Verfahren zum Prüfen von Stromwandlern. Es ist ein Verfahren bekannt, das dazu dient, die Stromf @hler und Winkelfehler von Stromwandlern zii ermitteln. Es bedient sich dazu eines Normalstromwandlers, der mit dem zu prüfenden Wandler zu der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Differenzialschal- tung vereinigt wird.
X ist der zu prüfende Wandler, N ein Normalwandler von gleichem Übersetzungsverhältnis. Die primären Wick lungen sind in Reihe geschaltet, die sekun dären Wicklungen derart verbunden, dass in dein Diagonalzweig die Differenz Q <I>J =</I> ix <I>-</I> ix der sekundären Ströme fliesst.
Wenn wir an nehmen, dass der Normalwandler keine Fehler hat, also sein Sekundärstrom JN dem Soll wert entspricht, so bestimmt die Grösse und Phasenlage des Differenzstromes 0 J die Abweichung des Sekundärstromes Jx des zu prüfenden Wandlers vom Sollwert JN. Die jenige Komponente des Differenzstromes, die in Richtung von JN liegt, bestimmt die Ab- weichung der Amplituden, den Stromfehler, und die dazu senkrechte Komponente die Phasenabweichung, den Wickelfehler.
Wenn man den Widerstand des Diagonalzweiges genügend klein hält, sind die beiden Wand- ler von einander unabhängig und jeder von ihnen arbeitet mit der ihm zugedachten Bürde.
Die beschriebene Schaltung bildet auch den Ausgangspunkt verschiedener anderer bekannter Verfahren zum Prüfen von Strom wandlern, die aber entweder von mässiger Genauigkeit sind oder eine umfangreiche, wenig übersichtliche Apparatur mit teuren und empfindlichen Spezialinstrumenten er fordern. Ausserdem brauchen sie noch eine konstante Hilfsspannung aus dem gleichen Wechselstromnetz, das den Prüfstrom für die Stromwandler liefert.
Diese Nachteile vermeidet das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zum Prü fen von Stromwandlern in der Differential schaltung, welche darin besteht, dass der Spannungsabfall, den der Differenzstrom an einem Wechselstromwiderstand hervorruft, über ein Nullinstrument ausgemessen wird durch zwei regelbare Kompensationsspannun gen, die von dem primären Strom mindestens angenähert proportionalen und phasengleichen Bezugsströmen hervorgerufen werden und von denen die eine in Phase mit diesen Bezugs strömen und die andere senkrecht dazu liegt, wobei die Zusammenschaltung so erfolgt, dass nach der Abgleichung durch diese Spannun gen kein Strom hervorgerufen wird.
Der Spannungsabfall des Differenzstromes kann durch Ohmsche, induktive, kapazitive Wider stände oder an einer Gegeninduktivität her vorgerufen werden, deren Primärspule vom Differenzstrom durchflossen und deren Se kundärspule gegen die Kompensationsspan nungen geschaltet wird. Die regelbaren Kompensationsspannungen können durch die Bezugsströme an Ohmschen Widerständen und in der Sekundärspule von primär durch- flossenen Gegeninduktivitäten erzeugt werden.
An Stelle der Gegeninduktivität kann auch ein anderes, aus Widerständen, Drosseln, Gegeninduktivitäten, Kapazitäten und Trans . formatoren bestehendes Schaltungselement treten, . das in der Lage ist, eine regelbare gegenüber den Bezugsströmen um 90 ver schobene Spannung abzugeben.
Um eine der artige Zusammenschaltung der Kompensa tionsspannungen mit der vom Differenzstrom hervorgerufenen Spannung zu erzielen, dass nach der Abgleichung durch die Kompensa tionsspannungen kein Strom hervorgerufen wird, kann zum Beispiel eine Gegenindukti- vität so geschaltet werden, dass nach der Abgleichung die sekundäre Spule stromlos ist. Das hat den Vorteil, dass die Selbst- induktivitäten der sekundären Spulen, da sie im Nullzweig liegen, auf die Abgleichung keinen Einfluss haben, und dass somit eine erhebliche Fehlerquelle fortfällt.
Als Null instrument kann jedes genügend empfindliche Wechselstromnullinstrument, am besten ein Vibrationsgalvanometer, dienen.
Als Bezugsströme können entweder die Sekundärströme eines Normalwandlers oder des zu prüfenden Wandlers entweder allein oder teilweise gemeinsam dienen. Auch können als Bezugsströme die Sekundärströme eines dritten Wandlers benutzt werden, dessen Primärwicklung vom primären oder sekun dären Strom der in der Differentialschaltung vereinigten Wandler durehflossen wird. Der Bezugsstrom muss mindestens angenähert dem primären Strom, auf den die Fehler des zu prüfenden Wandlers ja unter Berücksichti gung des Nennübersetzungsverhältnisses zu rückgeführt werden, proportional und phasen gleich sein.
Diese Forderung wird immer noch selbst dann erfüllt, wenn, der Bezugs strom unter Zwischenschaltung von fehler haften Stromwandlern gewonnen wird; denn, da die vom Bezugsstrom erzeugten Spannungen die Differenz der Ströme ausmessen, geht ein Fehler des Bezugsstromes erst in zweiter Grössenordnung in das schliessliche 147-essresul- tat ein.
Im folgenden werden anhand der Fig. 2 bis 5 b Ausführungsbeispiele des Verfahrens erläutert. Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Schaltung liegt in dem Diagonalzweig, der von der Differenz der sekundären Ströme durchflossen wird, die Primärspule einer festen Gegeninduktivität 11I. In dem Sekundärkreis des Normalstromwandlers 1V liegt ein Wider stand r und die Primärspule einer regelbaren Gegeninduktivität nt. Als Bezugsstrom dient also der Sekundärstrom des Normalwandlers.
Der -Widerstand r ist so eingerichtet, (zum Beispiel in Form eines Schleifdrahtes), dass von ihm der Grösse nach veränderliche Span nungen abgenommen werden können, die in Richtung des Sekundärstromes Jv liegen. An der Sekundärspule der regelbaren Gegenin- duktivität herrschen der Grösse nach verän derliche Spannungen, die senkrecht zum Sekundärstrom JH stehen. Die regelbaren Spannungen an<I>in</I> und<I>r</I> werden über das Nullinstrument gegen die Sekundärspule der zweiten Gegeninduktivität 111, geschaltet, die im Diagonalzweig liegt.
An dieser Sekundär spule herrscht eine Spannung, die propor tional dem Differenzstrom (Fehlerstrom) AJ ist und senkrecht auf ihm steht. Werden die Spannungen an in und r so geregelt, dass das Nullinstrument keinen Ausschlag zeigt, so ist die sekundäre Spannung an M und damit auch der Fehlerstrom nach seinen beiden Komponenten in bezug auf den Soll wert .T.; ausgemessen.
Und zwar ist die Spannung an r wegen der 90 o Verschiebung durch M ein Mass für den Winkelfehler, die Sekundärspannung an der regelbaren Gegen induktivität in ein Mass für den Stromfehler des zu prüfenden Wandlers X. Die Einstel lungen an in und r können direkt in /o Stromfehler und in Min. Winkelfehler ge eicht werden.
Diese Teilungen gelten unab hängig von der jeweiligen Grösse des Mess- stromes. Um sowohl positive wie negative Strom- und Winkelfehler messen zu können, müssen die regelbare Gegeninduktivität vz und der Widerstand r so eingerichtet sein, dass man von ihnen die Kompensationsspan nungen in beiden um 180 Grad verschobenen Richtungen abnehmen kann.
Zwischen dem Stromfehler f in /o und dem Winkelfehler ö in Min. und den jeweils bei der Nullabglei- chung eingestellten Werten von in in Hy und r in Ohm und der Gegeninduktivität M irr Ry bestehen folgende Beziehungen
EMI0003.0023
(1) <SEP> <U>f <SEP> in</U> <SEP> 0<I><U>lo</U> <SEP> .
<SEP> 11I <SEP> = <SEP> na</I>
<tb> 100 und d#0,291#10-3#mM-. r Die sekundären Selbstinduktionen der beiden in der Schaltung verwandten Gegenindukti- vitäten gehen in die Formel nicht ein, da die sekundären Spulen nach der Abgleichung stromlos sind. Die Messbereiche der einmal in /o bezw. Min. eingeteilten Schaltungsele mente lassen sich durch Verändern von 31 erweitern.
Ein anderes Beispiel des Verfahrens, wo der Spannungsabfall des Differenzstromes mit einer Nullmethode ausgemessen wird, zeigt die Fig. 3. Im Diagorralzweig liegt ein Wider stand R, der von dem Differenzstrom (Fehler strom) A J durchflossen wird. Die Spannung an R wird kompensiert durch eine regelbare Gegeninduktivität rn und durch einen Wider- stand r. Die Primärspule der regelbaren Gegeninduktivität in liegt im Sekundärstrom kreis des Normalstromwandlers, desgleichen die eine Hälfte des Widerstandes r, während die andere Hälfte im Sekundärkreise des Prüflings X liegt.
Diese Anordnung ist not wendig, um sowohl positive wie negative Stromfehler ausmessen zu können. Als Be zugsströme dienen also -die Sekundärströme des Normalwandlers und des Prüflings. Bei Nullabgleichung ist jetzt die Stellung von m ein Mass für den Winkelfehler, diejenige von r ein Mass für den Stromfehler.
Es gelten mit grosser Annäherung die Beziehungen
EMI0003.0040
(2) <SEP> <U>f <SEP> in <SEP> /o</U>
<tb> <I>R-r.</I>
<tb> und <SEP> 100 <B>8</B> # 0,291 # 10-3 # R "2, 0r in Wieder ist die sekundäre Selbstinduktion der Gegeninduktivität m ohne Einfluss, da sie nach der Abgleichung von keinem Strom durchflossen wird.<I>r</I> und 2)r. können wieder direkt in /o Stromfehler und Min. Winkel fehler geeicht werden.
Ihre Teilungen sind richtig für jeden beliebigen Wert des Mess- stromes. Die Messbereiche lassen sich durch Abstufen von R erweitern.
In Fig. 4 ist als Beispiel eine Schaltung aufgezeichnet, bei der der Spannungsabfall des Differenzstromes auskompensiert wird durch Spannungen, die von einem dritten Wandler K geliefert werden, dessen Sekun- dä.rstrorn nunmehr den Bezugsstrom darstellt. Die Arbeitsweise ist ähnlich wie bei den früheren Schaltungen und wohl ohne weiteres verständlich.
Der dritte Wandler .K braucht nicht notwendigerweise dasselbe Überset zungsverhältnis zu haben wie der Normal- wandler <I>N</I> und der Prüfling<I>X.</I> Wird mit ü das Übersetzungsverhältnis von Normal- wandler und Prüfling, mit iiy dasjenige des dritten Wandlers K bezeichnet, so bestehen angenähert folgende Beziehungen:
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(3) <SEP> <U>f <SEP> in <SEP> /o</U> <SEP> <I>, <SEP> R= <SEP> r <SEP> , <SEP> ic</I>
<tb> und <SEP> 100 <SEP> iih
<tb> <B>0</B> <SEP> # <SEP> 0,291 <SEP> # <SEP> 10-3 <SEP> # <SEP> R <SEP> .-. <SEP> <I>ar <SEP> rya <SEP> . <SEP> ü-</I>
<tb> ük Eine weitere Schaltung ergibt sich, wenn man an Stelle des Diagonalwiderstandes R eine Gegeninduktivität lfl setzt. Es vertau schen dann m und r ihre Rollen in bezug auf ihre Anzeige von Strom- und Winkel fehler. Ferner können die Kompensations spannungen auch durch im Primärkreis lie gende Schaltungselemente erzeugt werden.
Für die in den beschriebenen Schaltungen erwähnten regelbaren Gegeninduktivitäten können Luftspulen verwendet werden, deren gegenseitige Induktivität durch Änderung der gegenseitigen Lage geregelt wird. Auch feste Gegeninduktivitäten mit sekundärer Spannungsteilung sind möglich. Um eine gedrängte Bauart zu erzielen und eine Be einflussung durch magnetische :Fremdfelder zu vermeiden, haben sich Anordnungen als praktisch erwiesen, die man nicht mehr als Gegeninduktivitäten im eigentlichen Sinne bezeichnen kann. Es sind Schaltungselemente, die es gestatten, veränderliche Spannungen abzugeben, die senkrecht zu einem der Schal tung zugeführten Strome stehen.
In den Fig. 5a und 5b sind zwei solche Anordnungen beschrieben. In 5a ist ein Eisenkern mit einer primären Wicklung ver sehen, die vom Bezugsstrom, zum Beispiel JN durchflossen wird. Ausserdem befindet sich auf dem Kern eine Sekundärspule, die über einen hohen Widerstand geschlossen -und daher wenig belastet ist. Ein Teil dieses Widerstandes ist als Schleifdraht ausgebildet. Durch geeignete Bemessung eines Parallel kondensators C können die Spannungen am Schleifdraht um<B>900</B> gegenüber dem Strom verschoben werden.
Um bei verschiedenen Strömen stets eine konstante Beziehung zwi schen Strom und Schleifdrahtspannung zu haben, muss die in der Gegeninduktivität wirksame Permeabilität praktisch konstant sein. Dies kann man entweder erreichen durch Verwendung von an sich bekannten Speziallegierungen, die über einen gewissen Feldstärkebereich konstante Permeabilität haben, oder durch Einfügen eines Luftspaltes und eines abgestuften Eisenquerschnittes in den magnetischen greis. In Fig. 5b durchfliesst der Bezugsstrom einen Obmscben Widerstand.
Der Spannungs abfall an diesem Widerstand wird über einen Spannungstransformator transformiert, an dessen Sekundärspule eine Kapazität in Reihe mit einem als Schleifdraht ausgebildeten Widerstand angeschlossen ist. Durch geeig nete Bemessung der einzelnen Teile und An wendung der in 5a besprochenen Mittel auf den Transformatorkern lässt sich eine Span nung am Schleifdraht abnehmen, die senk recht zum Strom und in einem konstanten Verhältnis zu ihm im ganzen Messbereich steht.
Die oben angegebenen Einrichtungen zur Erzeugung einer gegenüber dem Strom um 90 verschobenen Spannung können so in die beschriebenen Stromwandlerprüfungen eingebaut werden, dass nach der Abgleichung von den sekundären Klemmen, die die Span nung abgeben, kein Strom entnommen wird, da die sekundären Klemmen im Zuge des Nullkreises liegen.
Procedure for testing current transformers. A method is known which is used to determine the current sensors and angle errors of current transformers zii. For this purpose, it uses a normal current transformer which is combined with the transformer to be tested to form the differential circuit shown in FIG. 1 of the drawing.
X is the converter to be tested, N is a normal converter with the same transmission ratio. The primary windings are connected in series, and the secondary windings are connected in such a way that the difference Q <I> J = </I> ix <I> - </I> ix of the secondary currents flows into your diagonal branch.
If we assume that the normal converter has no faults, i.e. that its secondary current JN corresponds to the nominal value, then the size and phase position of the differential current 0 J determines the deviation of the secondary current Jx of the converter to be tested from the nominal value JN. The component of the differential current that lies in the direction of JN determines the deviation of the amplitudes, the current error, and the component perpendicular to it, the phase deviation, the winding error.
If the resistance of the diagonal branch is kept sufficiently small, the two converters are independent of one another and each of them works with the burden intended for it.
The circuit described also forms the starting point of various other known methods for testing current transformers, but they are either of moderate accuracy or require extensive, unclear equipment with expensive and sensitive special instruments. They also need a constant auxiliary voltage from the same AC network that supplies the test current for the current transformers.
These disadvantages are avoided by the method according to the present invention for testing current transformers in the differential circuit, which consists in the fact that the voltage drop that the differential current causes across an alternating current resistor is measured using a zero instrument by two controllable compensation voltages, which are derived from the primary Current at least approximately proportional and in-phase reference currents are generated and of which one flows in phase with this reference and the other is perpendicular to it, the interconnection being carried out in such a way that no current is caused by these voltages after the adjustment.
The voltage drop of the differential current can be caused by ohmic, inductive, capacitive resistance or a mutual inductance, whose primary coil is traversed by the differential current and whose secondary coil is switched against the compensation voltage. The controllable compensation voltages can be generated by the reference currents at ohmic resistances and in the secondary coil by primary mutual inductances.
Instead of the mutual inductance, another one consisting of resistors, chokes, mutual inductances, capacitances and trans. formators existing circuit element occur,. that is able to deliver an adjustable voltage that is 90 shifted relative to the reference currents.
In order to achieve such an interconnection of the compensation voltages with the voltage caused by the differential current that no current is generated by the compensation voltages after the adjustment, a mutual inductance can be switched, for example, so that the secondary coil is de-energized after the adjustment . This has the advantage that the self-inductances of the secondary coils, since they are in the zero branch, have no influence on the adjustment, and thus a considerable source of error is eliminated.
Any sufficiently sensitive alternating current zero instrument, ideally a vibration galvanometer, can serve as a zero instrument.
Either the secondary currents of a standard converter or of the converter to be tested, either alone or partially together, can serve as reference currents. The secondary currents of a third converter can also be used as reference currents, the primary winding of which is flowed through by the primary or secondary current of the converters combined in the differential circuit. The reference current must be at least approximately the primary current, to which the faults of the converter to be tested are traced back, taking into account the nominal transmission ratio, proportional and with the same phases.
This requirement is still met even if the reference current is obtained with the interposition of faulty current transformers; because, since the voltages generated by the reference current measure the difference between the currents, an error in the reference current is only included in the final result of the second order of magnitude.
In the following, embodiments of the method are explained with reference to FIGS. 2 to 5 b. In the circuit shown in FIG. 2, the primary coil of a fixed mutual inductance 11I is located in the diagonal branch through which the difference in the secondary currents flows. In the secondary circuit of the normal current transformer 1V is a resistance r and the primary coil of a controllable mutual inductance nt. The secondary current of the standard converter is used as the reference current.
The resistor r is set up in such a way (for example in the form of a sliding wire) that voltages that vary in size can be taken from it, which are in the direction of the secondary current Jv. At the secondary coil of the controllable mutual inductance, voltages which vary in magnitude and which are perpendicular to the secondary current JH prevail. The controllable voltages at <I> in </I> and <I> r </I> are switched via the zero instrument to the secondary coil of the second mutual inductance 111, which is located in the diagonal branch.
There is a voltage on this secondary coil that is proportional to the differential current (fault current) AJ and is perpendicular to it. If the voltages at in and r are regulated in such a way that the zero instrument shows no deflection, then the secondary voltage at M and thus also the fault current according to its two components in relation to the target value is .T .; measured.
The voltage at r is a measure of the angle error because of the 90 ° shift through M, the secondary voltage at the controllable counter-inductance is a measure of the current error of the converter to be tested X. The settings at in and r can be entered directly in / o Current error and in min. angle error are calibrated.
These divisions apply regardless of the respective size of the measuring current. In order to be able to measure both positive and negative current and angle errors, the controllable mutual inductance vz and the resistance r must be set up in such a way that the compensation voltages can be taken from them in both directions shifted by 180 degrees.
The following relationships exist between the current error f in / o and the angle error δ in min. And the values of in in Hy and r in ohms and the mutual inductance M irr Ry set in each case for the zero adjustment
EMI0003.0023
(1) <SEP> <U> f <SEP> in </U> <SEP> 0 <I> <U> lo </U> <SEP>.
<SEP> 11I <SEP> = <SEP> na </I>
<tb> 100 and d # 0.291 # 10-3 # mM-. r The secondary self-inductances of the two mutual inductances used in the circuit are not included in the formula because the secondary coils are de-energized after the adjustment. The measuring ranges of the once in / o resp. Min. Divided circuit elements can be expanded by changing 31.
Another example of the method, where the voltage drop of the differential current is measured with a zero method, is shown in FIG. 3. In the Diagorralzweig there is a resistance R, which is traversed by the differential current (fault current) A J. The voltage at R is compensated by a controllable mutual inductance rn and a resistor r. The primary coil of the controllable mutual inductance in is in the secondary circuit of the normal current transformer, as is one half of the resistance r, while the other half is in the secondary circuit of the test object X.
This arrangement is necessary in order to be able to measure both positive and negative current errors. The secondary currents of the standard converter and the device under test are used as reference currents. With zero adjustment, the position of m is now a measure of the angle error, that of r is a measure of the current error.
The relationships are very approximate
EMI0003.0040
(2) <SEP> <U> f <SEP> in <SEP> / o </U>
<tb> <I> R-r. </I>
<tb> and <SEP> 100 <B> 8 </B> # 0,291 # 10-3 # R "2, 0r in Again the secondary self-induction of the mutual inductance m has no influence, since no current flows through it after the adjustment . <I> r </I> and 2) r. Can again be calibrated directly in / o current error and min. Angle error.
Their divisions are correct for any value of the measuring current. The measuring ranges can be expanded by graduating from R.
In FIG. 4, a circuit is shown as an example, in which the voltage drop of the differential current is compensated for by voltages supplied by a third converter K, whose secondary current now represents the reference current. The way it works is similar to that of the earlier circuits and is easily understandable.
The third converter .K does not necessarily have to have the same transmission ratio as the standard converter <I> N </I> and the test object <I> X. </I> If ü is the transmission ratio of the standard converter and test object, with iiy denotes that of the third transducer K, the following relationships exist approximately:
EMI0003.0071
(3) <SEP> <U> f <SEP> in <SEP> / o </U> <SEP> <I>, <SEP> R = <SEP> r <SEP>, <SEP> ic </ I >
<tb> and <SEP> 100 <SEP> iih
<tb> <B> 0 </B> <SEP> # <SEP> 0.291 <SEP> # <SEP> 10-3 <SEP> # <SEP> R <SEP> .-. <SEP> <I> ar <SEP> rya <SEP>. <SEP> ü- </I>
<tb> ük Another circuit is obtained if a mutual inductance lfl is used instead of the diagonal resistance R. Then m and r swap their roles with regard to their display of current and angular errors. Furthermore, the compensation voltages can also be generated by circuit elements located in the primary circuit.
For the controllable mutual inductances mentioned in the circuits described, air-core coils can be used, the mutual inductance of which is controlled by changing the mutual position. Fixed mutual inductances with secondary voltage division are also possible. In order to achieve a compact design and to avoid being influenced by magnetic external fields, arrangements have proven to be practical that can no longer be called mutual inductances in the true sense. There are circuit elements that make it possible to output variable voltages which are perpendicular to one of the currents supplied to the scarf.
Two such arrangements are described in FIGS. 5a and 5b. In FIG. 5a, an iron core is provided with a primary winding through which the reference current, for example JN, flows. In addition, there is a secondary coil on the core, which is closed via a high resistance - and is therefore not under much load. Part of this resistor is designed as a sliding wire. By suitably dimensioning a parallel capacitor C, the voltages on the sliding wire can be shifted by <B> 900 </B> compared to the current.
In order to always have a constant relationship between current and contact wire voltage with different currents, the permeability effective in the mutual inductance must be practically constant. This can be achieved either by using special alloys known per se, which have constant permeability over a certain field strength range, or by inserting an air gap and a graduated iron cross-section in the old magnetic circuit. In Fig. 5b the reference current flows through an Obmscben resistor.
The voltage drop across this resistor is transformed via a voltage transformer, to whose secondary coil a capacitance is connected in series with a resistor designed as a sliding wire. By appropriately dimensioning the individual parts and applying the means discussed in 5a to the transformer core, a voltage can be picked up on the contact wire that is perpendicular to the current and in a constant ratio to it over the entire measuring range.
The above-mentioned devices for generating a voltage shifted by 90 relative to the current can be installed in the current transformer tests described in such a way that, after the adjustment, no current is drawn from the secondary terminals that emit the voltage, since the secondary terminals in the course of the Zero circle.