Schaltungsanordnung, in der aus der Phasendifferenz zwischen zwei Wechselspannungen ein Gleichstrom abgeleitet wird.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, in der aus der Phasendifferenz zwischen zwei Wechselspannungen mit verschieden grossen Amplituden ein Gleichstrom abgeleitet wird. Sie kann als Wechselstrom- brückenschaltung mit Nullanzeiger ausgebildet sein, wobei die Richtung des Gleichstromes anzeigt, nach welcher Seite hin das Gleichgewicht der Brückenschaltung gestört ist.
Die Schaltanordnung nach der Erfindung enthält zwei entgegengesetzt in Reihe geschaltete Gleichrichter, wobei die Wechselspannung mit der grösseren Amplitude (Ver gleichswechs elspannung genannt) einem der Gleichrichter und die andere Wechselspannung (Messwechselspannung genannt) der Reihenschaltung der Gleichrichter zugeführt ist, und der Gleichstromausgangskreis parallel zu der Reihenschaltung der Gleichrichter liegt.
Zur Erzeugung eines Gleichstromes, dessen Richtung bei einer Veränderung der Pha sendifferenz um 1800 zwischen der Ver gleichs und der Messwechselspannung um kehrt, können zwei parallel gelegte Reihen schaltungen von Gleichrichtern mit einem ge meinsamen Ausgangskreis verwendet werden, wobei die Reihenschaltungen entgegengesetzt in bezug auf den Ausgangskreis geschaltet sind, und die Vergleichswechselspannungen den betreffenden Gleichrichtern im Gegen takt zugeführt werden.
An Eand der Figuren der beiliegenden
Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Schaltungsanordnung nach der Erfindung zäher erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen zwei Schaltnngen mit je einem Gleichrichterpaar.
Fig. 3 und 4 zeigen Spannungs diagramme. an denen die Wirkungsweise der Schaltungen nach Fig. 1 und 2 erläutert wird.
Fig. 5 zeigt ein als Wechselstrom - brückenschaltung ausgebildetes Ausführungs beispiel mit zwei Gleichrichterpaaren und
Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Amplitude der Messwechselspannung und dem infolgedessen auftretenden Höchstaus gangsgleichstrom für die Schaltung nach Fig. 5.
In Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 zwei entgegengesetzt in Reihe geschaltete Gleichrichter, die Zweipolröhren sind. Zwischen Kathode und Anode des Gleichrichters 1 ist die Reihenschaltung eines Strombegrenzungswiderstandes 3 und der Sekundärwicklung 4 eines Transformators 5 eingeschaltet, dessen Primärwicklung über Eingangsklemmen 6 die Vergleichswechselspaunung ev zugeführt wird. Die Messwechselspannung ern wird den Eingangsklemmen 7 und so über einen Trennkondensator 8 der Reihenschaltung der Gleichrichter 1, 2 zugeführt. Parallel zu der Reihenschaltung der Gleichrichter 1, 2 liegt ein Gleichstromausgangskreis mit einem Gleichstrommesser 9 und einem Vorschaltwiderstand 10.
Liegt zwischen der an den Gleichrichter 1 gelegten Vergleichsspannung und der an die Reihenschaltung der Gleichrichter gelegten Messspannung keine Phasendifferenz vor und weist im übrigen die Vergleichsspannung eine grössere Amplitude als die Messwechselspannung auf, so tritt im Ausgangskreis kein Strom auf. Liegt eine Phasenverschiebung zwischen den beiden zugeführten Wechselspannungen vor, so wird der Ausgangskreis in der mit einem Pfeile bezeichneten Richtung von einem Gleichstrom i6 durchflossen, dessen Grösse von der Phasenverschiebung ab hängig ist und einen je Höchstwert bei einer Phasenverschiebung von 1800 zwischen den zugeführten Wechselspannungen aufweist.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung wird an Hand der in den Fig. 3a, b, c dargestellten Spannungs diagramme er- läutert.
Ein Gleichstrom im Ausgangskreis kann in der dargestellten Schaltungsanordnung ausschliesslich den Gleichrichter 2 durchflie ssen und tritt somit nur auf, wenn das Potential der Anode des Gleichrichters 2 oder des Punktes B das Potential der Kathode des Gleichrichters 2 oder des Punktes A über , steigt. Weist die Vergleichsspannung den mit ev im Zeitdiagramm der Fig. 3a angedeuteten sinusförmigen Verlauf auf, so wird während der ersten Halbwelle der Sinuskurve weder der Gleichrichter 1 noch der Gleichrichter 2 von Strom durchflossen, so dass das Potential des Punktes A während dieser Zeit dem vom Augenblickswert der : Kurve eV gegebenen Wert entspricht, wie dies in Fig. 3a mit einer starken Linie PA bezeichnet ist.
Während der zweiten Halbwelle der Sinuskurve ev ist der Gleichrichter 1 leitend, so dass zwischen der Anode e und Kathode die- ses Gleichrichters praktisch keine Potentialdifferenz herrscht. Während dieser Zeit entspricht das Potential des Punktes A somit nahezu dem Potential der Anode des Gleichrichters 1 oder aber dem Erdpotential, wie dies durch PA in Fig. 3a bezeichnet ist.
Das Potential des Punktes B in bezug auf Erde wird durch die der Reihenschaltung der Gleichrichter zugeführte Messwechselspan- nung ern bedingt. Der zeitliche Verlauf des Potentials des Punktes B entspricht somit der Messwechselspannung em.
Wie aus Fig. 3a ersichtlich, ist, wenn Vergleichs- und Messwechselspannung in Phase sind. das Potential des Punktes B stets geringer als das des Punktes A und stets ist somit ;g = 0.
Steht jedoch zwischen Vergleichs- und Messspannung eine Phasendifferenz von 900 (Fig. 3b), so tritt während der dem in Figur schraffierten Teil entsprechenden Zeit ein Ausgangsstrom auf. Bei einer Phasendifferenz von 1800 zwischen den Spannungen (Fig. 3c) tritt während der ganzen zweiten Halbwelle der Vergleichsspannung ein Ausgangsstrom auf, so dass dann der mittlere Ausgangsstrom am grössten ist. Bei Phasenverschiebungen grösser als 1800 nimmt der Mittelwert des Ausgangsstromes wieder ab, bis bei einer Phasendifferenz von 360 wiederum stets ?g=O ist.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 sind die Kathoden der Gleichrichter miteinander verbunden; jedoch können ebenfalls die Anoden miteinander verbunden sein, wie bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2, in der entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind.
11 und 12 sind die Gleichrichter, während die A und B in Fig. 1 entsprechenden Punkte mit C bezw. D bezeichnet sind.
Die zu Fig. 2 gehörigen Fig. 4a, b, c entsprechen den zur Fig. 1 gehörigen Fig. 3a, b, c; jedoch wurde bei Fig. 2 angenommen, dass die Vergleichsspannung in Gegenphase zu der in Fig. 1 ist.
Das Auftreten eines Stromes ig im Ausgangskreis ist in den Fig. 4a, b, c wiederum durch Schraffierung bezeichnet. Jedoch ist jetzt der Strom entgegengesetzt gerichtet zu demjenigen bei der Schaltung nach Fig. 1.
Im übrigen werden diese Figuren nach dem vorstehend Erörterten für sich selbst sprechen. Beide Schaltungen sind praktisch frequenzunabhängig und ein weiterer Vorteil liegt darin, dass bei sinusförmiger Messspannung der Ausgangsstrom ig praktisch linear mit der Amplitude der Messwechselspannung zunimmt.
Durch geeignetes Zusammenfügen der Schaltungsanordnungen nach Fig. 1 und 2 ergibt sich eine Schaltungsanordnung, bei der sich die Richtung des Ausgangsstroms bei einer Phasendifferenzänderung von 1800 ändert. Die so entstandene Schaltungsanord- nung eignet sich daher besonders gut zum polaren Anzeigen einer Gleichgewichtsstörung bei einer Wechselstrombrückenschaltung.
Eine solche Wechselstrombrückenschaltung ist in Fig. 5 dargestellt, in der entsprechende Teile wiederum mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Diese Schaltungsanordnung entsteht dadurch, dass bei den Schaltungen nach Fig. 1 und 2 die geerdeten Punkte miteinander verbunden werden. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, sind die Messwechselspannungen bei beiden Schaltungen in Phase; daher können auch die Punkte B und D direkt verbunden werden, so dass nur ein Ausgangs kreis und ein Satz von Eingangsklemmen 7 für die Messwechselspannung benötigt wird.
Die den Röhren 1 und 11 zugeführten Vdergleichsspannungen sollen gemäss den Fig. 3 und 4 gegenphasig sein. Die gegenphasigen Vergleichs spannungen, die selbstverständlich verschiedentlich erzeugt werden können, werden einer Gegentaktwicklung 4' des Transformators 5' entnommen. Die Vergleichsspannung wird direkt dem an der Stelle 6 anzuschliessenden Starkstromnetz entnommen. Die den l < : Klemmen 7 zugeführte Messwechselspannung wird von der Spannung an der Messdiagonale einer Wechsel strombrückenschaltung 13 gebildet, die mittels einer an Transformator 5' angebrachten Sekundärwicklung 14 gespeist wird.
Ist die Brückenschaltung im Gleichgewicht, so hat die der Messdiagonale entnommene Wechselspannung den Nullwert und da die Grösse des Ausgangsstroms der Schaltung und die Amplitude der Messwechselspannung bei gegebener Vergleichsspannung auf die in Fig. 6 dargestellte Weise linear zusam- menhängen, tritt in diesem Fall gleichzeitig kein Ausgangsstrom oder Ausschlag des Gleichstrominstrumentes 9 auf.
Ist das Brückengleichgewicht nach der einen Seite hin gestört, so gelten z. B. die in den Fig. 3a und 4a dargestellten Kurven für die Reihenschaltungen 1, 2 bezw. 11, 12 und es fliesst ein Ausgangsstrom in der mit einem Pfeil in Fig. 5 bezeichneten Richtung.
Ist hingegen das Gleichgewicht der Brükkenschaltung nach der andern Seite hin gestört, so gelten die in den Fig. 3c und 4e dargestellten Beziehungen, so dass ein der Pfeilrichtung in Fig. 5 entgegengesetzt fliessenden Ausgangsstrom entsteht und das für Nullanzeige verwendete Instrument 9 nach der andern Seite ausschlägt als im vorherigen Falle. Auf diese Weise wird eine Gleich gewichtsstörung der Brückenschaltung polar angezeigt; gewünschtenfalls kann hierbei ohne weiteres zwecks Erhöhung der Anzeigeempfindlichkeit die der Messdiagonale der Brückenschaltung entnommene Spannung verstärkt werden, bevor sie den Klemmen 7 zugeführt wird.
Schliesslich ist zu bemerken, dass die e Form der Spannungskurven für die Vergleichsund Messwechselspannungen verhältnismässig gleichgültig ist; besonders bei der Anwendung einer Verstärkung der Messwechselspan- nung, wie vorstehend angeführt, kann sich dieser Vorzug geltend machen.
PÄiENTAN8PRTTCH:
Schaltungsanordnung, in der aus der Phasendifferenz zwischen zwei Wechselspannungen mit verschieden grossen Amplituden ein Gleichstrom abgeleitet wird, gekennzeichnet durch zwei entgegengesetzt in Reihe geschaltete Gleichrichter, wobei die Wechselspannung mit der grösseren Amplitude (Ver gIeichswechselspannung) einem der Gleichrichter und die andern Wechselspannung (Mbsswechs elspannung) der Reihenschaltung der Gleichrichter zugeführt sind, und der Gleichstromausgangskreis parallel zu der Reihenschaltung der Gleichrichter geschaltet ist.
UNTERBNSPRVCHE :
1. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver gleichswechselspannung über einen Strombegrenzungswiderstand dem Gleichrichter zu geführt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, bei der sich die Richtung des Gleichstroms bei einer Veränderung der Phasendifferenz um 1800 umkehrt, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei parallel gelegte Reihenschaltungen von Gleichrichtern mit einem gemeinsamen Ausgangskreis enthält, wobei die Reihenschaltungen entgegengesetzt in bezug auf den Ausgangskreis geschaltet sind und die Vergleichswechselspannungen den betreffenden Gleichrichtern im Gegentakt zugeführt sind.
3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, ausgebildet als Wechselstrombrückenschaltung mit Nullanzeiger, dadurch gekennzeichnet, dass der Nullanzeiger von dem im ge meint atmen Ausgangskreis fliessenden Gleichstrom gesteuert wird, und die Vergleichswechselspannungen von mit der Speisespannung der Brückenschaltung in Phase bezw. in Gegenphase befindlichen Spannungen gebildet sind und die Messwediselspannung der Messdiagonale der Brückenschaltung entnommen ist.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
Circuit arrangement in which a direct current is derived from the phase difference between two alternating voltages.
The invention relates to a circuit arrangement in which a direct current is derived from the phase difference between two alternating voltages with different amplitudes. It can be designed as an alternating current bridge circuit with a zero indicator, the direction of the direct current indicating the direction towards which the balance of the bridge circuit is disturbed.
The switching arrangement according to the invention contains two oppositely connected rectifiers in series, the alternating voltage with the greater amplitude (called comparative alternating voltage) to one of the rectifiers and the other alternating voltage (called measuring alternating voltage) is fed to the series circuit of the rectifiers, and the direct current output circuit is fed in parallel to the Series connection of the rectifiers is.
To generate a direct current, the direction of which is reversed when the phase difference changes by 1800 between the comparison and the measuring alternating voltage, two parallel series circuits of rectifiers with a common output circuit can be used, the series connections being opposite in relation to the output circuit are switched, and the comparison AC voltages are fed to the relevant rectifiers in counter-clock.
At the end of the figures of the enclosed
Three exemplary embodiments of the circuit arrangement according to the invention are explained in greater detail in the drawing.
Fig. 1 and 2 show two Schaltngen each with a rectifier pair.
Fig. 3 and 4 show voltage diagrams. on which the operation of the circuits according to FIGS. 1 and 2 is explained.
5 shows an embodiment embodied as an alternating current bridge circuit with two rectifier pairs and
FIG. 6 shows the relationship between the amplitude of the measuring AC voltage and the maximum output direct current that occurs as a result for the circuit according to FIG. 5.
In Fig. 1, 1 and 2 denote two oppositely connected in series rectifiers which are two-pole tubes. The series connection of a current limiting resistor 3 and the secondary winding 4 of a transformer 5 is connected between the cathode and anode of the rectifier 1, the primary winding of which is supplied with the comparison alternating voltage ev via input terminals 6. The measuring alternating voltage ern is fed to the input terminals 7 and thus to the series circuit of the rectifiers 1, 2 via an isolating capacitor 8. A direct current output circuit with a direct current meter 9 and a series resistor 10 is located parallel to the series connection of the rectifiers 1, 2.
If there is no phase difference between the comparison voltage applied to the rectifier 1 and the measurement voltage applied to the series circuit of rectifiers, and if the comparison voltage has a greater amplitude than the AC measurement voltage, then no current occurs in the output circuit. If there is a phase shift between the two AC voltages supplied, a direct current i6 flows through the output circuit in the direction indicated by an arrow, the magnitude of which depends on the phase shift and has a maximum value for a phase shift of 1800 between the alternating voltages supplied.
The mode of operation of the circuit arrangement is explained with reference to the voltage diagrams shown in FIGS. 3a, b, c.
In the circuit arrangement shown, a direct current in the output circuit can only flow through the rectifier 2 and thus only occurs when the potential of the anode of the rectifier 2 or point B exceeds the potential of the cathode of the rectifier 2 or point A. If the comparison voltage has the sinusoidal curve indicated by ev in the time diagram of FIG. 3a, then neither rectifier 1 nor rectifier 2 is traversed by current during the first half-wave of the sinusoidal curve, so that the potential of point A during this time corresponds to that of the instantaneous value corresponds to the value given by curve eV, as indicated in FIG. 3a by a strong line PA.
During the second half-wave of the sinusoidal curve ev, the rectifier 1 is conductive, so that there is practically no potential difference between the anode e and cathode of this rectifier. During this time the potential of the point A thus corresponds almost to the potential of the anode of the rectifier 1 or else to the earth potential, as indicated by PA in FIG. 3a.
The potential of point B with respect to earth is determined by the measuring alternating voltage ern supplied to the series connection of the rectifiers. The time course of the potential of point B thus corresponds to the measuring alternating voltage em.
As can be seen from FIG. 3a, it is when the comparison and measurement AC voltages are in phase. the potential of point B is always lower than that of point A and is therefore always; g = 0.
If, however, there is a phase difference of 900 between the comparison voltage and the measurement voltage (FIG. 3b), an output current occurs during the time corresponding to the part hatched in FIG. With a phase difference of 1800 between the voltages (FIG. 3c), an output current occurs during the entire second half cycle of the comparison voltage, so that the mean output current is then the greatest. In the case of phase shifts greater than 1800, the mean value of the output current decreases again until? G = 0 again with a phase difference of 360.
In the circuit arrangement according to FIG. 1, the cathodes of the rectifiers are connected to one another; however, the anodes can also be connected to one another, as in the circuit arrangement according to FIG. 2, in which corresponding parts are designated by the same reference numerals as in FIG.
11 and 12 are the rectifiers, while the A and B in Fig. 1 corresponding points with C respectively. D are designated.
FIGS. 4a, b, c associated with FIG. 2 correspond to FIGS. 3a, b, c associated with FIG. 1; however, it was assumed in FIG. 2 that the comparison voltage is in phase opposition to that in FIG.
The occurrence of a current ig in the output circuit is again indicated by hatching in FIGS. 4a, b, c. However, the current is now directed opposite to that in the circuit according to FIG. 1.
Otherwise, after what has been discussed above, these figures will speak for themselves. Both circuits are practically frequency-independent and a further advantage is that with a sinusoidal measurement voltage, the output current ig increases practically linearly with the amplitude of the measurement AC voltage.
By suitably combining the circuit arrangements according to FIGS. 1 and 2, a circuit arrangement results in which the direction of the output current changes with a phase difference change of 1800. The circuit arrangement created in this way is therefore particularly well suited for the polar display of an equilibrium disorder in an AC bridge circuit.
Such an AC bridge circuit is shown in FIG. 5, in which corresponding parts are again designated by the same reference numerals.
This circuit arrangement results from the fact that in the circuits according to FIGS. 1 and 2 the grounded points are connected to one another. As can be seen from FIGS. 3 and 4, the measuring alternating voltages are in phase in both circuits; therefore points B and D can also be connected directly, so that only one output circuit and one set of input terminals 7 are required for the measuring AC voltage.
The DC voltages supplied to the tubes 1 and 11 should be in phase opposition according to FIGS. The antiphase comparison voltages, which of course can be generated differently, are taken from a push-pull winding 4 'of the transformer 5'. The comparison voltage is taken directly from the power network to be connected at point 6. The measurement AC voltage supplied to the terminals 7 is formed by the voltage on the measurement diagonal of an AC bridge circuit 13 which is fed by means of a secondary winding 14 attached to transformer 5 '.
If the bridge circuit is in equilibrium, the AC voltage taken from the measurement diagonal has zero value and since the magnitude of the output current of the circuit and the amplitude of the measurement AC voltage are linearly related for a given comparison voltage in the manner shown in FIG Output current or deflection of the direct current instrument 9.
If the bridge equilibrium is disturbed on one side, then z. B. the curves shown in Figs. 3a and 4a for the series connections 1, 2 respectively. 11, 12 and an output current flows in the direction indicated by an arrow in FIG.
If, on the other hand, the balance of the bridge circuit is disturbed on the other side, the relationships shown in FIGS. 3c and 4e apply, so that an output current flows in the opposite direction to the direction of the arrow in FIG. 5 and the instrument 9 used for zero display on the other side than in the previous case. In this way, an equilibrium disorder of the bridge circuit is displayed polar; If desired, the voltage taken from the measuring diagonal of the bridge circuit can easily be amplified in order to increase the display sensitivity before it is fed to the terminals 7.
Finally, it should be noted that the shape of the voltage curves for the comparison and measurement AC voltages is relatively unimportant; This advantage can be asserted especially when using an amplification of the measurement alternating voltage, as stated above.
PÄiENTAN8PRTTCH:
Circuit arrangement in which a direct current is derived from the phase difference between two alternating voltages with different amplitudes, characterized by two rectifiers connected in opposite directions in series, the alternating voltage with the greater amplitude (comparative alternating voltage) being one of the rectifiers and the other alternating voltage (alternating voltage) are fed to the series circuit of the rectifiers, and the direct current output circuit is connected in parallel with the series circuit of the rectifiers.
INTERVIEW:
1. Circuit arrangement according to claim, characterized in that the comparative AC voltage is fed to the rectifier via a current limiting resistor.
2. Circuit arrangement according to claim and dependent claim 1, in which the direction of the direct current is reversed when the phase difference changes by 1800, characterized in that it contains two parallel series connections of rectifiers with a common output circuit, the series connections being opposite with respect to the Output circuit are connected and the comparison AC voltages are fed to the relevant rectifiers in push-pull.
3. Circuit arrangement according to claim and the dependent claims 1 and 2, designed as an alternating current bridge circuit with zero indicator, characterized in that the zero indicator is controlled by the direct current flowing in the meant breathing output circuit, and the comparison AC voltages from BEZW with the supply voltage of the bridge circuit. voltages in antiphase are formed and the Messwedisel voltage is taken from the measurement diagonal of the bridge circuit.
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.