DE2042687C3 - Leistungsfrequenzwandleranordnung insbesondere zur Prüfung von Elektrizitätszahlern - Google Patents

Description

Leistungsfrequenzwandler sind Meßwerke, die eine einer anliegenden elektrischen Leistung proportionale Impulsfrequenz abgeben. In einfachster Form kann dieses ein herkömmlicher Elektrizitätszähler s :in, dessen Läuferscheibe am Rand gezahnt oder so markiert ist, daß sie über entsprechende Zusatzeinrichtungen der Zahl der Läuferumdrehungen proportionale elektrische Impulse ergibt. Es sind aber auch elektronische Leistungsfrequenzwandler im Gebrauch, die sich durch Abgabe höherer Impulsfrequenzen auszeichnen als sie bei elektromechanischen Meßwerken möglich sind. Solche Leistungsfrequenzwandler werden bevorzugt als Vergleichsnormal bei Zählerprüfungen verwen^ det. Praktisch allen Leistungsfrequerizwaridlern haftet der Nachteil an, daß sie nur in einem kleinen Meßbereich sehr genau messen und auch nur in diesem kleinen Meßbereich als Normal verwendbar sind, obwohl die Prüflinge in einem wesentlich größeren Meßbereich geprüft werden müssen. Aus diesem Grund werden zur Erzielung hoher Meßgenauigkeiten bei allen vorkommenden Prüfbelastungen sog, Stufenstromwandler eingesetzt, deren Primärwicklung den Prüfströmen entsprechend von Hand oder bei programmgesteuerten Prüfabläufen auch automatisch umgeschaltet werden, so daß das sekundärseitig an den Stromwandler angeschaltete Vergleichsnormal stets etwa mit gleichem Strom betrieben wird. Der Aufwand für die Umschaltung der primären Wandleranzapfungen ist dabei nicht unerheblich, da Prüfströme bis etwa 60A geschaltet werden müssen. Eine sekundäre Wandlerumschaltung vermeidet diesen Nachteil des Aufwandes für die Umschaltung zwar, jedoch ist ein herkömmlicher Wandler bei erträglichem Eisen- und Kupferaufwand nicht mehr in der Lage, beispielsweise in einem primären Strombereich von 50 mA bis 60 A praktisch fehlerlos zu arbeiten.

In der erfindungsgemäßen Anordnung wird dieser Nachteil vermieden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines großen Meßbereiches bei nahezu gleichbleibender Meßgenauigkeit eine an sich bekannte elektronisch fehlerkompensierte Stromwandleranordnung oder ein elektronisch selbstabgleichender Stromkomparator einen Multiplikatoreingang einer elektronischen Multiplizierstufe mit einer dem Meßstrom proportionalen Größe speist, di? zur Verminderung des Einflusses von Driften auf die Meßgenauigkeit der Multiplizierstufe oder des Leistungs/Frequenz-

jo wandlers selbsttätige meßwert- oder meßstromabhängige Umschaltung von sekundären Wandleranzapfungen und/oder Bürdenwiderständen relativ zur Meßgröße oder zum Meßstrom nur in einem kleinen und in bezug auf die Meßgenauigkeit günstigen Arbeitsbereich geändert wird, wobei bei jeder Umschaltung gleichzeitig im Analog/Frequenzwandler selbst und/oder durch einen nachgeschalteten Frequenzumsetzer die Ausgangsfrequenz der Anordnung entsprechend der Umschaltung vor der Multiplizierstufe wieder so he^rab- oder hinaufgesetzt wird, daß s'.3s Verhältnis von Ausgangsfrequenz zur Meßgröße unabhängig von Umschaltungen der sekundären Wandleranzapfungen und Bürdenwiderstände unverändert bleibt.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung einer elektronisch fehlerkompensierten Wandleranordnung. Über die Klemmen 8 und 9 wird der Meßstrom der elektronisch fehlerkompensierten Stromwandleranordnung 1 zugeführt. Die sekundären Wandlerausgänge 12 und 13 arbeiten auf die Bürde 2, die aus einem oder mehreren parallel geschalteten Widerständen besteht. Über die Schalter 3 lassen sich Bürdenwiderstände zu- bzw. abschalten. Die an den Bürdenwiderständen 2 auftretende Spannung liegt am Eingang der Multiplizierstufe 4, an dessen zweitem Eingang über die Klemmen 10 und 11 die der Meßspannung U proportionale Größe liegt. Die Ausgangsgröße K (Strom oder Spannung) der Multiplizierstufe ist der Leistung P= U ■ I cos φ proportional. Diese Größe K speist einerseits einen Analog-Frequenz-Wandler 5, dessen Ausgangsfrequenz f\ dem Gleichstromanteil der Größe K und damit der Eingarigsleistung P proportional ist, Und steuert andererseits über eine Schaltung 7 die Schalter 3 (beispielsweise Relaiskontakte) für die schakbaren Bürdenwiderständc und das UntersetzurigsVerhältnis derUntersetzerstufc 6 in folgender Weise:

Übersteigt die Größe K einen vorgegebenen oberen Grenzwert, so wird zu den bereits eingeschalteten

Widerständen 2 ein weiterer Widerstand parallel geschaltet. Dadurch sinkt die Eingangsspannung am Multiplizierer ab. Das Zuschalten von weiteren Widerständen erfolgt dabei so lange, bis der Ausgangswert des Multiplizierers den oberen Grenzwert nicht mehr übersteigt Sinkt beispielsweise die Eingangsleistung P wieder ab, so werden entsprechend Widerstände abgeschaltet, bis die Größe K der Multiplizierstufe einen vorgegebenen unteren Grenzwert möglichst übersteigt Die Schaltung sorgt also selbsttätig dafür, daß die Bürdenspannung am Eingang des Multiplizierers und damit auch dessen Ausgangsgröße K innerhalb des Strommeßbereiches stets nur in einem zum Strommeßbereich relativ kleinen Bereich verbleibt, d. h. unabhängig von dem jeweiligen Meßstrom L

Damit erhält auch der Analog/Frequenzwandler 5 stets eine Eingangsgröße, die sich nur in einem gleichbleibenden Bereich ändert

Multiplizierstufe wie Analog/Frequenzwandler arbeiten damit in einem im Verhältnis zur möglichen Änderung der Eingangsleistung P kleinen und in bezug auf die Meßgenauigkeit günstigen Arbeitsbereich. Damit die Ausgangsfrequenz h der Gesamianordnung unabhängig vom Schaltzustand der Bürdenwtderstände stets der Eingangsleistung proportional bleibt» erfolgt synchron mit der Zu- bzw. Abschaltung der Widerstände 2 eine Herab- bzw. Hinaufsetzung des Untersetzungsverhältnisses der Untersetzerstufe 6.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig.2 enthält die Erfindungsanordnung einen elektronisch selbstabgleichenden Stromkomparator 21. Der Stromkomparator besteht aus dem eigentlichen FComparatorwandler 30 mit den Komparatorwicklungen 31 und 32 sowie der Indikatorwicklung 34, dem Verstärker 35 und dem

Anpassungswandler 36. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Der über die Eingänge 8, 9 der Wicklung 31 zugeführte Meßstrom /wird im Komparatorwandler entsprechend der jeweils geschalteten sekundären Wandleranzapfung 33 untersetzt und dem Eingang eines Pufferverstärkers 37 zugeführt Der Verstärker 35 und der Anpassungswandler 36 sorgen dafür, daß das Verhältnis der Stromübersetzung dem Windungsverhältnis des über den Schalter 33 geschalteten Teiles der Wicklung 32 und der primären Wicklung 31 ist Sofern zwischen den Wicklungen 31 und 32 kein Amperewindungsgleichgewicht vorhanden ist, wird in der Wicklung 34 eine Spannung induziert, die über den Verstärker 35 und dem Anpassungswandler 36 in dem sekundären Wandlerkreis einen solchen Zusatzstrom erzeugt, daß sich stets nahezu Amperewindungsgleichgewicht einstellt und den K.omparatorwandler dadurch praktisch fehlerfrei hält

Der Ausgang des Verstärkers 37 speist einen Muitiplikatoreingang der Multiplizierstufe 4. Der weitere Teil der Schaltung entsp'-'-ht der im Beispiel Fig. 1 gezeigten Schaltung und Wirkungsweise. Es ist hier jedoch noch eine Alternativlösung für die Steuerung der Schaltung 7 angedeutet Diese kann sowohl der Ausgangsgröße K der Multiplizierstufe 4 als auch der Impulsfrequenz /J am Ausgang des Analog/ Frequenzwandlers entnommen werden.

Weiterhin ist es möglich, wie im Beispiel Fig.2 angedeutet, anstelle von elektromechanischen Schaltern zur Umschaltung hinter dem Stromwandler bzw. Stromkomparator elektronische Schalter, wie bipolare Transistoren oder Feldeffekttransistoren, zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung bestehend aus Stromwandler, Multiplizierstufe und Analog/Frequenzwandler zur Bestimmung der elektrischen Leistung und Energie insbesondere zur Prüfung von Elektrizitätszählern, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines großen Meßbereiches eine elektronisch fehlerkompensierte Stromwandleranordnung oder ein elektronisch selbstabgleichender Stromkomparator einen Multiplikatoreingang der Multipiizierstufe mit einer dem Meßstrom proportionalen Größe speist, die zur Verminderung des Einflusses von Driften auf die Meßgenauigkeit der Multiplizierstufe und des Analog/Frequenzwandlers durch selbsttätige meßwert- oder meßstromabhängige Umschaltung von sekundären Wandleranzapfungen und/oder Bürdenwiderständen relativ zur Meßgröße oder zum Meßstrom nur in einem kleinen und in bezug auf tue Meßgenauigkeit günstigen Arbeitsbereich geändert wird, wobei bei jeder Umschaltung gleichzeitig im Analog/Frequenzwandler selbst und/oder durch nachgeschaitete Frequenzumsetzer die Ausgangsfrequenz der Anordnung entsprechend der Umschaltung vor der Multiplizierstufe wieder so herab- oder hinaufgesetzt wird, daß das Verhältnis von Ausgangsfrequenz zur Meßgröße unabhängig von Umschaltungen der sekundären Wandleranzapfungen und Büi denwiderstände unverändert bleibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, de'β die durch Umschaltungen bedingte Herab- oder Hinaufsetzung der Frequenz in einem elektronischen Analog/Frequenzwandler selbst durch Hinzu- oder Abschalten von frequenzbestimmenden Bauelementen, wie beispielsweise Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten, oder durch Änderung solcher Spannungen oder Ströme erfolgt, die in entsprechenden Schaltungsanordnungen Frequenzänderungen bewirken.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die meßwert- oder meßstromabhängige Umschaltung von der Ausgangsgröße d*;r Multiplizierstufe oder von der Frequenz am Ausgang des Analog/Frequenzwandlers gesteuert wird.