<Desc/Clms Page number 1>
Anordnung zur Gewinnung eines Messstromes oder einer Messspannung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Gewinnung eines Messstromes oder einer Messspannung mit einem zeitlichen Mittelwert, der dem Effektivwert des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung eines Magnetverstärkers oder eines Stromrichters proportional ist.
In Einrichtungen zur Steuerung oder Regelung einer Messgrösse werden häufig Magnetverstärker und steuerbare Stromrichter als Stellglieder eingesetzt, da sie betriebssichere Bauelemente ohne bewegliche Teile sind. Bei der Regelung der Spannung eines vom Magnetverstärker oder vom Stromrichter gespeisten Verbrauchers ist es meist erforderlich, den Effektivwert dieser Spannung möglichst genau zu ermitteln. Im allgemeinen ist es nicht möglich, den Effektivwert eines Stromes oder einer Spannung, deren Kurvenform von der reinen Sinusform abweicht und sich überdies noch während des Betriebes ändern kann, mittels einer der bekannten Einrichtungen in eine diesem Effektivwert linear zugeordnete Gleichspannung oder in einen ebensolchen Gleichstrom umzuformen, welche bzw. welcher einer Regelung als Istwertgrösse zugeführt werden kann. Die Ausgangsströme bzw.
Ausgangsspannungen von Magnetverstärkem oder Stromrichtern haben jedoch charakteristische Kurvenformen, nämlich gleichgerichtete Sinus-Halbwellen, die entsprechend der Stärke der Aussteuerung abgeschnitten sind. Das Ausmass der Aussteuerung ist festgelegt durch den Aussteuerwinkel, der im Winkelzeitmass das Einsetzen der Ausgangsspannung oder des Ausgangsstromes angibt. Bei verschwindendem Aussteuerwinkel werden die Halbwellen überhaupt nicht beschnitten, während bei maximalem Aussteuerwinkel, d. h. bei einem Aussteuerwinkel von der Grösse 1T die Ausgangsgrösse auf Null reduziert ist.
Bei Belastungsänderungen bzw. Netzspannungsschwankungen muss nun zur Aufrechterhaltung eines konstanten Effektivwertes der Aussteuerwinkel verändert und dadurch der Spannungsabfall in den Arbeitswicklungen des Magnetverstärkers oder im Stromrichtertransformator bzw. die Netzspannungs- änderung kompensiert werden. Dadurch ändert sich die Kurvenform der Ausgangsspannung und damit das Verhältnis zwischen derem Effektivwert und dem, etwa als Istwert für eine Regelung herangezogenen, arithmetischen Mittelwert.
Die Erfindung ermöglicht auf einfache Weise die Gewinnung eines Messstromes oder einer Messspannung mit einem zeitlichen Mittelwert, der jedoch dem Effektivwert der Ausgangsspannung des Magnetverstärkers oder Stromrichters, weitgehend unabhängig von Belastungs- und Netzspannungsschwankungen, zumindest abschnittsweise mit hoher Genauigkeit durch eine eindeutige lineare Funktion zugeordnet ist.
Erfindungsgemäss ist ein Messgerät für den Messstrom oder ein Messwiderstand, an dem die Messspannung abgegriffen wird, mit einem parallel geschalteten Kondensator allenfalls über eine Gleichrichteranordnung an den Ausgang des Magnetverstärkers oder des Stromrichters angeschlossen,
EMI1.1
Grundschwingung des Messstromes oder der Messspannung. Die angegebene Bemessung der Zeitkonstante ergibt eine sehr gute Annäherung des Mittelwertes an den Effektivwert für einen relativ breiten Bereich des Aussteuerungswinkels etwa in der Mitte des gesamten Aussteuerungsbereiches.
Wird eine
<Desc/Clms Page number 2>
Annäherung in andern Bereichen bevorzugt, so ist eine entsprechende Abänderung der angegebenen Bemessung vorzunehmen, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird, denn für diese ist bloss die Erkenntnis wesentlich, dass mit Hilfe eines dem Messgerät oder dem Messwiderstand parallelgeschalteten Kondensators überhaupt eine Annäherung des Verlaufes des Mittelwertes der
EMI2.1
Diese Annäherung kommt dadurch zustande, dass durch den in jeder stromführenden Halbwelle auf den Spitzenwert der Spannung aufgeladenen und sich dann mit einer bestimmten Zeitkonstanten wieder entladenden Kondensator Spitzenwerte der Messspannung oder des Messstromes ähnlich bevorzugt werden, wie bei der Bildung des Effektivwertes etwa in einem Dreheiseninstrument, bei dem, bedingt durch die dem Quadrat des Messstromes proportionale Ausschlagabhängigkeit ebenfalls eine Bevorzugung von Spitzenwerten im Messergebnis auftritt.
Eine praktisch mit Erfolg erprobte Messanordnung ergab bei einer Frequenz von 50 Hz und bei einer Verwendung eines Messgerätes mit einem Innenwiderstand von 600 kOhm sowie eines Kondensators mit einer Kapazität von 4700 pF die gewünschte Annäherung des Mittelwertes der Messspannung an den Effektivwert. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine Zeitkonstante von 2,82. 13sec und eine Kreisfrequenz von 314 sec-l und somit ein Produkt dieser beiden Werte von 0, 888.
An Hand der Zeichnungen sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und Einzelheiten derselben erläutert :
Nach der Ausführung in Fig. l ergibt sich für eine Messanordnung folgender Aufbau :
An eine Wechselspannungsquelle ist ein spannungssteuernder Magnetverstärker --1-angeschlossen, der eine Steuerwicklung--2-besitzt und der ausgangsseitig eine Gleichrichteranordnung --3-- in Brückenschaltung aufweist. An den Ausgang-4, 5- des
EMI2.2
ein Kondensator--13--und zur Anzeige des erfindungsgemässen dem Effektivwert der Ausgangsspannung linear zugeordneten Messwertes ein weiteres Drehspulgerät --14-- in Parallelschaltung liegen.
Die bei der Entladung des Kondensators--13--von der Gleichrichteranordnung--10-ausgeübte Entkopplungsfunktion könnte bei genügend hochohmigen Verbrauchern--6, 7- auch von diesen übernommen werden. In diesem Fall wird die Gleichrichteranordnung entbehrlich, da dann die
EMI2.3
so wird man dagegen stets die in Fig. l dargestellte Gleichrichteranordnung --10-- vorsehen müssen, um die für den Messkreis erforderliche Gleichspannung zu erzeugen.
In der Fig. 2 sind in Schaulinienform die an den Messgeräten-9 und 14-angezeigten Werte in Abhängigkeit vom Effektivwert Ueff der an den Klemmen-4, 5- des Magnetverstärkers --1-auftretenden Ausgangsspannung dargestellt ; mit UmL und UmO sind die mit dem Messgerät --9-gemessenen Mittelwerte der Ausgangsspannung bei angeschlossener Last --7-- bzw, bei Leerlaufbetrieb bezeichnet. Die Kurven UL und Uo beziehen sich auf die mit dem Messgerät --14-gemessenen Spannungen bei Last bzw. Leerlauf.
Bei angeschlossenem Verbraucher-7-zeigt die Kennlinie UmL, dargestellt als glatter Linienzug, gegenüber der strichliert gezeichneten Kennlinie UmO einen stark abweichenden und überdies stark gekrümmten Verlauf ; bei maximaler Aussteuerung des Magnetverstärkers--l--ist der arithmetische Mittelwert UmO bei angeschlossenem Verbraucher --7-- um etwa 17% geringer gegenüber demjenigen Wert, der sich bei Leerlaufbetrieb des Magentverstärkers --1-- ergibt.
Dagegen zeigen die Schaulinien der beiden Messspannungen Uo und UL, die den Effektivwerten der zu messenden Wechselgrössen weitgehend linear zugeordnet sind und die sich am Messgerät --14-einstellen, untereinander nur eine geringe Abweichung, die, auf den Endwert bezogen, etwa 2 % beträgt.
Der Kurvenverlauf UL, der mit einer glatt durchgezogenen Linie dargestellt ist, ist, abgesehen von einer geringen Krümmung im unteren Bereich, geradlinig.
<Desc/Clms Page number 3>
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Schaltungselemente zur Umformung von Effektivwerten in Gleichstromwerte folgende Werte auf : der Kondensator-13besitzt eine Kapazität von 4700 pF und der Innenwiderstand des Drehspulspannungsmessers-14-beträgt 600 kOhm.
Die erfindungsgemässe Anordnung kann auch als Messglied innerhalb eines Reglers zur Regelung einer Ausgangsgrösse eines Magnetverstärkers oder eines Stromrichters Verwendung finden. In diesem Fall ist in der in Fig. l dargestellten Schaltung das Messgerät durch einen Messwiderstand zu ersetzen, dessen Spannung abgegriffen wird und als Messgrösse in den Regler eingeführt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Gewinnung eines Messstromes oder einer Messspannung mit einem zeitlichen Mittelwert, der dem Effektivwert des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung eines
EMI3.1
Messgerät (14) für den Messstrom oder ein Messwiderstand, an dem die Messspannung abgegriffen wird, mit einem parallelgeschalteten Kondensator (13), allenfalls über eine Gleichrichteranordnung (10), an den Ausgang (4, 5) des Magnetverstärkers (1) oder Stromrichters angeschlossen ist, wobei die Kapazität des Kondensators (13) mit dem Widerstandswert des Messgerätes (14) bzw. des Messwiderstandes eine Zeitkonstante ergibt, die etwa gleich ist dem Reziprokwert der Kreisfrequenz der Grundschwingung des Messstromes oder der Messspannung.
EMI3.2