Übersetzungsverhältnis
Auszüge des Handbüchleins "Elektrische und wärmetechnische Messungen" der Firma Hartmann & Braun AG Frankfurt/Main, 2. Auflage, 1941 (H&B Druckschrift 481a / 20.000 / 6.41). Entsprechend UrhG §66 ist die Schutzfrist inzwischen abgelaufen (Stand von 2012), der Inhalt ist daher gemeinfrei. Das gescannte Büchlein findet sich im Abschnitt Schrifttum als PDF Datei.
Bei Leistungs-Transformatoren ist die Übereinstimmung der Übersetzungsverhältnisse die wichtigste Bedingung für den einwandfreien Parallel-Lauf. Schon kleine Abweichungen können sehr störend wirken.
Bei Meßwandlern verursachen Abweichungen vom Soll-Übersetzungsverhältnis zusätzliche Meßfehler, die sich vor allem bei Messung el. Arbeit (Verkauf oder Kauf von elektrischer Energie) geldlich auswirken können. Die Meßtechnik hat daher Geräte geschaffen, die eine einfache und genaue Prüfung des Übersetzungsverhältnisses ermöglichen.
Messung von Leistungs-Transformatoren
Die naheliegende Messung der Primär- und Sekundärspannung bei Leerlauf mit Spannungsmessern, gegebenenfalls unter Verwendung von Spannungswandlern, wird selbst bei Verwendung von Präzisions-Geräten zu ungenau, da sich einerseits die Fehler der Meßgeräte addieren können, und andererseits der Eigenverbrauch der Geräte oft eine Belastung darstellt, so daß die Messung in Wirklichkeit nicht mehr bei Leerlauf erfolgt. Der Meßfehler wird noch vergrößert, wenn die Messung aus Mangel an geeigneten Hochspannungs-Meßgeräten nicht mit der Nennspannung, sondern mit einer wesentlich niedrigeren Spannung vorgenommen wird. Weitere Fehler werden durch die Spannungs- Schwankungen im Netz hervorgerufen.
Bei dem Trafo-Übersetzungsmesser nach Keller (Bild 100) erfolgt die Messung des Übersetzungsverhältnisses durch Kompensation. Als Meßspannung genügt in den meisten Fällen die Netzspannung von 220 Volt, nur bei Transformatoren für sehr hohe Spannungen ist auch eine höhere Meßspannung erforderlich. Die Fehlergrenze beträgt höchstens 0,3%.
Der Meßvorgang ist folgender:
Der Transformator wird oberspannungsseitig erregt; parallel zur Oberspannungs-Wicklung liegt ein Spannungsteiler. Die Unterspannung des Transformators wird unter Zwischenschaltung eines vielfach angezapften Hilfswandlers gegen eine am Spannungsteiler abgegriffene Teilspannung kompensiert. Als Nullgerät dient dabei ein Drehspulgerät mit Trocken - Gleichrichter. Unter Berücksichtigung des gewählten Übersetzungsverhältnisses des Hilfswandlers ist dann das Verhältnis am Spannungsteiler ein Maß für das Leerlauf-Übersetzungsverhältnis des Prüflings.
Die Belastung des Prüflings durch die Meßeinrichtung ist in jedem Fall so gering, daß die Messung des Übersetzungsverhältnisses praktisch im Leerlauf erfolgt. Schwankungen der Meßspannung haben keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit. Da nur eine einzige Ablesung erforderlich ist, kann die Messung auch von einer einzigen Person durchgeführt werden.
Messung bei Meßwandlern
Da an die Meßwandler nicht nur Strom- und Spannungsmesser, sondern auch Leistungsmesser und Zähler angeschlossen werden, ist außer der Feststellung des Übersetzungsverhältnisses auch die Messung der Phasenverschiebung zwischen dem primären und sekundären Werte von Bedeutung. Die ausgeführten Prüfeinrichtungen tragen dem Rechnung.
Die Meßwandler-Prüfeinrichtung nach Schering-Alberti, die als Beispiel beschrieben werden soll, beruht auf der Kompensation zweier von der Primär- und Sekundärgröße abhängiger Spannungen. Bild 101 zeigt die Stromwandlerprüfung.
Der Primärstrom I1 des zu prüfenden Stromwandlers durchfließt den Strommesser A und ein Widerstandsnormal N1 Der Sekundärkreis ist über eine Belastung und das Widerstandsnormal N2 geschlossen und wird vom Strom I2 durchflossen. Parallel zu N1 und N3 liegen die Spannungsteiler R und W, außerdem parallel zu einem Teilwiderstand von R die Kapazität C. Das Verhältnis W : w wird entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Prüflings eingestellt. Als Nullgerät dient ein Vibrations- Galvanometer VG. Die Kompensation der Spannung erfolgt durch den Regelwiderstand r1, die der Phasenlage durch den regelbaren Kompensator C. Das Vibrations- Galvanometer zeigt erst Null, wenn sowohl Spannung als auch Phase kompensiert sind. Der Stromfehler kann unmittelbar am Regelwiderstand rt abgelesen werden, während die Stellung des regelbaren Kompensators C ein Maß für den Fehlwinkel ist.
Die Prüfeinrichtung für die Spannungswandler ist im Prinzip die gleiche, lediglich die Meßelemente sind andere.
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