Einstellbare Spannungswandler-Mess-Bürde zur Prüfung von Normspannungswandlern
Normbürden für Spannungswandler unterliegen in Deutschland den Vorschriften der Eichanweisung der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt. Um eine Anwendung über diese Grenze hinaus zu ermöglichen, müssen Spannungswandler-Normbürden unter Umständen weitere Vorschriften, Regeln, Empfehlungen erfüllen. Als Nennspannungen werden 100/83, 110/1/3, 100, 110, 200//3 V verlangt. Um die nach VDE, PTB, IEC geforderten Leistungsstufen zu erreichen, muss ein Nennbürdenbereich von 5 bis 300 VA und ein Teilbürdenbereich von 1,25 bis 75 VA vorgesehen sein. Für alle Leistungsstufen ist cos ss = 0,8, die Nennfrequenz 50 Hz und der Arbeitsbereich 0,8 ...
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Durch die in und ausländischen Vorschriften wurden Spannungswandler-Normbürden nur in Einzelfertigung nach technischen Angaben hergestellt, die jeweils einen Teil der bestehenden Vorschriften umfassten. Dadurch ergab sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Bürdenzusammensetzungen.
Derartige Einzelanfertigungen sind ungünstig in der Preisstellung, benötigen Zeit und damit lange Lieferzeiten.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Spannungswandler-Normbürde zu schaffen, die als Standardtyp anzusehen ist und den Forderungen des überwiegenden Teiles der Benutzer entspricht. Mit der Erstellung eines Standardtyps ist anstelle einer Einzelanfertigung eine Serienfertigung möglich. Dadurch ergeben sich Fertigungsvereinfachungen, eine günstigere Preisstellung und kurze Lieferzeiten. Durch die Erfindung wird ferner eine Bedienungsvereinfachung erreicht.
Die Erfindung bezieht sich auf eine einstellbare Spannungswandler-Messbürde zur Prüfung von Normspannungswandlern. Die Erfindung besteht darin, dass ein Spannungs-Sparwandler oder Zweiwicklungs-Wand ler vorgesehen ist, an welchem ein aus Wirk- und Blindwiderstand bestehender komplexer Widerstand angeschlossen ist, und dass mit den Abgriffen des Spannungswandlers verbundene Schaltmittel vorgesehen sind, zum Zwecke, vor einer Fehlermessung Nennbürden und zu diesen in Beziehung stehende Teilbürden voreinzustellen.
Einer weiteren Ausbildung entsprechend hat der Spannungswandler eine feste, aus dem komplexen Widerstand bestehende Grundbürde, und die Nennbürden sind durch diese Grundbürde und eine weitere, über die Schaltmittel an die Abgriffe geschaltete Bürde gebildet, und die Teilbürden < 5 VA sind allein durch mehrere, über die Schaltmittel geschaltete komplexe Widerstände gebildet, und die Teilbürden > 5 VA sind durch Anschaltung der komplexen Widerstände an den Spannungswandler und Anschaltung der Bürde an bestimmte Abgriffe gebildet.
Bei Spannungswandler-Normbürden ist es bekannt, (AEG-Mitteilungen, 1940, S. 327/239) zur Bildung der verschiedensten Belastungsstufen eine Parallelschaltung von komplexen Widerständen zu verwenden. Es ist auch bekannt, für die den Nennspannungen 100 und 110 V zugeordneten Bürden einen Spannungswandler 110/ 100 V zu verwenden, der eine Anpassung an die Nennspannung 110 V bewirkt. Bei der Nennspannung 100 V ist der Spannungswandler abgeschaltet. Es ist auch eine für Stromwandler-Prüfungen verwendbare Normbürde bekannt (DBP Nr. 1178 146), die aus mindestens einem Bürden-Stromwandler besteht, der für die sekundären Nennströme des zu prüfenden Stromwandlers ausgebildet ist und an dessen Sekundärseite ein aus Wirkund Blindwiderstand bestehender komplexer variabler Widerstand angeschlossen ist.
Die Wahl der verschiedenen Leistungen von 1,25 bis 120 VA erfolgt durch Umschaltung der Primärwicklungszahl (Übersetzung) des Bürden-Stromwandlers.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt die Schaltungsanordnung der Normbürde, und die Fig. 2 zeigt die Ausbildung und Anordnung der Bedienungsorgane der Normbürde.
Nach der Fig. 1 ist die erfindungsgemässe Bürde so ausgebildet, dass die einzelnen Leistungsstufen von 10 VA an aufwärts bis 300 VA durch Anzapfungen an der Wicklung eines Spannungs-Sparwandlers 1 gebildet sind, wobei diese Wicklung über einen Nennbürden-Schalter S1 in dem angegebenen Nennbürdenbereich von 10 bis 300 VA eine für alle diese Leistungsstufen gleiche Reihenschaltung von nur einer Drossel Dr3 und Widerstand R1 speist.
Der Wandler 1 kann selbstverständlich auch als Zweiwicklungswandler, also mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, ausgebildet sein.
Die Verwendung des Bürden-Spannungswandlers 1 ergibt den bedeutenden Vorteil, dass die gewünschte Leistungsstufe direkt eingestellt werden kann, und zwar Nennbürden am Schalter S1 und Teilbürden an einem Schalter S2. Bisher mussten die gewünschten Leistungsstufen aus mehreren Einzelstufen errechnet und über mehrere Stöpsel oder Schalter eingestellt werden. Weiter ergibt sich durch die Verwendung des Wandlers 1 und der einzigen Reihenschaltung R1, Dr3 für alle Nennbürden > 10 VA eine bedeutende Ersparung von bisher benötigten, aus Widerstand und Drossel bestehenden Reihenschaltungen. Ferner ist eine Verkürzung der Abgleichzeiten erreicht.
Der Schalter S1 hat achtzehn Stufen, mit denen der angeschriebene Nennbürdenbereich von 5 bis 300 VA überstrichen wird. Die Hauptbürde R1, Dr3 ist an den Schalter S1 über eine Schaltebene S3. 3 eines Schalters S3 geschaltet. In der Schaltstellung N ist die Hauptbürde R 1, Dr3 an den Nennbürden-Schalter S1 und in der Schaltstellung T an den Teilbürden-Schalter S2, und zwar an den Schliesser der Schaltebene S2. 4 dieses Schalters, geschaltet. Mit dem Schalter S1 erfolgt also in Stellung N des Schalters S3 eine Variation der Nennbürde, und mit dem Schalter S2 erfolgt in Stellung T des Schalters S3 eine Variation der Teilbürde. Gegenseitige Beeinflussungen oder Änderungen bei Einstellung der Nenn- oder Teilbürden, so dass erneute Einstellungen notwendig sind, treten nicht auf.
Gemäss einer weiteren Ausbildung ist die Leerlaufimpedanz (Eigenverbrauch) des Spannungswandlers 1 durch eine Grundbürde R12, Dr4 festgelegt, die bei allen Leistungsstufen > 5 VA wirksam ist. Der Widerstand R12 und die Drossel Dr4 werden an jeden Bürdenwandler 1 individuell angepasst. Steht der Schalter S1 in Stellung 5VA, dann ist die Hauptbürde R1, Dr3 nicht in Betrieb. Es wirkt dann nur die Leerlaufimpedanz des Spannungswandlers 1. Da diese von Wandler zu Wandler verschieden sein kann, wird sie durch die festangeschlossene Grundbürde R12, Dr4 auf einen runden Wert, vorteilhaft 5 VA, bezogen auf die Nennspannung, ergänzt. Die Nennspannungen werden mit einem Schalter S4 geschaltet, dessen Schaltebene an die angeschriebenen Spannungsanzapfungen des Spannungswandlers 1 geführt sind.
Für die Leistungsstufen < 5 5 VA sind zwei Vor- stufen 2, 3 vorgesehen. Die Vorstufe 2 besteht aus einer Drossel Drl mit Anzapfungen, an die Anpassungswiderstände R2 bis R5 für die verschiedensten Nennspannungen geschaltet sind, die an eine Schaltebene 84. 1 des Nennspannungs-Schalters S4 geführt sind. Der Schleifer der Schaltebene S4. 1 ist über einen Bürdenwiderstand R 10 an bestimmte Kontakte einer Schaltebene S2. 1 des Teilbürden-Schalters S2 geführt. Der Schleifer dieser Schaltebene S2. 1 ist an den Kontakt T einer Schaltebene S3. 1 des Schalters 3 geführt.
Die Vorstufe 3 ist ähnlich aufgebaut und geschaltet und besteht aus einer Drossel Dr2, den Anpassungswiderständen R6 bis R9 und einem Bürdenwiderstand R1 1. Die Widerstände R6 bis R9 sind an eine Schaltebene S4. 2 des Nennspannungs-Schalters S4 geführt, und der Widerstand R 11 ist an bestimmte Kontakte einer Schaltebene S2.2 des Teilbürden-Schalters S2 geführt, wobei der Schleifer dieser Schaltebene an den Kontakt T der Schaltebene S3. 1 des Schalters S3 geführt ist. Der Kontakt N dieser Schaltebene ist frei, und der bewegbare Kontakt der Schaltebene S3. 1 ist an den einen Eingang 4 der Bürde geführt. Der Teilbürden-Schalter S2 besitzt eine weitere Schaltebene S2. 3, an dessen Schleifer der andere Eingang 5 der Bürde geführt ist.
Der Eingang 5 ist weiter an den Kontakt N der Schaltebene S3. 2 des Schalters S3 geführt, und in dieser Stellung N (Nennbürde) wird der Eingang 5 mit einer Leitung 6 verbunden, die über eine Schaltebene S4. 3 des Schalters S4 zum Spannungswandler 1 führt.
Von der fünften Stellung an sind die Kontakte der Schaltebene S2. 3 des Teilbürden-Schalters S2 miteinander verbunden, so dass von dieser Stellung an, die der Leistungsstufe 5 VA entspricht, bei Stellung T des Schleifers der Schaltebene 83. 2 der Spannungswandler 1 über die Schaltebene 82. 3 des Schalters am Eingang 5 und fest am Eingang liegt. Die Vorstufen 2, 3 sind in dieser Stellung (T) des Schalters S3 über die Schaltebenen 82. 1, 82. 2 des Schalters S2 eingeschaltet, und es können damit die Teilbürden-Lei stungsstufen 5 VA mittels des Teilbürden-Schalters S2 eingestellt werden, die sich aus der Kombination der Vorstufen 2, 3 mit dem Spannungswandler 1 ergeben.
In Stellung T des Schalters S3 ist die Hauptbürde R1, Dr3 an den Schleifer der Schaltebene 82. 4 des Teilbürden-Schalters S2 gelegt und die Eingangsleitung 6 des Spannungswandlers 1 an die miteinander verbundenen Kontakte der Schaltebene 82. 3 des Teilbürden-Schalters S2. Die Schleifer der Schaltebenen 82. 1, S2. 2 des Teilbürden-Schalters S2 werden über die Schaltebene 83. 1 des Schalters S3 an den Eingang 4 gelegt.
In den ersten vier Stellungen des Schleifers der Schaltebene 82. 3 des Teilbürden-Schalters 2 ist in Stellung T der Schaltebene 83. 2 des Schalters S3 der Eingang 5 von der Spannungswandlerleitung 6 abgetrennt, so dass als Teilbürden nur die Vorstufe 2 und/ oder 3 wirken.
In den vier ersten Stellungen des Teilbürden-Schalters S2 ergeben sich die Leistungsstufen 1,25, 2,5 und 3,75 VA. Die erste Stellung ist die Nullstellung. Die Leistungsstufe 1,25 VA ergibt sich in der zweiten Stellung aus der Vorstufe 2 durch den aus Drossel Drl und Widerstand R10 mit zugeordnetem Widerstand R2 bis R5 bestehenden komplexen Widerstand, der für 1,25 VA ausgelegt ist. Diese Kombination liegt über die Schaltebenen 84. 1, S2. 1 und 83. 1 an den Eingängen 4, 5. Die Vorstufe 3 ist von den Eingängen 4, 5 über die Schaltebene 82. 2 abgeschaltet. Ebenso der Spannungswandler 1 über die Schaltebene 82. 3 und die Grundbürde R1, Dr3 über die Schaltebene 82. 4.
Die Leistungsstufe 2,5 VA ergibt sich aus der Anschaltung der für 2,5 VA ausgelegten Vorstufe 3 über die Schaltebene 82. 2 bei gleichzeitiger Abschaltung der Vorstufe 2 über die Schaltebene S2. 1. Spannungswand ler 1 und Grundbürde R1, Dr3 sind nach wie vor abgeschaltet. Die Leistungsstufe 3,75 VA ergibt sich in der vierten Stellung des Schalters S2 aus der Parallelschaltung der beiden Vorstufen von 1,25 und 2,5 VA über die Schaltebenen S2. 1 und S2. 2. Wand ler 1 und Grundbürde R1, Dr3 sind immer noch abgeschaltet.
Die Teilbürde 5 VA ergibt sich in der fünften Stellung des Teilbürden-Schalters S2 aus der Abschaltung der beiden Vorstufen 2, 3 über die Schaltebenen 82. 1 und S2.2 vom Eingang 4 und die Anschaltung des Spannungswandlers 1 über die Schaltebenen 82. 3 an den Eingang 5. Damit wirkt die mit 5 bezeichnete Teilwicklung des Spannungswandlers 1 mit seiner Grundbürde R12, Dr4, die für 5 VA ausgelegt sind. Die Hauptbürde R1, Dr3 ist immer noch über die Schaltebene S2.4 abgeschaltet.
Die Leistungsstufe 6,25 VA ergibt sich in der sechsten Stellung des Schalters S2 durch nunmehriges Zuschalten der Vorstufe 2 zum Spannungswandler 1 über die Schaltebene 82. 1. Die Leistungsstufe 7,5 VA ergibt sich in der siebenten Stellung des Schalters S2 durch Abschaltung der Vorstufe 2 (1,25 VA) über die Schaltebene 82. 1 und Zuschalten der Vorstufe 3 (2,5 VA) über die Schaltebene 82. 2 zum Spannungswandler 1.
Bei den folgenden, mittels des Schalters S2 eingestellten Leistungsstufen 11,25 bis 75 VA werden der Spannungswandler 1 mit seiner 5 VA-Grundbürde R12, Dr4 und die Hauptbürde R1, Dr3 und die Vorstufen 2 und 3 herangezogen, wie aus den weiteren Stellungen des Teilbürden-Schalters S2 ersichtlich ist. Von der Teilbürde 15 VA an werden für die Leistungsstufen 15, 18,75, 25, 37,5, 50 und 75 VA u. a. die Anzapfungen 5, 10, 20, 30, 45 und 70 des Spannungswandlers 1 herangezogen. An diese Anzapfungen ist über die Schaltebene 82. 4 stets die Hauptbürde R1, Dr3 angeschaltet. Ausserdem ist in bestimmten dieser Leistungsebenen 82. 1 und 82. 2 die Vorstufe 2 und/oder 3 vorgeschaltet.
Wie an den Teilbürden-Schalter S2 angeschrieben, ergibt sich ein Teilbürdenbereich von 1,25 bis 75 VA.
Der Nennbürden-Schalter S1 braucht dabei nicht betätigt zu werden und steht bei der Einstellung von Teilbürden mittels des Schalters S2 stets in Stellung 5 VA.
Durch die Verwendung der Schaltmittel S1, S2, S3 und S4 wird eine sehr einfache und übersichtliche Bedienung erreicht, wie dies auch der Fig. 2 zu entnehmen ist. Hier sind lediglich die Bedienungsorgane der Schaltmittel dargestellt. Wie ersichtlich, ist eine klare Aufteilung in Nennbürde und Teilbürde erreicht.
Je nach Stellung des Schalters S3 (Pfeil) ergibt sich eine Nennbürde oder eine Teilbürde. Der Nennbürdenbereich ist in achtzehn Stufen am Schalter S1 wählbar und der Teilbürdenbereich in fünfzehn Stufen am Schalter S2. Entsprechend der einschlägigen Vorschriften ist die Teilbürde im allgemeinen l/4 der Nennbürde, bei einigen Vorschriften für Wandler mit grösserer Toleranz ab 60 VA Nennbürde ist die Teilbürde 15 VA.
Die erfindungsgemässe Bürde erlaubt in all diesen Fällen eine Vorwahl von Nenn- und Teilbürde. Der Nennbürdenschalter S1 wird vor der Messung des zu prüfenden Wandlers auf die vorgeschriebene Nennbürde und der Teilbürden-Schalter S2 auf die 1/4 betragende Teilbürde eingestellt. Mit dem Schalter S3 wird dann erst die eine voreingestellte Bürde in den Sekundärkreis des zu prüfenden Wandlers geschaltet und danach die andere Bürde.
Liegt beispielsweise ein zu prüfender Spannungswandler mit 5 VA vor, so wird der Nennbürden-Schalter S1 in Stellung 5 VA und der Teilbürden-Schalter S2 in Stellung 1,25 VA gebracht. Danach wird nur noch der Schalter S3 in die Stellung Nennbürde und darauf in Stellung Teilbürde gelegt.
Liegt ein zu prüfender Spannungswandler von 90 VA mit grösserer Toleranz vor, so wird wieder der Schalter S1 auf 90 VA und der Schalter S2 auf 15 VA voreingestellt.
Am Schalter S4 nach der Fig. 2 werden die jeweiligen, durch den zu prüfenden Wandler gegebenen sekundären Nennspannungen eingestellt.