DE10117643B4 - Verfahren zur Ermittlung der Größe einer Netzeingangsspannung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Ermittlung der Größe einer Netzeingangsspannung in einer Schaltungsanordnung, in der diese zur Speisung einer elektrischen Last (R_{L 1}) unter Verwendung eines Netzteiltransformators (T) in eine Kleinspannung umgewandelt wird, durch Messung der sekundärseitigen Transformatorausgangsspannung (U_{Se k}) und des sekundärseitigen Transformatorausgangsstroms (I_{Se k}), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte,
– Messen der sekundärseitigen Transformatorausgangsspannung (U_{se k 1}) und des sekundärseitigen Transformatorausgangsstroms (I_{se k 1}) bei Speisung eines ersten beliebigen Lastwiderstandes (R_{L 1});
– Zuschalten eines Verbrauchers (R_{L 2}) durch eine Auswerteschaltung (AS);
– Ermitteln des Innenwiderstandes (R_i) des Netzteiltransformators (T) aus dem Quotienten der durch das Zuschalten des Verbrauchers (R_{L 2}) hervorgerufenen sekundärseitigen Spannungs- und Stromänderung (ΔU_{Se k},ΔI_{Se k}) nach der Formel

durch die Auswerteschaltung (AS).

Description

• Verfahren zur Ermittlung der Größe einer Netzeingangsspannung
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Größe einer Netzeingangsspannung in einer Schaltungsanordnung, in der diese zur Speisung einer elektrischen Last unter Verwendung eines Netzteiltransformators in eine Kleinspannung umgewandelt wird, durch Messung der sekundärseitigen Transformatorausgangsspannung und des sekundärseitigen Transformatorausgangsstroms.
• Bei Geräten, in denen mindestens ein Teil der elektrischen Verbraucher mit einer geregelten oder gesteuerten Netzspannung betrieben wird, ist es wünschenswert, die Größe der Netzspannung (Maximalwert oder Effektivwert) zu kennen. Bei solchen Geräten ist es allgemein bekannt, zur Regelung oder Steuerung Stellelemente (Relais', Thyristoren ...) zu verwenden und diese durch Gleichspannungen anzusteuern. Dies kann beispielsweise in einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfolgen. Neben den Stellelementen können in einer solchen Schaltungsanordnung andere elektrische Lasten mit Kleinspannung betrieben werden.
• Aus der DE 195 11 255 A1 ist eine elektrostatische Sprühbeschichtungseinrichtung bekannt, bei der eine elektrische Steuerschaltung zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Spannung an einer Hochspannungselektrode den tatsächlichen Istwert dieser Spannung ermittelt. Hierzu wird der Spannungsabfall am Innenwiderstand einer Spannungstransformationsschaltung ermittelt, wobei von einem konstanten Innenwiderstand ausgegangen wird.
• Wird der Effektivwert einer Netzspannung (U_{Ne tz}) aus dem Effektivwert der sekundärseitigen Wechselspannung (U_Sek) bei bekanntem Übertragungsfaktor (ü) eines Netzteiltransformators berechnet, so ist zu berücksichtigen, dass die Messung von U_{Se k} aus folgenden Gründen sehr ungenau ist:
• Betrachtet man den Transformator sekundärseitig als Spannungsquelle mit einem immer vorhandenen Innenwiderstand R_i, so errechnen sich die Effektivwerte der Ausgangsspannung USek (UNetz⋅ü) – (ISek⋅Ri) (1.1)
• I_{Se k} = Strom in der Sekundärwicklung des Netzteiltransformators; das ergibt aufgelöst nach U_{ne tz} UNetz = (USek + ISek⋅Ri)/ü (1.2)
• In der Praxis verursacht der schwankende Innenwiderstand des Transformators aufgrund von schwankenden Wicklungstemperaturen und Exemplarstreuungen Messfehler von ca. 20%.
• Bedingt durch diesen Messfehler würde man völlig unbrauchbare Ergebnisse erhalten, wenn man mit Hilfe des Netzspannungswertes eine elektrische Heizleistung ermitteln wollte, da sich diese in Abhängigkeit von der Netzspannung quadratisch ändert.
• Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Verfahren zur Ermittlung der Größe einer Netzeingangsspannung der eingangs genannten Art zu offenbaren, welches genau arbeitet und Berechnungsfehler durch mögliche Schwankungen des Innenwiderstandes des Netzteiltransformators eliminiert.
• Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Bei der dargestellten Schaltungsanordnung wird die eingangsseitige Netzspannung U_Netz durch einen Netzteiltransformator (T) in eine sinusförmige Klein-Wechselspannung transformiert. Die so erzeugte Spannung U_{se k} speist einen Lastwiderstand R_L1. Sie wird mit einem Spannungsmesser ermittelt und das Messergebnis als U_{Se k 1} einer in einer Mikroprozessor-Steuerung integrierten Auswerteschaltung zugeführt. Außerdem wird der dabei fließende sekundärseitige Ausgangsstrom I_{Se k} mit einem Strommessgerät ermittelt und das Messergebnis als I_{Se k 1} ebenfalls der Auswerteschaltung zugeführt.
• Anschließend wird durch die Auswerteschaltung (AS) eine Laständerung erzeugt, beispielsweise durch das Hinzuschalten eines parallel zu R_L1 angeordneten Lastwiderstands R_{L 2}. Hierzu schließt die Auswerteschaltung (AS) den Schalter S. Danach wird erneut die Spannung U_Sek und der sekundärseitige Ausgangsstrom I_{Se k} gemessen. Diese Messergebnisse werden als U_sek2 und I_Sek2 der Auswerteschaltung (AS) zugeführt. Diese bestimmt nun den Innenwiderstand R_i der Sekundärwicklung aus dem Quotienten der durch die Laständerung hervorgerufenen sekundärseitigen Spannungs- und Stromänderun

  

  und berechnet hieraus mit Gleichung 1.2 den Effektivwert der Netzspannung U_{Ne t z}.
• Um die Ermittlung messtechnisch zu vereinfachen, lässt sich der Innenwiderstand R_i mit dem gleichen Verfahren auch durch die gleiche definierte Stromänderung mit Hilfe der vorhandenen gleichgerichteten unstabilisierten Spannung ermitteln.

Claims (1)

1. Verfahren zur Ermittlung der Größe einer Netzeingangsspannung in einer Schaltungsanordnung, in der diese zur Speisung einer elektrischen Last (R_{L 1}) unter Verwendung eines Netzteiltransformators (T) in eine Kleinspannung umgewandelt wird, durch Messung der sekundärseitigen Transformatorausgangsspannung (U_{Se k}) und des sekundärseitigen Transformatorausgangsstroms (I_{Se k}), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte, – Messen der sekundärseitigen Transformatorausgangsspannung (U_{se k 1}) und des sekundärseitigen Transformatorausgangsstroms (I_{se k 1}) bei Speisung eines ersten beliebigen Lastwiderstandes (R_{L 1}); – Zuschalten eines Verbrauchers (R_{L 2}) durch eine Auswerteschaltung (AS); – Ermitteln des Innenwiderstandes (R_i) des Netzteiltransformators (T) aus dem Quotienten der durch das Zuschalten des Verbrauchers (R_{L 2}) hervorgerufenen sekundärseitigen Spannungs- und Stromänderung (ΔU_{Se k}, ΔI_{Se k}) nach der Formel

   

   durch die Auswerteschaltung (AS).