DE1288191B

DE1288191B - Circuit arrangement for converting an electrical alternating current power value into a pulse current mean value

Info

Publication number: DE1288191B
Application number: DE1966K0060268
Authority: DE
Inventors: Benik Vladimir L; Kizilov Vladimir U
Original assignee: KH POLITEKHN I IM
Current assignee: KH POLITEKHN I IM
Priority date: 1966-09-15
Filing date: 1966-09-15
Publication date: 1969-01-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines elektrischen Wechselstrom-Leistungswertes in einen Impulsstrommittelwert nach dem Prinzip der Impulslängen- und -amplitudenmodulation. The invention relates to a circuit arrangement for converting a electrical alternating current power value into a pulse current mean value according to the Principle of pulse length and amplitude modulation.

Es sind bereits Anordnungen zur Umwandlung elektrischer Leistung in einen Impulsstrommittelwert bekannt, die auf dem Prinzip der Pulsamplitudenmodulation beruhen. Diese Anordnungen enthalten eine Bezugsspannungsquelle, Transformatoren, deren Kerne eine rechteckige Hystereseschleife aufweisen, Transistoren und Spannungs- bzw. Stromgleichrichter. There are already arrangements for converting electrical power into a pulse current mean value, which is based on the principle of pulse amplitude modulation are based. These arrangements include a reference voltage source, transformers, whose cores have a rectangular hysteresis loop, transistors and voltage or current rectifier.

Als Ausgangselement dient bei diesen Anordnungen ein Transistor-Gegentaktschalter, an dessen Emitter-Kollektor-Kreise über zwei gleiche Vorwiderstände eine der Spannung (bzw. dem Strom) des zu überwachenden Kreises proportionale gleichgerichtete Spannung gelegt wird. A transistor push-pull switch is used as the output element in these arrangements. one of the voltage on its emitter-collector circuits via two equal series resistors (or the current) of the circuit to be monitored, rectified voltage proportional is placed.

Eine Spannung (bzw. ein Strom) erscheint am Ausgang dieser Anordnungen nur in denjenigen Zeitabständen, wo der eine Ausgangstransistor leitend und der andere gesperrt ist. In den Zeitabständen, wo beide Ausgangstransistoren entweder gleichzeitig leitend oder gleichzeitig gesperrt sind, liegt keine Spannung (bzw. Strom) am Ausgang. A voltage (or a current) appears at the output of these arrangements only in those time intervals when one output transistor is conductive and the one other is blocked. In the time intervals where both output transistors either are conductive or blocked at the same time, there is no voltage (resp. Current) at the output.

Die Transistoren werden durch Spannungen gesteuert, die in den Sekundärwicklungen der an die entsprechenden Emitter-Basis-Kreise angeschlossenen Transformatoren mit rechteckiger Hysterese induziert werden. Der Eingangswicklung des einen Translormators wird in der Arbeitsperiode die Summe der Augenblickswerte der Bezugsspannung und der dem Strom (bzw. der Spannung) des zu überwachenden Kreises proportionalen Spannung zugeführt, während an die Eingangswicklung des anderen Transformators die Differenz dieser Spannungen gelegt wird. Dadurch weisen die Transformatoren in der Arbeitsperiode verschiedene Sättigungswinkel auf, weshalb die Länge der in den Sekundärwicklungen induzierten Spannungsimpulse auch verschieden ist. The transistors are controlled by voltages in the secondary windings of the transformers connected to the corresponding emitter-base circles rectangular hysteresis can be induced. The input winding of a translator the sum of the instantaneous values of the reference voltage and the voltage proportional to the current (or voltage) of the circuit to be monitored while the difference is applied to the input winding of the other transformer this tension is placed. As a result, the transformers exhibit in the working period different saturation angles, which is why the length of the secondary windings induced voltage pulses is also different.

Diese Impulslängendifferenz und somit die Länge der Ausgangsspannungsimpulse ist von der Wirkkomponente des Stromes (bzw. der Spannung) des zu überwachenden Kreises abhängig. This pulse length difference and thus the length of the output voltage pulses depends on the active component of the current (or voltage) of the one to be monitored Circle dependent.

Die Amplitude der Ausgangsspannungsimpulse wird durch die Amplitude der Spannung im Kollektor-Emitter-Kreis der Ausgangstransistoren, d. h. durch die Amplitude der Spannung (bzw. des Stromes) in dem zu überwachenden Kreis bestimmt. Somit ist der Mittelwert der Ausgangsspannung der WirL : leistung des zu überwachenden Kreises proportional. The amplitude of the output voltage pulses is determined by the amplitude the voltage in the collector-emitter circuit of the output transistors, d. H. through the Determines the amplitude of the voltage (or the current) in the circuit to be monitored. Thus, the mean value of the output voltage is the WirL: power of the monitored Circle proportional.

Der Nachteil der bekannten Anordnungen besteht in der Anwendung von zwei Transformatoren, deren eine Rechteckhysterese aufweisende Kerne vollständig gleiche Kennlinien haben müssen, sowie in der Notwendigkeit, die Schaltung durch Vorwiderstände in den Kollektorkreisen des Transistor-Gegentaktschalters zu ergänzen. The disadvantage of the known arrangements is the use of two transformers, the cores of which have a rectangular hysteresis completely Must have the same characteristics, as well as the need to go through the circuit Add series resistors in the collector circuits of the transistor push-pull switch.

Der vorhandene, durch die Koerzilivkraft des Kerns bestimmte Transformatorleerlaufstrom verursacht unvermeidlich einen Meßfehler, der sich bei ungleichen Kennliniender Kernestarkvergrö ßernkann. The existing transformer no-load current determined by the coercive force of the core inevitably causes a measurement error, which occurs with unequal characteristics Core can be greatly enlarged.

Die Anwendung von Vorwiderständen in den Kollektorkreisen des Transistor-Gegentaktschalters vermindert wesentlich die Ausgangsleistung des Wandlers bei gegebener Leistungsaufnahme aus dem zu überwachenden Kreis. The use of series resistors in the collector circuits of the transistor push-pull switch significantly reduces the output power of the converter for a given power consumption from the circle to be monitored.

Darüber hinaus sind solche Einrichtungen kompliziert in der Abstimmung, insbesondere wenn der Phasenfehler des Wandlers kompensiert werden muß. In addition, such facilities are complicated to coordinate, especially if the phase error of the converter has to be compensated.

Diese Nachteile bedingen bei Änderung der die Leistung des zu überwachenden Kreises bestimmenden Größen (Strom, Spannung, Leistungsfaktor) einen Leistungsmeßfehler von über 1%. These disadvantages cause a change in the performance of the monitor to be monitored Circular determining variables (current, voltage, power factor) a power measurement error of over 1%.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1108 318 ist eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Stromes als Produkt zweier Gleich- oder Wechselspannungen bzw. -ströme mittels elektronischer Bauelemente, insbesondere für Elektrizitätszähler, bekannt, bei der ein Ringmodulator verwendet wird, an dessen einem Eingang eine der beiden zu multiplizierenden Gleichspannungen liegt, während an den zweiten Eingang, der durch die Mittelanzapfungen der beiden Spannungsteiler des Ringmodulators gebildet wird, über eine Transistorgegentaktschaltung periodisch eine Gleichspannung konstanter Höhe aus einer Gleichspannungsquelle durchgeschaltet wird, wobei die Schaltdauer und die Polarität von dem Betrag und der Polarität der zweiten der zu multiplizierenden Gleichspannung abhängen. A circuit arrangement is from the German Auslegeschrift 1108 318 to form a current as the product of two direct or alternating voltages or -currents by means of electronic components, in particular for electricity meters, known, in which a ring modulator is used, at one input one of the two DC voltages to be multiplied, while the second input formed by the center taps of the two voltage dividers of the ring modulator periodically a DC voltage becomes more constant via a transistor push-pull circuit Height is switched through from a DC voltage source, the switching duration and the polarity of the magnitude and polarity of the second of those to be multiplied Depend on DC voltage.

Diese zweite Eingangsgleichspannung steuert die Transistor-Gegentaktschaltung, was nur sehr aufwendig, nämlich unter Zuhilfenahme eines zusätzlichen Generators mit einer Sägezahn-Dreieck- oder dergleichen Spannung möglich ist. This second DC input voltage controls the transistor push-pull circuit, which is very expensive, namely with the help of an additional generator with a sawtooth triangle or the like voltage is possible.

Die das Produkt darstellende Spannung am Ausgang des Modulators weist Impulse auf, deren Frequenz durch den zusätzlichen Generator bestimmt ist, deren Höhe von der einen der zu multiplizierenden Eingangsspannungen und deren Länge von der zweiten der zu multiplizierenden Eingangsspannungen abhängt. The voltage representing the product at the output of the modulator has Pulses whose frequency is determined by the additional generator, whose Height of one of the input voltages to be multiplied and its length of depends on the second of the input voltages to be multiplied.

Diese bekannte Schaltung geht von Gleichspannungen bzw. -strömen aus und ist daher nur dann für Wechselstrom messungen geeignet, wenn die Frequenz der Sägezahnspannung beträchtlich über der Frequenz der zu multiplizierenden Spannungen liegt, da keine Synchronisation zwischen diesen Spannungen erfolgt. This known circuit is based on direct voltages or currents off and is therefore only suitable for AC measurements if the frequency the sawtooth voltage is considerably higher than the frequency of the voltages to be multiplied because there is no synchronization between these voltages.

Darüber hinaus werden alle Spannungen über ohmsche Spannungsteiler zu- oder abgeführt, was zu beträchtlichem Leistungsverbrauch führt. In addition, all voltages are via ohmic voltage dividers supplied or discharged, which leads to considerable power consumption.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine in der Abstimmung einfache Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines elektrischen Wechselstrom-Leistungswertes in einen Impulsstrommittelwert anzugeben, deren Meßfehler bei äußerst geringem Eigenverbrauch unter 0,50/o liegt. The aim of the invention is to eliminate these disadvantages. The invention is therefore based on the object of a circuit arrangement that is simple to tune for converting an electrical alternating current power value into a pulse current mean value the measurement error of which is less than 0.50 / o with extremely low internal consumption.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines elektrischen Wechselstrom-Leistungswertes in einen Impulsstrommittelwert, bei der die Ausgangsspannung einer Bezugsspannungsquelle und eines im Spannungspfad bzw. Strompfad des zu überwachenden Kreises liegenden Gleichrichters (Spannungs- bzw. Stromgleichrichters) ein irn Kreis des Strom- bzw. Spannungsgleichrichters liegendes Schaltelement steuern, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Schalelement ein Schalttransistor direkt im Lastkreis des Strom- bzw. Spannungsgleichrichters liegt und die Ausgänge des Spannungs- bzw. Stromgleichrichters und der Bezugsspannungsquelle derart unmittelbar an der Steuerelektrode des Schalttransistors angeschlossen sind, daß an dieser die Differenz der Spannungen anliegt. This task is in a circuit arrangement for converting a electrical alternating current power value into a pulse current mean value at which the output voltage of a reference voltage source and one in the voltage path or Current path of the circuit to be monitored lying rectifier (voltage resp. Current rectifier) a lying in the circuit of the current or voltage rectifier Control switching element, according to the invention achieved in that as a switching element Switching transistor is located directly in the load circuit of the current or voltage rectifier and the outputs of the voltage or current rectifier and the reference voltage source are so directly connected to the control electrode of the switching transistor, that the difference in voltages is applied to this.

Die Steuerung des Schalttransistors kann also einmal durch die Differenzspannung aus der Bezugsspannung und der Spannungspfadspannung erfolgen, wobei der Transistor im Lastkreis des Stromgleichrichters liegt, andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, den Transistor in den Lastkreis des Spannungsgleichrichters zu legen und mit der Differenzspannung aus der Bezugsspannung und der Strompfadspannung zu steuern. The control of the switching transistor can thus once through the differential voltage from the reference voltage and the voltage path voltage, the transistor is in the load circuit of the power rectifier, but on the other hand there is also the possibility of to put the transistor in the load circuit of the voltage rectifier and with the Control differential voltage from the reference voltage and the current path voltage.

Bei Leistungsmessung an Drehstromnetzen liegen am Eingang des Strom- und des Spannungsgleichrichters vorteilhaft Filter für die Strom- und Spannungskomponenten des Mitsystems. When measuring power on three-phase networks, the input of the current and the voltage rectifier advantageously filters for the current and voltage components of the co-system.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausffihrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig 1 die Schaltung einer Anordnung zur Umwandlung eines elektrischen Leistungswertes eines Einphasenkreises in einen Impulsstrommittelwert mit dem Lastwiderstand im Stromgleichrichterkreis, F i g. 2 dieselbe Schaltung mit dem Lastwiderstand im Spannungsgleichrichterkreis, F i g. 3 die zeitliche Abhängigkeit der in der Anordnung vorkommenden Spannungen und Ströme, F i g. 4 das Schaltbild einer Anordnung zur Umwandlung der elektrischen Leistung eines Dreiphasenkreises in einen Impuisstrommittelwert. The invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments explained in more detail with reference to the drawings. 1 shows the circuit an arrangement for converting an electrical power value of a single-phase circuit into a pulse current mean value with the load resistance in the current rectifier circuit, F i g. 2 the same circuit with the load resistor in the voltage rectifier circuit, F i g. 3 the time dependency of the voltages occurring in the arrangement and currents, F i g. 4 shows the circuit diagram of an arrangement for converting the electrical Power of a three-phase circuit in a pulse current mean value.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, findet als Schaltelement ein Schalttransistor 2 Verwendung. As shown in FIG. 1, there is a switching transistor as the switching element 2 use.

Die Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 2 liegt in Reihe mit einem vom Ausgangsstrom 4 durchflossenen Lastwiderstand 3 im Stromkreis eines Gleichrichters 4. The emitter-collector path of the switching transistor 2 is in series with a load resistor 3 through which the output current 4 flows in the circuit of a Rectifier 4.

Dem Gleichrichter 4 wird die einem Widerstand 5 entnommene Sinusspannung zugeführt. Letzterer liegt im Sekundärwicklungskreis eines Transformators 6 für den zu überwachenden Stromkreis 1. Es ist daher offensichtlich, daß diese Spannung dem Strom des zu überwachenden Kreises 1 proportional ist. The sinusoidal voltage taken from a resistor 5 is fed to the rectifier 4 fed. The latter is in the secondary winding circuit of a transformer 6 for the circuit to be monitored 1. It is therefore obvious that this voltage is proportional to the current of the circuit 1 to be monitored.

Die Steuerung des Emitter-Basis-Kreises des Schalttransistors 2 erfolgt durch die Differenz des Stromes eines Spannungsgleichrichters 7 und des Stromes einer Bezugsspannungsquelle 8, die beide die Kurvenformen des gleichgerichteten sinusförmigen Stromes aufweisen. The emitter-base circuit of the switching transistor 2 is controlled by the difference between the current of a voltage rectifier 7 and the current a reference voltage source 8, both of which are the waveforms of the rectified have sinusoidal current.

Zur Beseitigung der Stromschwebung liegt im Kreis des Spannungsgleichrichters 7 ein aus einem Kondensator 10 und einen Widerstand 11 bestehendes Filter 9. The voltage rectifier is located in the circuit to eliminate the current fluctuation 7 a filter 9 consisting of a capacitor 10 and a resistor 11.

Der Spannungsgleichrichter 7 liegt im Sekundärwicklungskreis eines Spannungstransformators 12 für den zu überwachenden Kreis 1. The voltage rectifier 7 is located in the secondary winding circuit of a Voltage transformer 12 for circuit 1 to be monitored.

Die Bezugsspannungsquelle 8 besteht aus einem die Gleichspannung in eine Rechteckspannung umwandelnden Transistorwandler 13, einem Tiefpaßfilter 14 und einem Gleichrichter 15. Der Transistorwandler 13 wird aus einer stabilisierten Gleichspannungsquelle 16 gespeist und besteht aus zwei Transistoren 17 und 18 und einem Transformator 19. The reference voltage source 8 consists of a DC voltage into a square-wave voltage converting transistor converter 13, a low-pass filter 14 and a rectifier 15. The transistor converter 13 is made from a stabilized DC voltage source 16 is fed and consists of two transistors 17 and 18 and a transformer 19.

Die Steuerung des Emitter-Basis-Kreises des Transistorwandlers 13 erfolgt über einen Steuertransformator 20 und einen Begrenzungswiderstand 21 durch die Spannung der Sekundärwicklung des Spannungstransformators 12. The control of the emitter-base circuit of the transistor converter 13 takes place via a control transformer 20 and a limiting resistor 21 the voltage of the secondary winding of the voltage transformer 12.

Der Transformatorwandler 13 ist so ausgelegt, daß die Transistoren 17 und 18 abwechselnd im Sättigungsbereich und im Sperrbereich arbeiten, sobald die Spannung des zu überwachenden Kreises 1 durch den Nullpunkt geht. Infolgedessen wird in der Sekundärwicklung des Transformators 19 eine Rechteckspannung mit stabiler Amplitude induziert, wobei ihre Grundwelle phasengleich mit der Spannung des zu überwachenden Kreises 1 ist. The transformer converter 13 is designed so that the transistors 17 and 18 work alternately in the saturation range and in the stop range as soon as the voltage of the circuit to be monitored 1 goes through zero. Consequently becomes a square wave voltage with more stable in the secondary winding of the transformer 19 Amplitude induced, its fundamental wave being in phase with the voltage of the to monitoring circuit 1 is.

Ein aus einer Induktivität 22 und Kondensatoren 23 und 24 bestehendes Tiefpaßfilter ist so abgestimmt, daß an seinem Ausgang die Grundwelle der Sekundärwicklungsspannung des Transformators 19 ausgesondert wird, die um den Winkel ff gegenüber der 2 Spannung des zu überwachenden Kreises 1 in der Phase verschoben ist. Die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 14 wird durch einen Gleichrichter 15 gleichgerichtet. Demzufolge fließt im Gleichrichterein im Zweiweg-Gleichrichtungsverfahren gleichgerichteter Sinusstrom mit konstanter Amplitude, der in der Phase gegenüber der Spannung des zu überwachenden Kreises 1 um den Winkel 22 verschoben ist. One consisting of an inductor 22 and capacitors 23 and 24 The low-pass filter is tuned so that the fundamental wave of the secondary winding voltage is at its output of the transformer 19 is separated out by the angle ff compared to the 2 voltage of the monitored circuit 1 is shifted in phase. The output voltage of the low-pass filter 14 is rectified by a rectifier 15. As a result flows more rectified in the rectifier in the two-way rectification process Sine current with constant amplitude, which is in phase with respect to the voltage of the to be monitored circle 1 is shifted by the angle 22.

Im Kreis des Gleichrichters 15 liegt ein Begrenzungswiderstand 25 und die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 2. Die Basis-Emitter-Strecke ist durch eine Schutzdiode 26 überbrückt. Die Schutzdiode 26 verhindert eine Unterbrechung in den Kreisen der Gleichrichter 15 und 7 in den Zeitabständen, wo die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 2 gesperrt ist. A limiting resistor 25 is located in the circuit of the rectifier 15 and the base-emitter path of the switching transistor 2. The base-emitter path is bridged by a protective diode 26. The protective diode 26 prevents an interruption in the circles of the rectifiers 15 and 7 in the time intervals where the base-emitter path of the switching transistor 2 is blocked.

Der Schalttransistor 2 und der Lastwiderstand 3 können an einen von einem Spannungstransformator 12'gespeisten Spannungsgleichrichter 7' gelegt werden (Fig. 2). The switching transistor 2 and the load resistor 3 can be connected to one of voltage rectifier 7 'fed to a voltage transformer 12' (Fig. 2).

In diesem Falle erfolgt die Steuerung des Schalttransistors 2 durch den Differenzstrom der Gleichrichter 4'und 15. In this case, the switching transistor 2 is controlled by the differential current of the rectifiers 4 'and 15.

Der Stromgleichrichter 4' wird über einen Widerstand 5', der im Sekundärkreis eines Stromtransformators 6' des zu überwachenden Kreises 1 liegt, gespeist. The current rectifier 4 'is via a resistor 5' in the secondary circuit a current transformer 6 'of the circuit 1 to be monitored is fed.

Die Wirkungsweise der Anordnung soll nun an Hand der Strom-Zeit- und Spannungs-Zeit-Diagramme erläutert werden. Die der ersten Variante der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 entsprechenden Diagramme zeigt F i g. 3. The mode of operation of the arrangement should now be based on the current-time and voltage-time diagrams are explained. That of the first variant of the circuit arrangement according to FIG. 1 shows corresponding diagrams in FIG. 3.

An der Ordinatenachse dieser Diagramme sind die entsprechenden Strom- und Spannungswerte und an der Abszissenachse die Winkelcot aufgetragen, wobei t die Zeit und to die Kreisfrequenz der Spannung des zu überwachenden Kreises 1 bedeutet. On the ordinate axis of these diagrams are the corresponding current and voltage values and the angle cot plotted on the abscissa axis, where t means the time and to the angular frequency of the voltage of the circuit 1 to be monitored.

Kurve »b« gibt die zeitliche Abhängigkeit des Stromes i und Kurve »a« die zeitliche Abhängigkeit der Spannung u des zu überwachenden Kreises 1 wieder. Als Gleichungen ergeben sich: i= Im sir (<>t-); (1) Um = Um sin (t)t. (2) Dabei bedeuten m bzw. Um die Amplitudenwerte des Stromes bzw. der Spannung des zu überwachenden Kreises 1, q die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung des zu überwachenden Kreises 1. Curve "b" gives the time dependency of the current i and the curve "A" represents the time dependency of the voltage u of the circuit 1 to be monitored. The following equations result: i = Im sir (<> t-); (1) Um = Um sin (t) t. (2) Here, m and Um denote the amplitude values of the current and the voltage of the zu monitoring circuit 1, q the phase shift between current and voltage of the to be monitored circuit 1.

Kurve »c« gibt die zeitliche Abhängigkeit des Stromes b der Bezugsspannungsquelle 8, Kurve »d« die zeitliche Abhängigkeit des durch Filter 9 geglätteten Stromes iN des Spannungsgleichrichters 7 wieder. Curve »c« shows the time dependence of the current b of the reference voltage source 8, curve "d" shows the time dependence of the current iN smoothed by filter 9 of the voltage rectifier 7 again.

Es liegt auf der Hand, daß i0 = Im0|cos #t| ; (3) í"= K1 Q. (4) ist. Hierin bedeutet Imo = konst. den Amplitudenwert des Stromes der Bezugsspannungsquelle 8, K1 einen Proportionalitätsfaktor. It is obvious that i0 = Im0 | cos #t | ; (3) í "= K1 Q. (4). Here Imo = const. Means the amplitude value of the current of the reference voltage source 8, K1 a proportionality factor.

Kurve »e« zeigt die zeitliche Abhängigkeit der Spannung ui am Ausgang des Stromgleichrichters 4, die dem Strom des zu überwachenden Kreises 1 proportional ist und zu ui = K2 # Im sin|#t - q| (5) errechnet wird. Hierbei bedeutet K2 einen Proportionalitätsfaktor. Curve "e" shows the time dependency of the voltage ui at the output of the current rectifier 4, which is proportional to the current of the circuit 1 to be monitored is and to ui = K2 # Im sin | #t - q | (5) is calculated. Here, K2 means one Proportionality factor.

Aus dem Schaltbild gemäß Fig. 1 geht hervor, daß bei 4) <u der Schalttransistor 2 leitend und bei 4)> i, gesperrt ist. From the circuit diagram of FIG. 1 it can be seen that at 4) <u the Switching transistor 2 is conductive and when 4)> i, is blocked.

Die Parameter der Anordnung sind so gewählt, daß zum Zeitpunkt, in dem der abnehmende Strom io den Wert iu erreicht, der Schalttransistor 2 praktisch vollständig leitend und zum Zeitpunkt, in dem diese Ströme beim Ansteigen des Stromes io gleiche Werte annehmen, dieser vollständig gesperrt wird Durch Gleichsetzen von io und iu in den Gleichungen (3) und (4) läßt sich leicht feststellen, daß die Zeitpunkte tl, in welchen der Schalttransistor 2 leitend wird, durch den Ausdruck bestimmt werden, während die Zeitpunkte t2, in welchen der Schalttransistor 2 gesperrt wird, sich zu etgeben Hierin ist n = 1, 2, 3....The parameters of the arrangement are chosen so that at the time at which the decreasing current io reaches the value iu, the switching transistor 2 is practically completely conductive and at the time at which these currents assume the same values when the current io increases, it is completely blocked By equating io and iu in equations (3) and (4), it can easily be determined that the times tl at which the switching transistor 2 becomes conductive is given by the expression can be determined while the times t2, in which the switching transistor 2 is blocked, to Here n = 1, 2, 3 ....

Daraus geht hervor, daß der Schalttransistor 2 in der durch die Differenz der Zeitwerte t, und Ii bestimmten Zeit leitend ist. Während dieses Zeitabschnitts liegt die gesamte Spannung des Stromgleichrichters 4 am Lastwiderstand 3, und an diesem entsteht ein Spannungsimpuls, der dem schraffierten Teil des Diagramms »e« in Fig. 3 entspricht. It can be seen that the switching transistor 2 in the by the difference the time values t, and Ii is conductive for a certain time. During that period of time the entire voltage of the current rectifier 4 is applied to the load resistor 3, and this creates a voltage pulse that corresponds to the hatched part of the diagram "e" in Fig. 3 corresponds.

In den anderen Zeitabschnitten ist der Schalttransistor 2 gesperrt und die Spannung am Lastwiderstand 3 gleich Null. In the other time segments, the switching transistor 2 is blocked and the voltage across the load resistor 3 is zero.

Somit werden am Lastwiderstand 3 Stromimpulse gebildet, deren zeitlicher Verlauf die Kurve «g» in F i g. 3 wiedergibt. Thus, 3 current pulses are formed at the load resistor, the more temporal Course of the curve "g" in FIG. 3 reproduces.

Aus den Diagrammen ist ersichtlich, daß der Mittelwert 1b der Stromimpulse, kurz Impulsstrommittelwert, unter Berücksichtigung der Gleichungen (5), (6), (7) sich zu errechnet. Hierin bedeuten K1 # K2 @ # Im # RH U und I die spannungs- und Stromeffektivwerte des zu überwachenden Kreises 1, RH den Wert des Lastwiderstandes 3, P die Wirkleistung des zu überwachenden Kreises 1.It can be seen from the diagrams that the mean value 1b of the current pulses, short pulse current mean value, increases, taking into account equations (5), (6), (7) calculated. Here, K1 # K2 @ # Im # RH U and I mean the voltage and current rms values of the circuit 1 to be monitored, RH the value of the load resistor 3, P the active power of the circuit 1 to be monitored.

Gleichung (8) gilt für den Leistungsfaktoränderungsbereich von 1 bis zu einem gewissen Minimalwert cosmin q, der sich zu K1 # Um max cosmin # = (9) Imo ergibt, Hierin ist Um max der maximal mögliche Spannungsamplitudenwert des zu überwachenden Kreises 1. Equation (8) applies to the power factor change range of 1 up to a certain minimum value cosmin q, which becomes K1 # Um max cosmin # = (9) Imo results, where Um max is the maximum possible voltage amplitude value of the zu monitoring circuit 1.

Somit ist der Impulsstrommittelwert der Anordnung der Wirkleistung des zu überwachenden Kreises 1 proportional. Thus, the pulse current mean value of the arrangement is the real power of circuit 1 to be monitored proportionally.

Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt mehrere Vorteile. Da die Steuerung des Schalttransistors 2 direkt durch die Ströme der Bezugsspannungsquelle 8 und des Spannungsgleichrichters 7 erfolgt,. sind zusätzliche Fehler ausgeschlossen, die bei den bekannten Anordnungen durch die Transformatoren mit rechteckiger Hysterese bedingt sind. Der Fehler der erfindungsgemäßen Anordnung liegt unter 0, 5%. The arrangement according to the invention has several advantages. Because the controller of the switching transistor 2 directly by the currents of the reference voltage source 8 and of the voltage rectifier 7 takes place. additional errors are excluded, that in the known arrangements by the transformers with rectangular hysteresis are conditional. The error of the arrangement according to the invention is below 0.5%.

Die Reihenschaltung des Lastwiderstandes 3 mit dem Schalttransistor 2 erhöht beträchtlich die Ausgangsleistung der Anordnung gegenüber den bekannten Einrichtungen bei gleicher Leistungsaufnahme aus dem zu überwachenden Kreis. The series connection of the load resistor 3 with the switching transistor 2 considerably increases the output power of the arrangement over the known ones Facilities with the same power consumption from the circuit to be monitored.

Der Temperaturfehler der erfindungsgemäßen Einrichtung ist geringfügig. The temperature error of the device according to the invention is slight.

Die aus dem zu überwachenden Kreis 1 aufgenommene Leistung liegt bei einer Ausgangsleistung von-einigen Dutzend mW nicht über 1 bis 2 W. The power consumed from circuit 1 to be monitored is present with an output power of-a few dozen mW not more than 1 to 2 W.

Dieser Umstand ermöglicht es, mit Hilfe einer einzigen Anordnung die Leistung eines Drehstromnetzes durch Speisen des Stromgleichrichters 4 und des Spannungsgleichrichters 7 von Mitstrom- und Mitspannungsfiltern geringer Leistung zu überwachen. This fact makes it possible with the help of a single arrangement the power of a three-phase network by feeding the power rectifier 4 and the Voltage rectifier 7 of low-power co-current and co-voltage filters to monitor.

Bekanntlich ist die Wirkleistung eines von einem symmetrischen Drehstromgenerator gespeisten Drehstromnetzes der Mitleistung gleich. As is well known, the real power is that of a symmetrical three-phase generator fed three-phase network equal to the contribution.

Somit ist der Impulsstrommittelwert, wenn man dem Stromgleichrichter 4 eine Spannung vom Mitstromfilter und dem Spannungsgleichrichter 7 eine Spannung von Mitspannungsfilter bei entsprechender Phasenlage der Ausgangsspannungen zuführt, der Mitwirkleistung, d. h. der Wirkleistung des Drehstromnetzes proportional. Thus, the pulse current is mean if you look at the current rectifier 4 a voltage from the co-current filter and the voltage rectifier 7 a voltage from the positive voltage filter with the corresponding phase position of the output voltages, the contribution, d. H. proportional to the active power of the three-phase network.

Das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Umwandlung der elektrischen Leistung eines Drehstromkreises in einen Impulsstrommittelwert mit Hilfe von Filtern für symmetrische Komponenten zeigt F i g. 4. The circuit diagram of an arrangement according to the invention for converting the electrical power of a three-phase circuit in a pulse current mean value with F i g shows the help of filters for symmetrical components. 4th

Hier findet ein Filter 27 für Mitstromkomponenten mit Einphasenausgang und ein Filter 28 für Mitspannungskomponenten mit Dreiphasenausgang Verwendung. Einem Stromgleichrichter 4" wird die Spannung von einem am Ausgang des Filters 27 liegenden Widerstand 5" zugeführt. Das Filter 27 wird von zwei Zweiphasen-Stromtransformatoren 6" und 29 und Filter 28 von einem Dreiphasen-Spannungstransformator 12" gespeist. Here there is a filter 27 for co-current components with a single-phase output and a filter 28 for positive voltage components with three phase output use. The voltage from a current rectifier 4 ″ is supplied by a current at the output of the filter 27 lying resistor 5 ". The filter 27 is supplied by two two-phase current transformers 6 "and 29 and filter 28 are fed by a three-phase voltage transformer 12".

Ein Spannungsgleichrichter 7" wird dreiphasig ausgeführt. was die Pulsation des gleichgerichteten Stromes herabsetzt und die Verminderung der Kapazität des Kondensators 10 ermöglicht. A voltage rectifier 7 ″ is designed to be three-phase Pulsation of the rectified current decreases and the reduction in capacity of the capacitor 10 allows.

Zur Kompensation des Phasenfehlers der Filter 27 und 28, der Meßtransformatoren 6", 12" und 29 sowie des Tiefpaßfilters 14 der Bezugsspannungsquelle 8 wird dem Steuertransformator 20 die Spannung über einen gemäß F i g. 4 geschalteten, einstellbaren Spannungsteiler 30 zugeführt. To compensate for the phase error of the filters 27 and 28, the measuring transformers 6 ", 12" and 29 and the low-pass filter 14 of the reference voltage source 8 is the Control transformer 20 the voltage via a according to FIG. 4 switched, adjustable Voltage divider 30 supplied.

Der Fehler des Wandlers mit den Filtern 27 und 28 liegt bei beliebiger Unsymmetrie der Ströme in dem zu überwachenden Drehstromkreis 1" unter 0,50/o. The error of the converter with the filters 27 and 28 is arbitrary Asymmetry of the currents in the three-phase circuit to be monitored 1 "below 0.50 / o.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for converting an electrical AC power value into a pulse current mean value at which the output voltage a reference voltage source and one in the voltage path or current path of the to be monitored Circular rectifier (Voltage or current rectifier) in a circle control of the current or voltage rectifier lying switching element, d a d u r c h g indicates that the switching element is a switching transistor (2) directly in the Load circuit of the current or. Voltage rectifier (4 or 7 ') and the outputs the voltage or current rectifier (7 or 4 ') and the reference voltage source (8) so connected directly to the control electrode of the switching transistor (2) are that the difference in voltages is applied to this.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that for power measurement on three-phase networks at the input of the current and voltage rectifier (4 "or 7") filters (27, 28) for the current and voltage components of the Mit system lie.