandler umfasst einen induktiven Miniatur-Shunt mit 10 Segmenten auf einer einzigen Scheibe, einen 5 A/0,5 A Miniatur-Stromkomparator, drei Miniatur-Stromkomparatoren mit variablem Verhältnis, einen Versorgungsstromwandler, eine Teststromquelle, eine Fehlermessvorrichtung, eine Nulleinstellungs-Impedanzbox und ein Galvanometer. Der Arbeitsprozess dieses Selbstkalibriersystems ist wie folgt: Verwenden eines Referenzstromverfahrens zum Ableiten der Verhältnismesswerte des induktiven 10-Segment-Einscheiben-Miniatur-Shunts und des 5 A/0,5 A Miniatur-Stromkomparators, Hintereinanderschalten des 5 A/0,5 A Miniatur-Stromkomparators mit dem induktiven 10-Segment-Einscheiben-Miniatur-Shunts, um die Verhältnisbereich-Erweiterungsschaltung zu bilden, Übermitteln der gewonnenen Erweiterungsverhältnismesswerte an den nächsten Miniatur-Stromkomparator mit variablem Verhältnis, Fortsetzen des Hintereinanderschaltens dieses Miniatur-Stromkomparators mit variablem Verhältnis mit dem induktiven 10-Segment-Einscheiben-Miniatur-Shunt, um die Stromverhältnismesswerte, die benötigt werden, zu erhalten und anschließendes Übermitteln der Stromverhältnismesswerte an den nächsten Miniatur-Stromkomparator mit variablem Verhältnis und so weiter, bis all die nötigen Stromverhältnismesswerte gewonnen sind. Der Stromverhältnisbereich ist in solche drei Sektionen wie 5 A/0,5 A–0,1 A, 5 A/0,05 A–0,01 A, 5 A/0,005 A–0,001 A gegliedert, die abhängig sind von dem segmentierten Umfang der drei Miniatur-Stromkomparatoren mit variablem Verhältnis.
Vorteile der Offenbarung liegen darin, dass der Selbstkalibrierungsvorgang wenige Schritte, hohe Bereichserweiterungseffizienz und gute Messbereichsreproduzierbarkeit umfasst.
1 zeigt einen Schaltplan der Selbstkalibrierung eines induktiven Miniatur-Shunts gemäß der Erfindung;
2 zeigt einen Schaltplan der Hintereinanderschaltung eines Miniatur-Stromkomparators mit einem induktiven Miniatur-Shunt zur Erweiterung des Verhältnisbereichs; und
3 zeigt einen Schaltplan zur Erkennung eines Miniaturstromwandlers mittels eines Miniatur-Stromkomparators mit variablem Verhältnis.

1. Teststromquelle; 2. Induktiver Shunt; 3. Miniatur-Stromkomparator; 4. Fehlermessvorrichtung; 5. Miniatur-Stromkomparator mit variablem Verhältnis; 6. Versorgungsstromwandler; 7. Nulleinstellungs-Impedanzbox; 8. Galvanometer; 9. Miniaturstromwandler; 10. Bemessungslastwiderstand.

Die Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten 1, 2 und 3 beschrieben.
In 1 ist der Miniatur-Stromkomparator 3 ein Referenzstromwandler mit einem Stromverhältnis von 5 A/0,5 A und einem Übersetzungsverhältnis von 10/1. Der induktive Shunt 2 umfasst 10 Abschnitte und n – 1 und n stehen für die Primärstromabgriffe. ε_n steht für den Shuntfehler des n-ten Abschnitts, ε_s steht für den Fehler des Referenzstromwandlers und ε_i steht für den gemessenen Wert und ε_i = ε_n – ε_s. Nach Messungen der 10 Abschnitte wird der Fehler jedes Abschnitts aufsummiert:
Dementsprechend können die folgenden zwei Fehlerwerte berechnet werden: der Fehler ε_k des induktiven Shunts 2 mit einem Verhältnis von 10/K und der Fehler ε_s des Miniatur-Stromkomparators 3 in dem 5 A/0,5 A Bereich:
In 2 ist der Sekundärausgang des Miniatur-Stromkomparators 3 mit dem ersten Abschnitt des induktiven Miniatur-Shunts über den Versorgungsstromwandler 6 verbunden und diese bilden eine kaskadierte Schaltung und das Stromverhältnis nach dem Kaskadenanordnung ist 5 A/0,05 A. Der Miniatur-Stromkomparator mit variablem Verhältnis 5 im 5 A/0,05 A Stromverhältnisbereich unterliegt dem verifizierten Zustand. Der Fehler des Miniatur-Stromkomparators mit variablem Verhältnis 5 ist die Summe aus den folgenden drei: dem gemessenen Ergebnis gewonnen mittels der Fehlermessvorrichtung 4, dem Fehler ε_s und dem Fehler ε_k. Durch Änderung der Abschnittsaufteilungsart des induktiven Shunts 2 können andere Stromverhältnisse wie etwa 5 A/0,02 A, 5 A/0,01 A etc. erhalten werden. In 2 wird der Miniatur-Stromkomparator 3 durch einen nächsten 5 A/0,05 A Miniatur-Stromkomparator mit variablem Verhältnis ersetzt, hinter den induktiven Shunt 2 geschaltet, um Stromverhältnisse wie 5 A/0,005 A, 5 A/0,002 A, 5 A/0,001 A, etc. zu erhalten und dann die Stromverhältnisse an einen weiteren Miniatur-Stromkomparator mit variablem Verhältnis zu übermitteln. Der Miniatur-Stromkomparator 3 arbeitet im Nullflusszustand, kann keinen Sekundärstrom ausgeben und sein Sekundärkreisstrom wird mittels eines Versorgungsstromwandlers 6 generiert. Wenn die Nulleinstellungs-Impedanz-box eingestellt ist, um es dem Galvanometer 8 zu ermöglichen, auf null zu zeigen, wird der Miniatur-Stromkomparator 3 in einen Nullflusszustand gelangen. Durch Befolgen der oben beschriebenen Schritte können die Standardmesswerte aller Stromverhältnisse, die von dem Miniaturstromwandler benötigt werden, gesammelt werden.
In 3 ist der Miniaturstromwandler 9 im verifizierten Zustand und sein Sekundärkreis ist mit dem Bemessungslastwiderstand 10 gemäß den produkttechnischen Bedingungen verbunden. Der Miniatur-Stromkomparator mit variablem Verhältnis 5 ist ein Standard Messinstrument; die Teststromquelle 1 liefert die primäre Bemessungsstromstärke und zuletzt die Fehlermessvorrichtung 4 misst den Fehler. Der Fehler des Miniatur-Stromkomparators liegt unter einem Wert von 10^–5, so dass es im Allgemeinen nicht nötig ist, den Fehler des Komparators zu korrigieren, wenn der Miniaturstromwandler verifiziert wird.
Während besondere Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, wird es dem Fachmann klar sein, das Änderungen und Variationen gemacht werden können, ohne von der Erfindung in ihren breiten Aspekten abzuweichen, und deshalb ist das Ziel der angefügten Schutzansprüche, solche Änderungen und Variationen abzudecken, die innerhalb des wahren Geists und des Schutzumfangs der Erfindung liegen.

Claims

System zur Selbstkalibrierung eines Übersetzungsfehlers für einen Miniaturstromwandler, umfassend: a) einen induktiven, 10-Segment-Einscheiben-Miniatur-Shunt; b) einen 5 A/0,5 A Miniatur-Stromkomparator; c) drei Miniatur-Stromkomparatoren mit variablem Verhältnis; d) einen Versorgungsstromwandler; e) eine Teststromquelle; f) eine Fehlermessvorrichtung; g) eine Nulleinstellungs-Impedanzbox; und h) ein Galvanometer; dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzstromverfahren zum Ableiten von Verhältnismesswerten des induktiven 10-Segment-Einscheiben-Miniatur-Shunts und des 5 A/0,5 A Miniatur- Stromkomparators eingesetzt wird; der 5 A/0,5 A Miniatur-Stromkomparator mit dem induktiven 10-Segment-Einscheiben-Miniatur-Shunt hintereinandergeschaltet ist, um eine Verhältnisbereich-Erweiterungsschlatung zu bilden, um Verhältnismesswerte zu sammeln; und ein Stromverhältnisbereich in drei Sektionen wie 5 A/0,5 A–0,1 A, 5 A/0,05 A–0,01 A und 5 A/0,005 A–0,001 A gegliedert ist, die abhängig von dem segmentierten Umfang der drei Miniatur-Stromkomparatoren mit variablem Verhältnis sind.