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Verfahren und Einrichtung zum Messen von Meßwandlerbürden mit Hilfe
einer Meßwandlerprüfeinrichtung Es ist oft sehr erwünscht, die sekundäre Belastung
von Meßwandlern, die sog. Bürden, nachmessen zu können. Diese Aufgabe läuft auf
die Bestimmung von Wechselstromwiderständen nach Größe und Phase hinaus; sie bereitet
.grundsätzlich keine Schwierigkeiten, da man sich zahlreicher bekannter Methoden,
Ausschlags- oder Nullmethoden, bedienen kann. jedoch dürften nur selten denjenigen
Stellen, denen die Prüfung von Meßwandlern obliegt, die geeigneten Meßgeräte zur
Verfügung stehen.
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Zur Behebung dieses Mangels ist es bereits bekannt, - die Meßwandlerprüfeinrichtung,
die zur Bestimmung der Fehler von Meßwandlern dient, selbst zur Bürdenmessung heranzuziehen.
Das ist aber nicht ohne weiteres möglich. Wohl ist es mit Hilfe einer Meßwandlerprüfeinrichtung
möglich, eine Wechselstromgröße nach zwei Komponenten, die dem Übersetzungsfehler
und dem Fehlwinkel des zu prüfenden Wandlers entsprechen, aufzuteilen und zur Anzeige
zu bringen. Die Bürdenmessung erfordert jedoch noch zusätzliche Schaltelemente und
den Aufbau einer besonderen Schaltung, in die die Meßwandlerprüfeinrichtung bzw.
ihre zusätzlichen, für die Bürdenmessung erforderlichen Elemente eingefügt werden.
Man hat bisher diese zusätzlichen Elemente in einem Zusatzgerät zusammengefaßt und
zum Zwecke der Bürdenmessung Meßwandlerprüfeinrichtung,
Zusatzgerät,
zu untersuchende Bürde und Stromquelle zu der Gesamtmeßschaltung vereinigt. Bei
dem Übergang von der Wandlerprüfung zur Bürdenmessung muß zunächst der Strom .auf
-Null geregelt und dann ausgeschaltet, die Wandlerprüfschaltung aufgelöst, also
insbesondere der Normalwandler und der zu prüfende Wandler von der Stromquelle abgetrennt
werden; dann wird mit Hilfe des Bürdenzusatzgerätes die Bürdenrneßschaltung hergestellt,
die zu untersuchende Bürde angeschlossen und der Strom wieder eingeschaltet.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Wandlerprüfeinrichtung
zur Bürdenmessung in der Weise, daß einem häufigen Wunsche entsprechend die Prüfung
eines Wandlers auf seine Fehler und die Messung seiner Bürde unmittelbar nacheinander
vorgenommen werden können. Dieser Fall tritt z. B. fast immer bei der Überprüfung
von Meßwandlern am Betriebsort auf, wo man gern neben der Ermittlung der Wandlerfehler
auch noch die Größe der tatsächlich vorhandenen Betriebsbürde zu kennen wünscht.
Es zeigt sich nun, daß man eine Vereinfachung der Wandlerprüfung und der Bürdenmessung
erzielen kann, wenn man erfindungsgemäß den Übergang von der Wandlermessung zur
Bürdenmessung und umgekehrt ohne Änderung der äußeren Anschlüsse zwischen der Speisestromquelle
und den Wandlern einerseits bzw. den Wandlern und der Prüfeinrichtung andererseits
dermaßen ermöglicht, daß der zur Bürdenmessung nötige Strom in seiner Stärke ohne
neuerliche Regelung bzw. Einstellung bereits vorhanden ist, vorzugsweise dadurch,
daß die Bürdenmeßschaltung, (1. h. die Bürde und die zur Bürdenmessung verwendbaren
Elemente der Meßwandlerprüfeinrichtung, von einem der bei der Wandlerprüfung eingeschalteten
Meßwandler, Normalwandler oder Prüfling oder von beiden gleichzeitig gespeist wird.
Wandlerprüfung und Bürdenmessung werden also nicht als zwei getrennte Meßvorgänge
behandelt, die mit verschiedener Schaltung der Hauptstromkreise ausgeführt werden,
sondern als eine einzige Messung, bei der die primäre Speisung der Meßschaltung
unverändert bleibt und lediglich die Anzeigeinstrumente von der Fehlermessung auf
die Bürdenmessung umgeschaltet werden. Die Vorteile dieses Meßverfahrens, bei dem
in der gleichen Schaltung der Meßwandler einmal auf seine Fehler geprüft und zum
anderen unmittelbar danach oder davor unter Beibehaltung der Hauptschaltung eine
betriebsmäßige Bürde mit der gleichen Meßwandlerprüfeinrichtung gemessen werden
kann, liegen auf der Hand. Dabei wird die Meßwandlerprüfeinrichtung voll vornherein
so ausgebildet, daß (las bisher zur Bürdenmessung erforderliche Zusatzgerät in Fortfall
kommt.
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Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispieledes Erfindungsgegenstandes.
In Abb. i ist der Gegenstand der Erfindung an dein Beispiele der Prüfung von Stromwandlern
und der Messung von Stromwandlerbürden erläutert. Dein Beispiel zugrunde gelegt
ist ein mit einem Normalwandler arbeitendes, an sich bekanntes Verfahren zum Prüfen
von Stromwandlern. Der Normalwandler Io, der dasselbe Nennübersetzungsverhältnis
wie der zu prüfende Wandler i i hat, ist mit diesem zu einer an sich bekannten Differenzschaltung
vereinigt. Die Sekundärwicklungen der Wandler !Io und II sind an die Klemmen 23
und 2.1 der Meßwandlerprüfeinrichtung gelegt. Die Elemente der Meßwandlerprüfeinrichtung
sind in der Abbildung strichpunktiert umrandet. Die den Prüfling II belastende Bürde
18 ist an die Klemmen 2i angeschlossen. In dein Diagonalwiderstand 12 fließt entsprechend
dem Fehler des Prüflings i i ein Differenzstrom der sekundären Ströme. Der Spannungsabfall,
den der Differenzstrom am Diagonalwiderstand 12 erzeugt, wird durch zwei regelbare
aufeinander senkrecht stehende Spannungen auskompensiert, von denen die eine in
Richtung mit dem Sekundärstrom des -Normalwandlers Io und deren andere senkrecht
dazu liegt. Diese Spannungen werden von zwei Schleifdrähten 14 bzw. 16 über geeignet
ausgebildete Transformatoren 13 und i 5 abgenommen. Das Gleichgewicht der
Spannungsverhältnisse wird von dem Nullinstrument 17 angezeigt. Die Stellungen der
Schleifdrähte 14 und 16 sind dann ein Maß für den Stromfehler bzw. den Fehlwinkel
des Prüflings i i. Die Skalen werden zur unmittelbaren Ablesbarkeit der Fehler in
Prozent (Stromfehler) bzw. in Minuten (Winkelfehler) geteilt.
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Will man die an den Klemmen : i der Wandlerprüfeinrichtung liegenden
Bürde 18 des Prüflings i i messen, so wird die Hauptstromschaltung zwar beibehalten,
jedoch parallel zur Bürde an die Klemmen 21 ein Spannungsteiler i9 gelegt und über
ihn ein entsprechender Bruchteil des in der Bürde 189 auftretenden Spannungsabfalles
durch den Kompensationskreis 1d., 16, 17 auskornpensiert. Mittels eines Umschalters
25 wird der Kompensationskreis von der Fehlermessung am Widerstand 12 auf
die Bürdenmessung umgelegt. Dabei sind die Stellungen der Schleifdrähte 14 und 16
ein Maß für den Wirk- bzw. Blindwiderstand der Bürde. Die Schleifdrähte werden zweckmäßigerweise
r noch mit einer Widerstandsskala versehen, und zwar erscheinen, um Fehlablesungen
zu
vermeiden, diese Widerstandsskalen in einem zweiten Skalenfenster
43 (44), wie es in Abb. 2 schematisch dargestellt ist, während die Fehlerablesung
im Skalenfenster 45 (46) erfolgt dessen mittlerer Radius r kleiner als der Radius
R des Fensters 43 ist.
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Die Bürdenmessung ist also im wesentlichen in der gleichen Schaltung
wie die Stromwandlerprüfung durchführbar. Die Zahl der Zusatzelemente ist auf ein
Minimum herabgesetzt; das besondere Zusatzgerät fällt fort, ebenso der bei den bekannten
Bürdenmessern vorhandene Isolierwandler. Der in Stufen regelbare Spannungsteiler
I9 dient zur Einstellung verschiedener Meßbereiche. In der vorliegenden Schaltung
wird die zwischen den Klemmen 2i liegende Bürde 18 gemessen. Nicht erfaßt wird die
(vernachlässigbare) Belastung durch die Wandlerprüfeinrichtung und der Widerstand
der zwischen den Klemmen 21 und 24 liegenden Leitungen. Der Widerstand dieser Leitungen
läßt sich vernachlässigbar klein machen oder bei dem Meßergebnis mitberücksichtigen.
Will man die zwischen den Klemmen 22 des Wandlers auftretende Gesamtbürde unmittelbar
messen, so kann man mit zwei besonderen Leitungen an die herausgeführten Enden 2o
des Spannungsteilers I9 herangehen. Es ist in diesem Falle durch besondere Mittel,
z. B. Schalter, Stecker mit Vierkontakt usw., dafür zu sorgen, daß bei dem Zuschalten
der von den Klemmen 2o zum Spannungsteiler I9 führenden Spannungsleitungen der Spannungsteiler
I9 von den Klemmen 21 abgetrennt wird.
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In dem Beispiel nach Abb. i haben die die Bürde 18 und die -die Kompensationselemente
13, 15 durchfließenden Ströme nicht die gleiche Größe, sondern unterscheiden sich
um den Differenzstrom, der dem Fehler des Prüflings, i i entspricht. Dieser Wandlerfehler
geht mithin auch in die Bürdenmessung .ein, ist aber in den meisten Fällen völlig
vernachlässigbar, da an die Genauigkeit der Bürdenmessung nicht die höchsten Ansprüche
wie bei der Wandlerprüfung gestellt zu werden brauchen.
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Den durch die Ungleichheit der Ströme entstehenden Fehler kann man
erfindungsgemäß dadurch vermeiden, daß man durch Unterbrechung des Diagonalzweiges
12 die Entstehung eines gleichen Stromes im Kompensationskreis und im Bürdenkreis
erzwingt, oder daß Kompensationskreis und- Bürdenkreis auf den gleichen Wandler,
Normalwandler oder Prüfling umgeschaltet werden.
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Mit der Einrichtung nach Abb. i ist man auch ohne weiteres in der
Lage, Bürdenmessungen allein durchzuführen, ohne daß man die Stromwandlerprüfschaltung
aufbauen müßte. In diesem Falle werden die Bürde 18 an die Klemmen 21 und die Stromquelle
an die unteren Klemmen der Klemmenpaare 23 und 24 angeschlossen.
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In Abb. 3 ist der Gegenstand der Erfindung an dem Beispiel der Prüfung
eines Spannungswandlers und der Messung einer Spannungswandlerbürde dargestellt.
Dem Beispiel zugrunde gelegt ist wieder ein an sich bekanntes Differenzverfahren
mit Normalwandlern. Die Sekundärspannungen von Normalwandler 30 und Prüfling
3 1 sind über einen Spannungsteiler 38 gegeneinandergeschaltet. Der Normalwandler
30 speist über einen kleinen Stromwandler 39, Vorwiderstand 4o und Kondensator
4i den von der Stromwandlerprüfung her bekannten Kompensationskreis 13, 14 und 15,
16. Ein Bruchteil der Differenzspannung von Normalwandler 30 und Prüfling
3 1 wird durch zwei regelbare aufeinander senkrecht stehende Spannungen auskompensiert,
von denen die eine in Richtung mit der Sekundärspannung des Normalwandlers
30 und die andere senkrecht dazu liegt. Diese Spannungen werden wieder von
den Schleifdrähten 14 und 16 geliefert. Die Belastung 36 des Prüflings 31 wird über
die _ Klemmen 34, 35 durch besondere Leitungen an die Sekundärklemmen 42 des Prüflings
3 1 angeschlossen. Diese besondere Leitung ist nötig, da sonst anderenfalls
die Belastungsströme die zu den Klemmen 33 führenden Leitungen druchfließen müßten
und dort einen zu Meßfehlern Anlaß gebenden Spannungsabfall erzeugen würden.
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Will man die Bürde 36 messen, so wird die bisherige Hauptschaltung
beibehalten, d. h. Bürde und Kompensationskreis werden durch die Spannungswandler
weitergespeist, und der Spannungsabfall, den der Bürdenstrom an dem kleinen Vorwiderstand
37 erzeugt, wird durch den Kompensationskreis 14, 16, 17 auskompensiert, der mittels
Umschalter 49 vom Spannungsteiler 38 auf den Widerstand 37 :geschaltet wird. Dabei
sind die Stellungen der Schleifdrähte 14, 16 ein Maß für die Wirk- bzw. Blindleitfähigkeit
der 'Bürde. Die Schleifdrähte können wieder zweckmäßigerweise mit einer in Leitwerten
geeichten Skala versehen werden, die wieder, wie bereits oben beschrieben, in einem
besonderen Skalenausschnitt erscheinen kann.
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Die Bürdenmessung ist erfindungsgemäß in der gleichen Schaltung wie
die Spannungswandlerprüfung durchgeführt. Ein Zusatzgerät, wie bei den bisher bekannten
Verfahren, ist dadurch entbehrlich geworden. Der in Stufen regelbare Vorwiderstand
37 dient zur- Einstellung verschiedener Bürdemneßbereiche.
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In der.Schaltung nach Abb. 3 haben die die Bürde 36 speisende und
die den Kompensationskreis (Klemmen 32) speisende Spannung
nicht
die gleiche Größe. Sie unterscheiden sich- um die dem Fehler des Prüflings
31 entsprechende Differenzspannung. Durch diese Fehlerspannung tritt ein
kleiner, in den meisten Fällen vernachlässigter Fehler in der Bürdenmessung auf.
Dieser Fehler läßt sich dadurch vermeiden, daß man durch Kurzschließen des Spannungsteilers
38 die Gleichheit der Spannungen im Kompensationskreis und im Bürdenkreis erzwingt
oder daß man Kompensationskreis und Bürdenkreis auf den gleichen Wandler, Normalwandler
oder Prüfling schaltet.
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Mit der Einrichtung können auch die Bürden von Spannungswandlern für
sich allein ohne die Spannungswandlerprüfschaltung gemessen werden. Zu diesem Zwecke
wird die Bürde 36 an die Klemmen 35 und die Stromquelle an die parallel geschalteten
Klemmen 32 und 34 angeschlossen.
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Für gewöhnlich sind die Schaltungen zum Prüfen von Strom- und Spannungswandlern
zu einer einzigen Schaltung vereinigt, die durch an sich beliebige Umschaltmittel
für den einen oder anderen Zweck eingerichtet werden können. Selbstverständlich
kann auch der erfindungsgemäße Gedanke an der gleichen kombinierten Schaltung durchgeführt
werden. Es hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen, in einer nach der Differenzschaltung
arbeitenden Meßeinrichtung, die ,mit Normalwandlern betrieben wird, einen Bürdenmeßschalter
vorzusehen, der erstens eine Nullstellung hat, in der die Wandlerprüfschaltung wie
bisher aufrechterhalten wird, und der zweitens nach der einen Seite die für die
Strombürdenmessung nötige Umschaltung und nach der anderen Seite die für die Spannungsbürdenmessung
nötige Umschaltung vornimmt und dadurch gleichzeitig je mehrere Meßbereiche erzielen
läßt. In Abb. 4 ist die schematische Anordnung einer solchen Einrichtung mit den
Klemmenpaaren 23, 32, 33, 34, 24, 21, Nullinstrument 17, Skalenausschnitte
für die Bürdenmessung 43, 44, Skalenausschnitte für die Fehlermessung 45, 46, Umschalter
47 für die Umschaltung von Stromwandler- auf Spannungswandlerprüfung und Bürdenmeßschalter
48 dargestellt.
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Die Prüfeinrichtung nach Abb. 4. mit den für die Bürdenmessung bereits
eingebauten Zusatzelementen hat den Vorteil, daß sie auch ohne weitere Zusatzeinrichtungen
als Wechselstromkompensator geeignet ist. Bei Speisung der Kompensationselemente
über die unteren Klemmen der Klemmenpaare 23, 24 oder über die Klemmen 32 lassen
sich Spannungen messen, die an die Klemmen 2 1 angelegt «-erden, oder Ströme, die
den linken Klemmen der Klemmenpaare 34, 35 zugeführt werden.