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Prüfeinrichtung für bleßwandler Es ist bekannt, die Messung schwacher
Wechselströme in der Weise zu bewerkstelligen; daß man sie gleichrichtet, was am
einfachsten durch halbperiodische Unterbrechung geschieht, und mit einem Gleichstromgerät
mißt. Diese Methode ist auch angewandt für die Prüfung von Stromwandlern in der
Schaltung nach Abb. i. Es bedeutet in dieser _i den zu. prüfenden Wandler, n einen
Normalwandler gleicher Art. Die Primärwicklungen p" p" werden von demselben Strom
i durchflossen. Die Sekundärwicklungen s" s, sind an einen Widerstand R gelegt,
in dem die Differenz der Sekundärströme A i., fließt. Diese Differenz läßt sich
nach Abb.-2 zerlegen in eine Komponente f, die in Phase mit dem Sekundärstrom des
Normalwandlers i"" ist, und eine Komponente 6, die um go° gegen die Phase
des Stromes i.", versetzt ist. Die Komponente f
gibt den Unterschied des Übersetzungsverhältnisses
beider Wandler, die Komponente c5 den Unterschied des Phasenfehlers. Man kann die
beiden Ströme f und d mit Hilfe eines wattmetrischen Gerätes bestimmen, dessen eine
Spule von dem Strom 0 i.. durchflossen wird, während die andere einen Strom
entweder in Phase mit i;", führt, oder einen Strom, der in der Phase um go° gegen
i2,, verschoben ist. Wenn man bei dieser Messung - den Wechselstrom durch- halbperiodische
Unterbrechung in Gleichstrom verwandeln will, so kann man die beiden Komponenten
f und d dadurch gewinnen, daß man den Strom Ai.. in den Gleichrichter hineinschickt
und die Phase der Unterbrechung so legt, daß das .eine Mal eine Halbwelle in der
Phase von i"" eingeschaltet wird, und das andere Mal eine Halbwelle in einer Phase,
die um go° verschoben ist. Es ergeben sich aber dabei Schwierigkeiten sowohl allgemeiner
Natur als auch im besonderen Schwierigkeiten bei der oben angegebenen Schaltung.
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Die für die Gleichrichter allgemein verwendeten Komrnutatoren haben
den Nachteil, daß bei der Reibung der Bürsten Thermokräfte entstehen, die bei der
Verwendung sehr empfindlicher Gleichstromgeräte, um die es sich meist handelt, störend
wirken, auch läßt sich die Phase an diesen Geräten nicht sehr genau einstellen.
Der erste Mangel wird gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß als Gleichrichter
ein reibungsfreies Gerät benutzt wird, nämlich ein Membrangleichrichter. Dieses
Gerät hat Ähnlichkeit mit einem Telephon. Die schwingende Membran macht mit einem
ihrer Mitte gegenüberstehenden Stift je für eine halbe Periode Kontakt, wenn die
Spulen mit Wechselstrom gespeist werden. Ein Wechselstrom, der durch diesen Kontakt
hindurchgeleitet wird, wird dann halbperiodisch unterbrochen und je nach der Phasenlage
mehr oder weniger vollständig
gleichgerichtet. Der zweite Mangel,
der einer nicht sehr genauen Phaseneinstellung, wird durch Verwendung eines Phasenschiebers
behoben.
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Mehr als die genannten Mängel fällt der Vorteil der Verwendung des
gleichgerichteten Wechselstromes gerade in der Schaltung nach Abb. i ins Gewicht:
Die Messung ist um so genauer, je geringer der Widerstand R ist. Wollte man nun
ein empfindliches Gleichstromgerät mit vorgeschaltetem Gleichrichter in den Zweig
legen, so würde man die Forderung eines kleinen Widerstandes nicht erfüllen können;
denn naturgemäß haben die stromempfindlichsten Instrumente einen höheren Widerstand.
Weiter ergäbe diese Anordnung auch folgendes Bedenken: Bei der Unterbrechung und
Schließung des Wechselstromes in beliebigen, um eine Halbperiode voneinander verschiedenen
Phasen ergeben sich Schaltvorgänge, die eine Verzerrung der wiederzugebenden Stromkurve
hervorrufen. Diese Schaltvorgänge werden nur dann zu vernachlässigen sein, wenn
die Phasenverschiebung, die durch das halbperiodisch angeschlossene Gleichstrominstrument
auftritt, sehr gering ist. Dies -würde wieder einen größeren Widerstand des Meßgerätes
bedingen, der mit der Forderung des Einbaues in den Zweig des Widerstandes R im
Widerspruch steht. Eine noch schlimmere Folge der Anordnung des Unterbrechers in
dem Zweige von R ist aber die, daß bei Unterbrechung dieses Zweias auf einmal der
Ausgleich der Ströme innerhalb des von den Sekundärwicklungen s,sr allein gebildeten
Zweiges erfolgen müßte. Durch diese halbperiodische Umschaltung werden in den stark
induktiven Stromkreisen der Sekundärwicklungen Schaltvorgänge erzeugt, die die ganze
Messung illusorisch machen.
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Gemäß der Erfindung -werden die in der Schaltung nach Abb. i auftretenden
Schwierigkeiten dadurch überwunden, daß das Anzeigegerät mit dem Gleichrichter nicht
in Reihe mit dem Widerstand R geschaltet wird, sondern parallel zu diesem. Der Zweig
des Widerstandes R wird also niemals unterbrochen, und der Stromverlauf in den Sekundärwicklungen
ist normal. Das Meßgerät selbst kann einen höheren Widerstand haben, wie es erforderlich
ist, damit seine Angaben nicht von Schaltvorgängen beeinflußt werden, und wie es
sich für ein Instrument hoher Empfindlichkeit im allgemeinen von selbst ergibt.
Der Strom im Meßgerät ist dabei so gering gegen den Strom im Widerstand R, Saß der
Einfluß seiner Unterbrechungen auf die ganze Schaltung zu vernachlässigen ist.
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Abb. 3 zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung. Von dem Endpunkt
i des Widerstandes R geht eine Leitung 2 zu einem doppelpoligen Umschalter 3. In
der punktierten Stellung dieses Schalters führt die Leitung 2 zu einem Membrangleichrichter
4., von diesem zum Anzeigegerät mV, weiter über Vorschaltwiderstände 5, zweiten
Pol des Schalters 3 und Leitung 6 zum anderen Endpunkt 7 des Widerstandes R zurück.
Der Membrangleichrichter 4 wird durch die Spule 8 erregt, die an einen Phasenschieber
g angeschlossen ist. Um den Unterbrecher, der auf Halbperiodenunterbrechung eingestellt
ist, auf eine solche Phase zu bringen, daß die von ihm eingeschaltete Halbperiode
in Phase mit dem Strom i", ist, wird der Schalter 3 in die ausgezogene Stellung
gelegt, bei der der Zweig mit dem Gleichrichter ¢ und dem Anzeigegerät naV parallel
an einen Widerstand Y im Sekundärkreise des Normalwandlers n gelegt wird. Bei Einstellung
des Phasenschiebers auf maximalen Ausschlag des Anzeigegerätes znV hat man gleiche
Phase zwischen dem Erregerstrom der Spule 8 und dem Sekundärstrom i",. Zweckmäßig
stellt man aber der größeren Empfindlichkeit wegen den Phasenschieber so ein, daß
das Anzeigegerät auf Null zeigt, dann sind die genannten beiden Ströme um go° verschieden,
und um die Phasen gleich zu machen, dreht man den Phasenschieber um go°. Hat man
den Erregerstrom von 8 auf Phasengleichheit mit dem Sekundärstrom i," gestellt,
so gibt das Anzeigegerät einen Ausschlag .proportional der Stromdifferenz f (Abb.
2). Hat man den Erregerstrom in der Spule 8 auf go° Phasenverschiebung gegen den
Sekundärstrom i," eingestellt, so ist der Ausschlag des Anzeigegerätes proportional
der Differenz der Phasenfehler d (Abb. 2). Dadurch, daß man für verschiedene Belastungen
den Vorschaltwiderstand 5 des Anzeigegerätes entsprechend ändert, kann man für dieselbe
prozentische Größe der Stromdifferenz f oder dieselbe Winkelgröße der Phasendifferenz
d bei allen Belastungen den gleichen Ausschlag des Anzeigegerätes erhalten. Die
Belastungswiderstände für die Sekundärspule sx des Prüfwandlers sind bei zo angegeben.
Des weiteren ist noch ein Stromanzeiger r1 vorgesehen. Dieser soll nur anzeigen,
ob die Sekundärwicklungen hinter oder gegeneinandergeschaltet sind. In der falschen
Schaltung gibt er Ausschlag und -warnt so vor dem Anschluß der Anzeigegeräte, die
bei falscher Schaltung zerstört würden.
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Will man eine gleichzeitige Ablesung der Differenz der übersetzungsveThältnisse
und der Phasen erhalten, so nimmt man zwei Anzeigegeräte in der Schaltung nach Abb.
d.. Das Gerät, das die Abweichung des 1;Jbersetzungsverhältnisses anzeigt, kann
dann
direkt in Prozent geeicht werden, wenn für die verschiedenen
Belastungen diie geeigneten Vorschaltwiderstände 5 vorgesehen sind; das andere Gerät,
das die Abweichung der Phasenfehler anzeigt, mit den Vorschaltwiderständen 5' in
entsprechender Weise in Minuten. Um mit demselben Phasenschieber zwei um 9o° verschobene
Erregerströme in Gleichrichtern 4. und 4.' der beiden Anzeigegeräte zu erzeugen,
verwendet man zweckmäßig einen Phasenschieber g', dessen Sekundärwicklung dreiphasig
in Stern geschaltet ist, wie es Abb. q. zeigt. Die eine Phase wird dann von einer
Nullpunktspannung, die andere von einer verketteten Spannung abgenommen. Diese Schaltung
ist zur Bedienung von unkundiger Hand geeignet. Sie ist auch zur Prüfung von Wandlern
am Gebrauchsort, also zur Verwendung auf Reisen, geeignet, da der empfindlichste
Teil des Galvanometers immer noch als Zeigergerät mit Achsenlagerung ausgeführt
werden kann.
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In gleicher Weise, wie für die Prüfung eines Stromwandlers, kann -auch
die Prüfung eines Spannungswandlers durch Vergleich mit einem Normalwandler mit
Hilfe von Membrangleichrichtern - und Gleichstromanzeigegeräten ausgeführt werden,
wie es Abb. 5 zeigt. Die Spannungswandler i i', x sind sekundär gegeneinander
geschaltet und die Differenzspannung wird am Schalter 13 abgenommen, an den
die Anzeigegeräte für Prozente und Minuten mit den vorgelegten Gleichrichtern 14
und i4.' und den Vorschaltwiderständen 15, 15' angeschaltet sind. Der Phasenschieber
ist geschaltet wie in Abb. ,a.. Die Benutzung der genannten Schaltungen kann noch
dadurch vereinfacht werden, daß man als Normalwandler einen solchen von zu vernachlässigender
Fehlergröße nimmt. Es erübrigt sich dann eine Umrechnung der von den Anzeigegeräten
angegebenen Fehler, die zunächst nur relativ gegen den Normalwandler gemessen sind,
auf den absoluten Wert. Beispielsweise wird die Meßgenauigkeit für den praktischen
Bedarf bei einem Fehler des Normalwandlers von o,2°/" im Übersetzungsverhältnis
und 5 Minuten in der Phase vielfach genügen, wenn die Anzeigen ohne Korrektur verwendet
werden.