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Schaltungsanordnung zum Fehler- und Fehlwinkelabgleich an mit mehreren
Primäranzapfungen ausgeführten Spannungswandlern Bei Spannungswandlern, insbesondere
bei Normalspannungswandlern für Meß- und Prüfzwecke, insbesondere im Laboratorium,
werden häufig auf der Hochspannungsseite Anzapfungen für verschiedene Übersetzungsverhältnisse
vorgesehen. Diese Primäranzapfungen bringen aber unterschiedliche Streuverhältnisse
und somit unterschiedliche Fehlwinkel der einzelnen Stufen mit sich.
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Mit komplexen Kompensationsgliedern auf der Primär- bzw. Sekundärseite
von Spannungswandlern zur Verschiebung der Fehlwinkel nach Null hin werden bei Anordnung
dieser Kompensationsglieder auf der Sekundärseite die Fehler und Fehlwinkel für
alle Stufen gleichmäßig verschoben; damit bleibt aber der Unterschied zwischen den
einzelnen Stufen bestehen. Komplexe Kompensationsglieder auf der Primärseite werden
ungern verwendet, weil der Abgleich dann am noch nicht imprägnierten bzw. nicht
ölgefüllten Wandler erfolgen muß, so daß sich nach der Imprägnierung, Ölfüllung
usw. wieder Verschiebungen ergeben. Außerdem läßt sich der primärseitige komplexe
Abgleich nur bei bestimmten Fehlwinkellagen in der bekannten zweckmäßigen Weise
ausführen.
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In dem Patent 972 iio ist zur Vermeidung aller dieser Nachteile eine
Kunstschaltung für Präzisions-
Spannungswandler mit mehrstufigem
übersetzungsverhältnis vorgeschlagen worden, bei welcher an den Anzapfungen der
Hochspannungsseite (primär) wahlweise zusammenschaltbare Abgleichglieder aus Induktivitäten,
Ohmschen Widerständen, Kapazitäten, Hilfstransformatoren vorgesehen sind, durch
welche ohne nachträgliche Änderung der Windungszahl der Hochspannungswicklung die
Lage des Spannungsfehlers und des Fehlwinkels (Bandbreitenkorrektur) und/oder der
Gang des Spannungsfehlers und Fehlwinkels als Funktion der Primärspannung (Gangkorrektur)
beeinflußbar sind. Dabei kann das Abgleichglied an zwei um ein oder mehrere Windungen
entfernte Anzapfungen an der betreffenden Stufe der Hochspannungswicklung angeschlossen
werden. Ferner ist in dem genannten Patent auch vorgeschlagen worden, an diese beiden
an der Hochspannungsstufe vorgesehenen Anzapfungen einen Hilfstransformator anzuschließen,
dessen Windungszahl veränderbar ist, so daß ein nachträglicher Feinabgleich des
Spannungsfehlers jeder Stufe möglich ist. Der Hilfstransformator kann ein Spartransformator
sein und in seinem Sekundärkreis eine Reihenschaltung aus einem Blindwiderstand
und einem Ohmschen Widerstand vorgesehen sein, durch welche eine komplexe Verschiebung
zum Zwecke der Fehlwinkelkorrektur erfolgt. Der Blindwiderstand kann aus einer Kapazität
bestehen und ebenso wie der Ohmsche Widerstand auch regelbar sein. Nach der Lehre
des Patentes 972IIo können zur Veränderung des Ganges den einzelnen Hochspannungsanzapfungen
(Stufen) gegebenenfalls veränderbare Wirk- und/ oder Blindwiderstände vorgeschaltet
werden, also z. B. vor jede Anzapfung des Wandlers als Abgleichglied ein Kondensator
geschaltet werden. Die Fig. i der Zeichnung zeigt einen solchen Spannungswandler
r, dessen Primärwicklung 2 mit beispielsweise drei Anzapfungen für die Messung verschieden
hoher Spannungen U1, U2, U3 versehen ist und an dessen Sekundärwicklung 3 die Bürde
q. angeschlossen ist. Als Abgleichglied zum Fehlwinkelabgleich liegt in jeder von
den zu den einzelnen Anzapfungen führenden primären Anschlußleitungen ein Kondensator
5, 6 bzw. 7. Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausführungsform für
eine Schaltungsanordnung zum Fehler- und Winkelabgleich an mit mehreren Primäranzapfungen
ausgeführten Spannungswandlern gemäß dem genannten Patent. Erfindungsgemäß liegen
bei Verwendung eines Kondensators als Abgleichglied vor jeder Anzapfung des Wandlers
die Kondensatoren an der Sekundärseite von Zwischenwandlern, deren Primärwicklungen
im Zuge der zu den einzelnen Anzapfungen führenden primären Anschlußleitungen des
Spannungswandlers liegen. Die kapazitive Kompensation erfolgt also hier über die
Zwischenwandler, welche den kapazitiven Blindwiderstand übertragen. Der Fehlwinkel
der einzelnen Stufe kann auf diese Weise auf Null gebracht und der Gang des Fehlwinkels
sowie des Spannungsfehlers weitgehend geradlinig gemacht werden. Die Kondensatoren
werden zweckmäßigerweise so abgeschirmt und unter der Durchführung oder als Klemmdurchführung
so angeordnet, daß sich günstige Potentialverteilungen ergeben.
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Zwar ist es bei Stromwandlern bekannt, einen Abgleich in der Weise
vorzunehmen, daß ein Kondensator parallel zur Sekundärwicklung oder sogar unter
Zuhilfenahme eines besonderen Hilfstransformators eingeschaltet wird. Die Erfindung
dagegen bezieht sich ausschließlich auf Spannungswandler, die sich von Stromwandlern
grundsätzlich dadurch unterscheiden, daß beim Stromwandler nur die sekundärseitig
auftretenden Spannungsabfälle als Fehler in Erscheinung treten, weil die Verluste
auf der Primärseite vom speisenden Netz getragen werden, während beim Spannungswandler
sowohl die auf der Sekundärseite als auch die auf der Primärseite auftretenden Verluste
und Spannungsabfälle in den Fehler des Wandlers eingehen.
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Bei dieser komplexen Kompensation des Fehlwinkels bei Spannungswandlern
mit Hilfe von Kondensatoren vor der hochspannungsseitigen Primäranzapfung wird bei
bestimmter Fehlwinkellage bei einem Stufenspannungswandler mit vielen Primärwicklungsanzapfungen
vor jede dieser Anzapfungen ein Kondensator geschaltet, so daß die Fehlwinkel der
einzelnen Stufen auf Null abgleichbar sind; die Kondensatoren können handelsüblich
sein und haben vorzugsweise einen sehr kleinen Verlustwinkel. Außerdem ist dieser
Kondensator zweckmäßigerweise so abgeschirmt und unter der Durchführung oder als
Klemmdurchführung so angeordnet, daß sich günstige Potentialverteilungen ergeben.
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Die gemäß der Erfindung vorgesehene kapazitive Kompensation mittels
Zwischenwandler wird zweckmäßigerweise feinregelbar ausgeführt, z. B. indem der
Zwischenwandler auf der Sekundärseite mehrere Anzapfungen erhält, an welche der
Kondensator angeschlossen werden kann; der Zwischenwandler läßt sich dabei in Sparschaltung
ausführen und außerdem mit einer Reihe von Anzapfungen ausstatten.
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Zur Feinabstimmung der Fehlwinkeleinstellung ist ein Schleifdraht
auf der Sekundärseite des Zwischenwandlers vorteilhaft, der zusammen mit dem Kondensator
als Phasenschieber wirkt, hierbei wird zweckmäßigerweise ein Pol des Sekundärkreises
des Zwischen- oder Hilfswandlers mit der Potentiallage der Anzapfung verbunden.
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Die Kondensatoren werden zweckmäßigerweise so ausgewählt, daß sie
einen geringen Verlustfaktor aufweisen. Des weiteren sollen die Kondensatoren hinsichtlich
ihrer Betriebsspannung und Spannungsfestigkeit derart sein, daß bei Stoßspannungsbeanspruchungen
ein weitgehender Abbau der Stoßspannung über den Kondensator erfolgt.
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In manchen Fällen ist es zweckmäßig, als Kondensatoren selbstheilende
Metallpapierkondensatoren zu verwenden. Die Kondensatoren können z. B. auch zugleich
potentialgesteuerte Durchführungen sein.
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Ferner ist es möglich, den oder die Kondensatoren, insbesondere zum
Zwecke der leichten Auswechslung,
außerhalb des Ölraumes der Wandler
einzubauen.
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Die Kondensatoren können, z. B. zur Erhaltung ihrer Kapazität sowie
zur Anpassung an die Potentialverhältnisse im Wandler, in Gießharz eingegossen sein.
Zweckmäßigerweise erhalten sie zugleich eine der Potentialverteilung günstige Form.
Die erstrebte konstante Form der in Gießharz eingegossenen Kondensatoren wird weiter
noch dadurch verbessert, daß die Kondensatoren unter Öl verwendet werden.
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In allen Fällen empfiehlt es sich, die Betriebs-und Prüfspannungen
der Kondensatoren so zu wählen, daß beim Kurzschluß der Sekundärseite sowie bei
der Prüfspannung, bei den Windungs- und Wicklungsprüfspannungen genügende Sicherheitsreserven
bestehen. Wird demgemäß verfahren, so treten unter Berücksichtigung der Kurzschlußspannung
des Wandlers im Kurzschlußfall der Sekundärseite Kondensatorschäden durch Spannungsüberhöhungen
nicht auf.
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Der Fehlwinkelausgleich kann auch durch einen variablen Kondensator,
z. B. einen Dekadenkondensator, für besondere Bestimmung der absoluten Winkelverschiebung
zwischen Primär- und Sekundärspannung erfolgen, so daß durch Regulierung des Kondensators
der Fehlwinkel Null eingestellt werden kann. Bei entsprechend abgestimmten Dekadenkondensatoren
läßt sich der Fehlwinkelabgleich nach der Erfindung auch bei Meßwandlerprüfeinrichtungen
u. dgl. Schaltungen benutzen.
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Nach Schering und Alberti ist es zwar bekannt, durch Einstellung eines
Dekadenkondensators einen Abgleich der Scheringbrücke zu erzielen. Nach der Anmeldung
soll indessen durch einen solchen Kondensator die Größe des später einzubauenden
Definitivkondensators ermittelt werden. Dekadenkondensatoren sind bekanntlich sehr
teuer und sehr groß, so daß sie auch deshalb für den Einbau in eine Abgleichvorrichtung
nicht in Betracht kommen.
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Die Kompensationsschaltungen nach der Erfindung unter Verwendung von
einem oder mehreren Kondensatoren lassen sich auch zur Verbesserung des Fehlerganges,
insbesondere zu dessen Begradigung ausnutzen.
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Der Abgleich nach der Erfindung gewährt eine erhebliche Verbesserung
des Fehlerverlaufes, vor allem einen weitgehend geraden Verlauf der Fehlwinkelkurve
und ermöglicht eine gesonderte Abstimmung der einzelnen Stufen zum Fehlwinkel Null,
eine erhöhte Wirkleistungsabgabe des Wandlers und hierdurch einen geraden Verlauf
des Fehlerganges.
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Weitere Merkmale in Ausgestaltung der Erfindung sind aus der Zeichnung
sowie aus der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt Fig.2 eine Abgleichanordnung
für Fehlwinkel bei großen Leerlaufströmen mit einem Zwischenwandler, Fig.3 die Anordnung
eines Schleifdrahtes im Sekundärkreis dieses Zwischenwandlers und Fig. 4 den Zwischenwandler
in Sparschaltung. Bei der Kompensation des Fehlwinkels bei großen Leerlaufströmen
nach der Fig.2 erhält der Stufenspannungswandler i vor jeder Anzapfung einen weiteren
Wandler 9, -in. dessen angezapftem Sekundärkreis ein Kondensator io liegt.
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Nach der Fig.3 ist an die Sekundärseite des Zwischenwandlers i i ein
Schleifdraht 12 angeschlossen, an den ein Kondensator 13 angeschlossen ist. Zum
Potentialangleich der Sekundärwicklung 14 wird diese bei 15 mit der Primärwicklung
i6 elektrisch verbunden.
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Der Zwischenwandler kann, wie aus Fig. q. ersichtlich ist, auch als
Spartransformator ausgebildet sein. Die Sparwicklung 17 ist mit einem Schleifdraht
18 belastet, so daß eine zusätzliche ohinsche und kapazitive Belastung durch den
Kondensator i9 möglich ist; auch kann die Sparschaltung ein anderes Übersetzungsverhältnis
oder Anzapfungen aufweisen.