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Verfahren und Einrichtung zur Messung des Übersetzungsverhältnisses und des
Phasenwinkels von Spannungs- und Stromwandlern.
Die bisher verwendeten Methoden zur Prüfung von Messtransformatoren haben den Nachteil, dass sie entweder kompliziert sind, kostspielige Instrumente erfordern und sich nicht für lauf ende Messungen eignen, oder aber, dass sie zu ungenau sind. Durch vorliegende Erfindung soll diesem Mangel abgeholfen werden.
Die Erfindung sei an Hand der Abbildungen erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild zur Prüfung von Spannungswandlern.
I und 11 sind Zweisystemzähler, an denen auch Bruchteile der Scheibenumdrehungen genau abgelesen werden können. Die Triebsysteme des Zählers I sind Ci und 81, die Triebsysteme des Zählers 11 sind C2 und dz Die Klemmen der Spannungspfade der einzelnen Triebsysteme sind c1, c1', s1, s1' und c2, c2', s2, s2'.
In die Spannungspfade der Triebsysteme 81 und 82 sind Kondensatoren C und Ohmsche Widerstände R von solcher Grösse eingeschaltet, dass bei gemeinsamer Spannung an den Klemmen aller Spannungspfade die Vektoren der Ströme in den Spannungspfaden 81 und 82 um 900 gegenüber denen der Spannungspfade Cl und C2 verdreht sind. 81 und 82 sind dann Blindverbrauchsysteme (Sinussysteme), Cj und C2 Wattverbrauchsysteme (Cosinussysteme).
Die beiden Systeme brauchen nicht unbedingt so abgeglichen zu sein, dass sie Drehmomente entsprechend der Wirkleistung E I cos cp bzw.
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d. h. die beiden Triebsysteme jedes Zählers sind so einzurichten, dass die Drehmomente einander stets dann gleich sind, wenn bei gemeinsamer Speisung die beiden Spannungspfade die Vektoren der Ströme in den beiden Stromspulen zueinander senkrecht stehen. Vorteilhaft wird man allerdings zum Zwecke des leichteren Eiehens der Systeme den Winkel a = 0 machen und so seine Wirk-bzw. Scheinverbrauchs- systeme erhalten. Diese Abgleichung braucht auch nicht gerade mit Hilfe von Kondensatoren geschehen, sondern es können auch andere, an sich bekannte Mittel zur Verwendung gelangen, welche die gleiche Wirkung hervorrufen.
Die Stromspulen aller Systeme sind hintereinander geschaltet und werden durch einen Hilfsstrom gspeist, dessen Phase in an sich bekannter Art in bestimmten Grenzen verändert werden kann. Zu diesem Zwecke ist beispielsweise ein Pol des Hilfstransformators T mit einer Phase der Dreiphasenspannung x, y, z verbunden, während sein zweiter Pol mit einem Schleifkontakt in Verbindung steht, der sich auf einem die zwei übrigen Phasen verbindenden Widerstand W bewegt.
Bei der Messung des Übersetzungsverhältnisses wird die Sekundärwicklung des zu messenden Spannungswandlers Me an den Spannungspfad c1, c1' geschaltet, während die übrigen Spannungspfade an die Enden der Sekundärwicklung des Normalwandlers Ne, dessen Fehler genau bekannt ist, geschaltet werden. Die Phase des Hilfsstromes wird so eingestellt, dass Zähler I in Ruhe ist, wenn der Wandler Me sekundär ausgeschaltet ist. Da im Zähler 7 dann nur das Triebsytem wirksam ist, bedeutet das, dass der Hilfsstrom in Phase mit der Sekundärspannung des Normalwaudlers N steht.
Nach Einschalten
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Bei der Messung des Phasenwinkels wird, um eine Drehung des Hilfsstromes um 900 in der Phase entbehrlich zu machen, folgende Umschaltung vorgenommen : Die Enden m. der Sekundärwicklung des zu messenden Wandlers Me werden an den Spannungspfad SI's/. die übrigen Spannungspfade dagegen parallel an die Sekundärwicklung eines Normalwandlers Ne geschaltet. Die Phase des Hilfsstromes bleibt unverändert.
Das System 01 des Zählers 1 entwickelt dann ein Drehmoment sehr angenähert proportional der Spannung Endes Normalwandlers, während das System 81 desselben Zählers ein Moment entsprechend dem-sin t tang des Winkels der beiden sekundären Wandlerspannungen entwickelt. Im Zähler 11 ruft lediglich das Systeme ein Drehmoment hervor, u. zw. proportional em; S2 entwiekelt kein Drehmoment,
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Dabei bedeuten : t = Zeit, k = Konstante der Zählertriebsysteme, B und. E, die Sekundärspannungen der Wandler Ne und Me, 7/, = Hilfsstrom.
Damit sich die Fehler infolge ungenauer Einstellung der Zählerkonstanten aufheben, werden alle Messungen mit vertanschten Zählern wiederholt und daraus das Mittel genommen.
Ganz ähnlich geschieht die Messung bei Stromwandlern. Fig. 2 zeigt das zugehörige Schaltschema.
Hier werden bei der Messung des Übersetzungsverhältnisses und Phasenwinkels alle Spannungspfade der Zähler parallel an die Hilfsspannung. E/ die Enden m, m'der Sekundärwicklung des zu messenden Wandlers Mi hingegen nacheinander an die Stromspule jedes Systems angeschlossen, wobei die übrigen Stromspulen stets hintereinander an den Enden n, n'der Sekundärspule des Normalwandlers Ni liegen.
Die Wirkungsweise gleicht vollkommen jener der Prüfung von Spannungswandlern, nur treten an Stelle der Wandlerspannungen die Wandlerströme und an Stelle des Hilfsstromes die Hilfsspannung.
Die Umschaltung kann auf beliebige Art geschehen, beispielsweise mittels eines Walzen-, Hebeloder Stöpselschalters od. dgl.
Zur genauen und schnellen Einstellung der beiden Zähler in die Nullage und zu ihrer gleichzeitigen Freigabe zu Beginn der Messung wird vorteilhaft eine gemeinsame Arreitierungsvorrichtung vorgesehen. etwa ähnlich, wie in Fig. 3 schematisch gezeichnet. B und B2 sind die Triebscheiben bzw. Bremsscheiben der beiden Zähler und je mit einem Anschlagstift Al und A2 versehen. Durch die Riegel jss und B. die auf einer Welle H sitzen, kann die Drehung der Zählerscheiben gehemmt bzw. können diese gleichzeitig freigegeben werden.
Ebenso könnten natürlich auch andere Arretiervorrichtungen, etwa elektro-
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Zur bequemen Anwendung der beschriebenen Einrichtung in der Praxis ist es vorteilhaft, beide Zähler samt der zur Durchführung der erforderlichen Schaltungen bestimmten Vorrichtung in ein gemeinsames Gehäuse einzubauen.
Die hauptsächlichsten Vorteile der Erfindung sind folgende : Hohe Genauigkeit und Schnelligkeit der Messung, selbst bei schwankender Netzspannung ; alle Messungen, also auch jene des Phasenwinkels, erfolgen bei voller Drehgeschwindigkeit der Zähler. Die Messungen können auch ausserhalb des Laboratoriums, auch während des normalen Betriebes, ausgeführt werden. Die benutzten Instrumente sind verhältnismässig billig ; die Zähler sind nicht wesentlich teurer als normale Zweisystemzähler. Die übliche Verstellung der Phase des Hilfsstromes oder der Hilfsspannung um 90 elektrische Grade entfällt und somit ist die
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alle Messungen genügt ein einziger Beobachter.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Messanordnung zur Messung des Übersetzungsverhältnisses und des Phasenwinkels von Messwandlern, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zweisystemzähler mit Triebsystemen solcher Art verwendet werden, dass die Drehmomente der beiden Systeme eines jeden Zählers einander stets dann gleich sind, wenn die Vektoren der Ströme in den beiden Stromspulen bei gemeinsamer Speisung der beiden Spannungspfade zueinander senkrecht stehen.
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Method and device for measuring the gear ratio and the
Phase angle of voltage and current transformers.
The methods used to date for testing measuring transformers have the disadvantage that they are either complicated, require expensive instruments and are not suitable for continuous measurements, or that they are too imprecise. The present invention is intended to remedy this deficiency.
The invention is explained on the basis of the figures.
1 shows a circuit diagram for testing voltage converters.
I and 11 are two-system counters, on which even fractions of the disc revolutions can be read accurately. The drive systems of counter I are Ci and 81, the drive systems of counter 11 are C2 and dz. The terminals of the voltage paths of the individual drive systems are c1, c1 ', s1, s1' and c2, c2 ', s2, s2'.
In the voltage paths of the drive systems 81 and 82, capacitors C and ohmic resistances R of such a size are connected that with a common voltage at the terminals of all voltage paths, the vectors of the currents in the voltage paths 81 and 82 are rotated by 900 compared to those of the voltage paths C1 and C2 . 81 and 82 are then reactive consumption systems (sine systems), Cj and C2 watt consumption systems (cosine systems).
The two systems do not necessarily have to be adjusted in such a way that they generate torques corresponding to the active power E I cos cp or
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d. H. the two drive systems of each meter must be set up in such a way that the torques are always equal to one another if the two voltage paths and the vectors of the currents in the two current coils are perpendicular to one another when they are fed together. Advantageously, however, for the purpose of making the systems easier to adjust, the angle a = 0 and thus its effective or. Received bogus consumption systems. This balancing does not have to be done with the help of capacitors, but other means known per se can also be used which produce the same effect.
The current coils of all systems are connected in series and are fed by an auxiliary current, the phase of which can be changed within certain limits in a known manner. For this purpose, for example, one pole of the auxiliary transformer T is connected to one phase of the three-phase voltage x, y, z, while its second pole is connected to a sliding contact that moves on a resistor W connecting the two remaining phases.
When measuring the transformation ratio, the secondary winding of the voltage converter Me to be measured is switched to the voltage path c1, c1 ', while the remaining voltage paths are switched to the ends of the secondary winding of the normal converter Ne, the error of which is precisely known. The phase of the auxiliary current is set so that counter I is idle when converter Me is switched off secondary. Since then only the drive system is effective in the counter 7, this means that the auxiliary current is in phase with the secondary voltage of the normal waudler N.
After switching on
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When measuring the phase angle, the following switching is carried out in order to make a rotation of the auxiliary current by 900 in the phase unnecessary: The ends m. of the secondary winding of the transducer Me to be measured are connected to the voltage path SI's /. the other voltage paths, however, are connected in parallel to the secondary winding of a normal converter Ne. The phase of the auxiliary current remains unchanged.
The system 01 of the counter 1 then develops a torque very approximately proportional to the voltage of the normal converter, while the system 81 of the same counter develops a torque corresponding to the sin t tang of the angle of the two secondary converter voltages. In the counter 11, only the system causes a torque, u. between proportional em; S2 does not develop any torque,
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The following mean: t = time, k = constant of the counter drive systems, B and. E, the secondary voltages of the converters Ne and Me, 7 /, = auxiliary current.
So that the errors due to inaccurate setting of the counter constants cancel each other out, all measurements are repeated with mixed up counters and the mean is taken from them.
The measurement of current transformers is very similar. Fig. 2 shows the associated circuit diagram.
When measuring the transmission ratio and phase angle, all voltage paths of the counters are connected in parallel to the auxiliary voltage. E / the ends m, m 'of the secondary winding of the transducer Mi to be measured, however, successively connected to the current coil of each system, the other current coils always lying one behind the other at the ends n, n' of the secondary coil of the normal transformer Ni.
The mode of operation is completely the same as that of testing voltage converters, only the converter currents take the place of the converter voltages and the auxiliary voltage takes the place of the auxiliary current.
The switchover can be done in any way, for example by means of a roller, lever or plug switch or the like.
A common locking device is advantageously provided for the precise and rapid setting of the two counters to the zero position and for their simultaneous release at the beginning of the measurement. approximately similar to that shown schematically in FIG. B and B2 are the drive disks or brake disks of the two counters and are each provided with a stop pin A1 and A2. The bolts jss and B., which sit on a shaft H, can inhibit the rotation of the counter disks or they can be released at the same time.
Of course, other locking devices, such as electrical
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For the convenient use of the device described in practice, it is advantageous to install both counters together with the device intended for performing the necessary circuits in a common housing.
The main advantages of the invention are as follows: high accuracy and speed of measurement, even with fluctuating mains voltage; all measurements, including those of the phase angle, are made at full speed of rotation of the counters. The measurements can also be carried out outside the laboratory, even during normal operation. The instruments used are relatively cheap; the meters are not significantly more expensive than normal two-system meters. The usual adjustment of the phase of the auxiliary current or the auxiliary voltage by 90 electrical degrees is no longer necessary
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a single observer is sufficient for all measurements.
PATENT CLAIMS:
1. Measuring arrangement for measuring the transformation ratio and the phase angle of transducers, characterized in that two two-system meters are used with drive systems of such a type that the torques of the two systems of each meter are always the same if the vectors of the currents in the two current coils are perpendicular to each other when the two voltage paths are fed together.