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Verfahren zum Prüfen von Spannungswandlern Zusatz zum Zusatzpatent
634 507 Im Patent 634 507 ist ein Verfahren zum Prüfen von Spannungswandlern mit
Hilfe von Normalwandlern gleichen Übersetzungsverhälü nisses beschrieben worden,
bei dem die sekundären Wicklungen von Normalwandler und zu prüfendem Wandler über
je einen getrennten Wechselstromwiderstand und entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung
induktiver Kopplungselemente über einen gemeinsamen Wechselstromwiderstand zusammengeschaltet
sind, dessen Spannungsabfall über ein Nullinstrument durch regelbare Spannungen
ausgemessen wird. Die regelbaren Spannungen werden unmittelbar von den Strömen erzeugt;
die dem Normalwandler und dem zu prüfendem Wandler entnommen werden und den gemeinsamen
Wechseistromwiderstand in entgegengesetzter Richtung durchfließen.
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Die diesem bekannten Verfahren zugrunde liegende Schaltung hat gewisse
Nachteile. Die Ströme, die dem Normalwandler und dem zu prüfenden Wandler entnommen
werden, müssen mit Rücksicht auf die Bildung einer den Wandlerfehlern proportionalen
Differenzspannung sehr genau übertragen werden. Anderseits muß rhit Rücksicht auf
eine genügende Meßempfindlichkeit und mit Rücksicht auf die Erzeugung der Kompensationsspannung
in praktisch ausführbaren Regelorganen eine gewisse Meßleistung zur Verfügung stehen
Die Anforderungen an die Genauigkeit dieser regelbaren Spannungen brauchen nicht
sehr hoch zu sein, da die Fehler dieser Spannungen erst in zweiter Größenordnung
in das Meßergebnis eingehen. Da nun die Ströme gleichzeitig zur Erzeugung der Differenzspannung
wie der regelbaren Spannungen
dienen, müssen den Wandlern gewisse
Leistungen bzw. gewisse Ströme bei Einhaltung einer großen Genauigkeit des Verhältnisses
von Strom zur Sekundärspannung entnommen werden.
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Diese Nachteile vermeidet die vorliegende Erfindung, indem die Erzeugung
einer den Fehlern des Prüflings entsprechenden Spannung und die Erzeugung der Kompensationsspannungen
in voneinander unabhängigen kreisen vorgenommen wird, die getrennt -für sich nach
der gewünschten Leistungsfähigkeit und Genauigkeit bemessen werden können. Die Erzeugung
dei -Kompensationsspannungen übernimmt ein besonderer Hilfskreis, der nicht sehr
genau bekannt zu sein braucht, da er nur zur Ausmessung. einer Fehlerdifferenz dient.
Der Hilfskreis belastet nur den Normalwandler bzw. nur einen Wandler.
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Zur Erzeugung einer den Fehlern des Prüflings entsprechenden Spannung
wird eine besondere Anordnung von -Wechselstromvorwiderständen benutzt, die jetzt
so bemessen werden können, daß sie die Wandler nicht nennenswert belasten und die
in einfacher Weise genügend genau abgeglichen werden können.
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Die Abb. I zeigt die an sich bekannte Grundschaltung zur Erzeugung
einer Differenzspannung. Normalwandler N und Prüfling X sind primär parallel geschaltet.
Die sekundären Wicklungen sind je über einen ~ getrennten WechselstromvorwiderstandZy
bzw. Zx mit dem gemeinsamenWechselstromwiderstand Z derart verbunden, daß über den
Wechselstromwiderstand die Differenz der den Wandlern entnommenen Ströme fließt.
Bezeichnet man mit ÜN bzw. ÜÄ die Übersetzungsverhältnisse von Normalwandler N und
Prüfling X, so gilt für den Fall, daß sich die Sekundärströme im Wechselstromwiderstand
Z aufheben, an ihm also kein Spannungsabfall auftritt, und unter Vernachlässigung
der inneren Spannungsabfälle in den Wandlerwicklungen durch die entnom- -menen Ströme
die Beziehung ZN = 2ix ZX ÜN In dieser Gleichung sind für den allgemeinen Fall alle
Größen als komplex anzusehen. Die Größe des gemeinsamen Wechselstromwiderstandes
Z ist in der Beziehung nicht enthalten.
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-Wählt man das Verhältnis Z,ylZx entsprechend den - Nennübersetzungsverhältnissen
der Wandler, macht man also bei gleichen Nennüber-. setzungsverhältnissen von Normalwandler
und Prüfling ZN = Zx, so wird bei fehlerlosemWandler am Wechselstromwiderstand Z
keine Spannung auftreten. Ist dagegen der Prüfling mit einem Fehler behaftet, so
heben sich die durch den Wechselstromwiderstand Z im entgegen--gesetzten Sinne fließenden
Ströme von Normal wandler N und Prüfling X nicht völlig auf, und die am VÇéchselstromwiderstandZ
auftretende Spannung wird ein Maß für den Fehler des Wandlers. In diesem Falle ist
die Größe der Spannung, die für einen gegebenen Fehler des Prüflings am Wechselstromwiderstand
Z auftritt, abhängig von demVerhältnis Z/(Z + ZN), wie eine nähere Durchrechnung
der Schaltung zeigt. Die am gemeinsamen WechselstromwiderstandZ auftretende Spannung
wird durch regelbare Spannungen ausgemessen, die durch einen besoderen an dem Normalspannungswandler
liegenden Hilfskreis erzeugt werden.
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Die Wechselstromwiderstände ZN, ZX und Z können an sich beliebig
ausgeführt werden, sofern sie nur den oben angegebenen Bedingungen genügen. Neben
Ohmschen, induktiven und kapazitiven Widerständen ist auch die Einschaltung von
Transformatoren möglich; insbesondere kann durch Einfügung von mindestens einem
induktiven Kopplungselement (Transformator, Gegeninduktivität, Differentialtransformator)
beim Wechseistromwiderstand Z auch die galvanische Trennung der sekundären Kreise
von Normalwandler N und Prüfling X erreicht werden.
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Abb.z zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem für die
Wechselstromwiderstände ZN, Zx und Z OhmscheWiderstände gewählt sind. Die am WiderstandZ
auftretende Spannung wirff durch zwei Spannungen kompensiert, diein einem an der
Sekundärwicklung des Normalwandlers liegenden Hilfskreis vom Schleifdraht s und
von der Gegeninduktivität m erzeugt werden.
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Abb. 3 zeigt eine Schaltung mit einem Differentialstromwandler DW.
Seine primären Wicklungen I und 2:werden über Ohmsche Vorwiderstände ZN und Zx gespeist.
In der Wicklung 3 bildet sich ein Strom aus, der der- Differenz der sekundären Spannungen
von Normalwandler und Prüfling proportional ist und der am WiderstandZ einen Spannungsabfall
hervorruft, der durch zwei Kompensationsspannungen ausgemessen wird.
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An Stelle des Differentialstromwandlers kann auch eine Differentialgegeninduktivität
treten; die in ihrer Sekundärspule induzierte Spannung wird durch zwei Kompensationsspannungen
ausgemessen.
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Es sei bemerkt, daß es bei allen beschriebenen Anordnungen möglich
ist, etwaige Ungleichheiten der Übersetzungsverhältnisse von Normalwandler und Prüfling
durch entsprechende Bemessung des Verhältnisses Z,vlZx und desVerhältnisses der
primären und sekundären Windungszahlen der eingefügten induktiven Kopplungselemente
zu berücksichtigen. Solche Ungleichheiten können beispielsweise bei großen Übersetzungsfehlern
des Prüflings auftreten, für die der vorgegebene Meßbereich der Meßanordnung nicht
ohne weiteres ausreicht. Auch. läßt
sich durch passende Wahl der
Wechselstromvorwiderstände bzw. der Windungszahlen der induktiven Kopplungselemente
die Prüfung auf solche Wandler ausdehnen, deren Nennübersetzungsverhältnisse von
denen der zur Verfügung stehenden Normalwandler abweichen.