DE1488188C

DE1488188C - Phase monitoring device

Info

Publication number: DE1488188C
Authority: DE
Inventors: Werner 4788 Warstein Finke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt
Publication date: 1971-12-23

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Phasenüber- frei wird (vorstehend genannte Literaturstelle, BiIdwachungseinrichtung für zwei im wesentlichen recht- zeile 4, Schaltung rechts). Schließlich sei hier noch eckförmigen Eingangswechselspannungen, bestehend ein bekannter Demodulator mit einer Gegentaktaus einem Vergleichsglied am Eingang der Einrich- schaltung von zwei Elektronenröhren erwähnt, mit tung, das zwei Sekundärwicklungen von zwei getrenn- 5 welcher zwei Wechselspannungen überlagert werden,, ten Transformatoren für die zu überwachenden Ein- bei der das demodulierte Ausgangssignal der Diffegangswechselspannungen gegeneinander in Reihe ge- renzspannung aus den zwei Wechselspannungen entschaltet enthält, einem Demodulator mit steuerbaren spricht (letztgenannte Literaturstelle Seite 190, Bild-Gleichrichtern in »Und-Glied«-Funktion und einem zeile 3, Schaltung links).The invention relates to a phase over-free (above-mentioned reference, image monitoring device for two essentially right line 4, circuit on the right). Finally be here Angular input AC voltages, consisting of a known demodulator with a push-pull a comparison element at the input of the Einrich- circuit of two electron tubes mentioned, with device that two secondary windings are separated by two 5 which two alternating voltages are superimposed, th transformers for the inputs to be monitored with the demodulated output signal of the differential AC voltages against each other in series, the limit voltage is disconnected from the two alternating voltages contains, a demodulator with controllable speaks (last-mentioned reference page 190, image rectifiers in the "AND element" function and a line 3, circuit on the left).

Ausgangsverstärker in Gegentaktschaltung, dessen io Die Erfindung geht von einer Phasenüberwachungs-Ausgangsstromkreis von einer Gleichstromquelle ge- einrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkspeist ist. ■..-.· malen aus. Es liegt der Erfindung die Aufgabe zu-Output amplifier in push-pull circuit, whose io The invention is based on a phase monitoring output circuit from a direct current source device with the memory feed described above is. ■ ..-. · Paint. It is the task of the invention to

Häufig ist es im technischen Einsatz elektronischer gründe, eine solche Phasenüberwachungseinrichtung Anlagen sowie von Regel-, Steuer- und Stromversor- derart schaltungstechnisch auszubilden, daß mit eingungs-Anlagen notwendig, zwei oder mehr Span- 15 fachen Mitteln eine proportionale und vorzeichennungen oder Ströme auf Gleichphasigkeit zu regeln gerechte Anzeige der Phasendifferenz der Wechseloder in ihrer Phasendifferenz nach Betrag und Vor- spannungen innerhalb eines weiten Meßbereiches erzeichen zu bestimmen. ■■■■-. reicht wird.Such a phase monitoring device is often used for technical reasons Systems as well as regulating, control and power supply to be trained in terms of circuit technology in such a way that with input systems necessary to have two or more span- 15 times means a proportional and sign or to regulate currents to be in-phase, fair display of the phase difference of the alternating or in their phase difference according to amount and pre-tension within a wide measuring range to determine. ■■■■ -. is enough.

Beispielsweise verlangt der Parallelbetrieb zweier Die Erfindung besteht bei einer Phasenüber-For example, the parallel operation of two The invention consists in a phase transition

Wechselrichter zur Erhöhung der Leistungsentnahme 20 wachungseinrichtung der eingangs genannten ArtInverter to increase the power consumption monitoring device of the type mentioned above

eine Synchronisiereinrichtung für zwei oder mehrere darin, daß an die Reihenschaltung der Sekundär-a synchronization device for two or more in that the series connection of the secondary

Steuergeräte. Mit Hilfe dieser synchronisierten wicklungen zwei hintereinandergeschaltete ohmscheControl devices. With the help of these synchronized windings, two series-connected ohmic

Steuergeräte werden die steuerbaren Gleichrichter der Widerstände angeschlossen und deren TeilspannungenControl devices are connected to the controllable rectifiers of the resistors and their partial voltages

Wechselrichter in entsprechender Übereinstimmung je einem Strompfad des Demodulators, bestehend ausInverter in accordance with one current path of the demodulator, consisting of

gesteuert, d. h. vom Sperrzustand in den Durchlaß- 25 einem Thyristor, einem ohmschen Widerstand undcontrolled, d. H. from the blocking state to the on-state 25 a thyristor, an ohmic resistor and

zustand gebracht. einer gemeinsamen, an der Verbindung zwischen denbrought into being. a common, at the connection between the

Es sind Phasenüberwachungseinrichtungen für Widerständen angeschlossenen Rückleitung derart zuzwei Eingangswechselspannungen bekannt, bei denen geordnet sind, daß jeweils der eine Thyristor in Größe und Vorzeichen der Phasendifferenz zweier Durchlaß- und der andere in Sperrichtung bean-Wechselspannungen mit Hilfe eines Galvanometers 30 sprücht ist, daß ferner jeder der Transformatoren eine direkt proportional angezeigt werden. So ist z. B. eine Tertiärwicklung und ein daran angeschlossenes Phasenmsßeinrichtung mit einem Phasenvergleichs- Differenzierglied aus der Reihenschaltung eines Konglied am Eingang bekannt, das zwei Sekundärwick- densators und eines Widerstandes aufweist und jeder lungen von zwei getrennten Transformatoren für die. Widerstand des Differenziergliedes mit der Steuerzu überwachenden Eingangswechselspannungen ge- 35 strecke je eines der Thyristoren verbunden ist und geneinander in Reihe geschaltet enthält; die Phasen- daß der Ausgangsverstärker in Gegentaktschaltung meßeinrichtung weist außerdem einen Demodulator zwei Transistoren enthält, die durch die ambivalenten mit steuerbaren Gleichrichtern in Form von Elektro- Teilgleichspannungen am Ausgang des Demodulators nenröhren in »Und-Glied«-Funktion auf. Im Ver- über ohmsche Basisvorwiderstände gesteuert werden, gleichsglied ist eine Phasenbrücke vorgesehen, mit 40 Mit Hilfe der Phasenüberwachungseinrichtung welcher die aus den zwei Wechselspannungen gebil- nach der Erfindung kann die Größe und das Vordetc Differenzspannung zur Steuerung der Elektro- zeichen der Abweichung der Phasenlage der Wechselnenröhren des Demodulators.in der Phasenlage ver- spannung beispielsweise eines Steuergerätes von der schoben wird, während in den gemeinsamen Anoden- Phasenlage der Wechselspannung eines zweiten Kathodenstrompfad der in Gegentakt geschalteten 45 Steuergerätes festgestellt werden und damit ein ge-Elcktronenröhren eine der beiden Wechselspannungen eignetes Stellglied so beeinflußt werden, daß eine als Spannungsquelle eingeprägt wird. Dieses Phasen- _: Synchronisierung zweier Steuerspannuhgen in vorbemeßgerät mißt nur kleine Phasendifferenzen genau stimmter Weise möglich ist.
(USA.-Patentschrift 2 225 348). Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist parallelThere are phase monitoring devices for resistors connected return line in such a way to two input AC voltages are known, which are ordered that each of the one thyristor in size and sign of the phase difference of two forward and the other in the reverse direction bean AC voltages with the help of a galvanometer 30, that each of the transformers are displayed in direct proportion. So is z. B. a tertiary winding and an attached phase measuring device with a phase comparison differentiator from the series connection of a Kon member at the input known, which has two secondary winding capacitor and a resistor and each lungs of two separate transformers for the. Resistance of the differentiating element is connected to the AC input voltages to be monitored and one of the thyristors is connected to one another and connected in series; The phase measuring device that the output amplifier in push-pull circuit also has a demodulator containing two transistors, which through the ambivalent with controllable rectifiers in the form of electrical partial DC voltages at the output of the demodulator nenröhren in "and element" function. When controlled via ohmic base series resistors, a phase bridge is provided, with the help of the phase monitoring device which, according to the invention, can determine the magnitude and the predetc difference voltage for controlling the electrical symbols of the deviation of the phase position Alternating tubes of the demodulator. In the phase position voltage of a control device, for example, which is pushed, while in the common anode phase position of the alternating voltage of a second cathode current path of the push-pull connected control device are determined and thus a ge-elctron tubes one of the two alternating voltages suitable actuator can be influenced in such a way that one is impressed as a voltage source. This phase _: synchronization of two control voltages in the pre-measuring device only measures small phase differences in an exactly correct manner is possible.
(U.S. Patent 2,225,348). According to one embodiment of the invention is parallel

Als weitere Beispiele seien hier auch zwei bekannte 50 zu jedem der beiden mit den Thyristoren einen Strom-Schaltungsanordnungen mit einer Phasenbrücke und pfad bildenden Widerstände ein Glättungskondensaeinem Elektronenröhren-Ausgangsverstärker in Ge- tor angeordnet.As further examples are two known 50 for each of the two with the thyristors a current circuit arrangements a smoothing condensation with a phase bridge and path-forming resistors Electron tube output amplifier arranged in Gator.

gentaktschaltung mit einer Gleichstromquelle im An Hand des in Fig. 1 gezeigten schaltungstech-Ausgangsstromkreis angeführt. Bei diesen wird nicht nischen Ausführungsbeispieles für den Aufbau einer die Phasendifferenz von zwei Wechselspannungen 55 Phasenüberwachungseinrichtung nach der Erfindung festgestellt, sondern es werden aus einer Wechsel- und der an Hand der Diagramme der Fig. 2 bespannung zwei mittels der Phasenbrücke in der schriebenen Wirkungsweise wird die Erfindung näher Phasenlage veränderliche Wcchselspannungen er- erläutert.Stroke circuit with a direct current source in the hand of the schaltungstech output circuit shown in FIG cited. These are not niche exemplary embodiments for building a the phase difference between two AC voltages 55 phase monitoring device according to the invention determined, but there are alternating and the one on the basis of the diagrams of FIG. 2 covering two by means of the phase bridge in the described mode of operation, the invention is closer Phase position variable alternating voltages explained.

zeugt, um in dem einen Fall die Wirk- und die Blind- Die beiden in der Phasenlage und in dem Vorzei-testifies to, in the one case, the active and the blind The two in the phase position and in the prime

komponente zu messen und in dem anderen Fall die 60 chen der Phasenlagedifferenz zu bestimmendencomponent to measure and in the other case the 60 surfaces of the phase difference to be determined

Phasenbrücke abzugleichen (»Electronics«, Februar Wechselspannungen, die beispielsweise Ausgangs-Phase bridge to adjust (»Electronics«, February AC voltages, for example, output

1954, S. 189, Bildzeile 3, Schaltung rechts und Bild- spannungen von zwei Rechteckgeneratoren sein kön-1954, p. 189, picture line 3, circuit on the right and picture voltages from two square-wave generators can be

zeile4, Schaltung links). Des weiteren sei hier eine nen, sind in Phasenopposition an die Primärwick-line4, circuit on the left). Furthermore, there are a number of phases that are in phase opposition to the primary winding

bekannte Phasendctcktorschaltung angeführt, bei der lung 1 und Γ je eines Transformators angelegt. Diewell-known Phasendctcktorverbinded, in the development 1 and Γ each created a transformer. the

zwei Wechsdspannungcn in der Phasenlage mitein- 65 Sekundärwicklungen 11 und 11' dieser beidentwo AC voltages in the phase position with one 65 secondary windings 11 and 11 'of these two

ander verglichen werden, das Galvanometer im Aus- Transformatoren sind hintereinandergeschaltet undbe compared, the galvanometer in the off Transformers are connected in series and

gangsstromkreis jedoch nicht bei Phasengleichheit, bilden mit einer Reihenschaltung von zwei Wider-output circuit but not in phase equality, form with a series connection of two resistors

' sondern bei einer Phasenabweichung von 90° strom- ständen 2 und 2' einen geschlossenen Stromkreis. Zu'but with a phase deviation of 90 ° current levels 2 and 2' a closed circuit. to

jedem Widerstand 2 und 2' ist jeweils über einen Thyristors bzw. 5' ein Widerstände bzw. 6' parallel geschaltet. Die Elemente 5 bzw. 5' und 6, 6' bilden in bezug auf den geschlossenen Sekundärkreis der Transformatoren eine Demodulatorschaltung. Über Widerstände 8 und 8' sind an den Widerständen 6 und 6' die Steuerstrecken von zwei Transistoren 9 und 9' eines Ausgangsverstärkers angeschlossen, so daß jeweils ein Transistor durch einen am Widerstand 2 bzw. 2' entstehenden Spannungsabfall durchgeschaltet und der andere gesperrt wird. Den Widerständen 6 und 6' ist je ein Kondensator 7 und 7' als Glättungskapazität parallel geschaltet. Die Widerstände 6, 6' und die Kondensatoren 7, 7' bilden die Siebglieder der Demodulatorschaltung. Die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 9 und 9' sind mit je einem Widerstand 21 bzw. 21' und mit einer Gleichstromquelle 22 im Gegentakt geschaltet. Die Transformatoren haben je eine Tertiärwicklung 12 bzw. 12', die durch ein als Differenzierglied dienendes RC-Glied3, 4, bzw. 3', 4' überbrückt ist. An den Widerständen 3 und 3' werden die Steuerimpulse zur Einsteuerung der Thyristoren 5 bzw. 5' abgenommen. Die Durchschaltung jeweils einer der beiden Thyristoren 5 oder 5' wird bewirkt, wenn gleichzeitig mit dem Steuerimpuls für den Thyristor derselbe auch den am Widerstand 2 bzw. 2' entstehenden Spannungsabfall in der Durchlaßrichtung beaufschlagt wird.each resistor 2 and 2 'is connected in parallel via a thyristor or 5', a resistor or 6 '. The elements 5 or 5 'and 6, 6' form a demodulator circuit with respect to the closed secondary circuit of the transformers. Via resistors 8 and 8 ', the control paths of two transistors 9 and 9' of an output amplifier are connected to resistors 6 and 6 ', so that one transistor is switched through by a voltage drop across resistor 2 and 2' and the other is blocked. The resistors 6 and 6 'are each connected in parallel with a capacitor 7 and 7' as a smoothing capacitance. The resistors 6, 6 'and the capacitors 7, 7' form the filter elements of the demodulator circuit. The emitter-collector paths of the transistors 9 and 9 'are each connected with a resistor 21 or 21' and with a direct current source 22 in push-pull. The transformers each have a tertiary winding 12 or 12 ', which is bridged by an RC element 3, 4 or 3', 4 'serving as a differentiating element. The control pulses for controlling the thyristors 5 and 5 'are picked up at the resistors 3 and 3'. The through-connection of one of the two thyristors 5 or 5 'is effected if, at the same time as the control pulse for the thyristor, the voltage drop across the resistor 2 or 2' is applied in the forward direction.

Werden nun an die Primärwicklungen 1 und 1' der beiden Transformatoren die im Diagramm I und II der Fig. 2 dargestellten, aus der Phasenopposition phasenverschobenen rechteckförmigen Spannungen angelegt, so ergibt sich auf Grund der gegebenen Phasenverschiebung zwischen den beiden Spannungen im geschlossenen, gemeinsamen Sekündärkreis der Transformatoren an den Widerständen 6 und 6' ein resultierender Spannungsabfall gemäß der Darstellung im Diagramm III der F i g. 2. Die zur Durchzündung der Thyristoren 5 bzw. 5' an den Widerständen 3 bzw. 3' von den Tertiärwicldungen abgegriffenen Impulse sind als schraffierte Flächen in die Spannungsdiagramme I und II eingezeichnet, Bei jedem positiven Polaritätswechsel der im Diagramm II dargestellten Spannung ist die Gleichzeitigkeit der Durchlaßbeanspruchung und des Anliegens eines positiven Zündimpulses an der Steuerelektrode des Thyristors S' gegeben, der somit durchgezündet wird. Das Durchschalten des Thyristors 5' bewirkt nun, daß ein dem Widerstandsverhältnis der Widerstände 2 und 2' entsprechender Teil der Summenspannung des geschlossenen Sekundärkreises am Widerstand 6' liegt. Mittels eines Kondensators 7' wird die durchgeschaltete Spannung geglättet, die über einen Vorwiderstand 8' den Transistor 9' aufsteuert. Dadurch wird die Spannung der Gleichstromquelle 22 über den Transistor 9' und den Widerstand 21' an Ausgangsklemmen χ und y mit einer entsprechenden Polarität geschaltet. Diese Polarität wird gewechselt, wenn sich das Vorzeichen der Phasendifferenz der Wechselspannungen umkehrt, so daß nicht der Thyristor 5' sondern der Thyristor 5, femer nicht der Transistor 9' sondern der Transistor 9 durchgeschaltet wird. Die Polarität der an die Ausgangsklemmen χ und y geschalteten Spannung entspricht dem Vorzeichen der Phasendifferenz der Eingangswechselspannungen und ist dieser direkt proportional.If the square-wave voltages shown in diagram I and II of FIG Transformers at the resistors 6 and 6 'have a resulting voltage drop as shown in diagram III of FIG. 2. The pulses tapped by the tertiary windings to ignite the thyristors 5 and 5 'at the resistors 3 and 3' are shown as hatched areas in the voltage diagrams I and II. With every positive change in polarity of the voltage shown in diagram II, simultaneity occurs the forward load and the presence of a positive ignition pulse at the control electrode of the thyristor S ', which is thus ignited. The switching through of the thyristor 5 'now has the effect that a portion of the total voltage of the closed secondary circuit corresponding to the resistance ratio of the resistors 2 and 2' is applied to the resistor 6 '. The switched through voltage is smoothed by means of a capacitor 7 'and controls the transistor 9' via a series resistor 8 '. As a result, the voltage of the direct current source 22 is switched via the transistor 9 'and the resistor 21' to output terminals χ and y with a corresponding polarity. This polarity is changed when the sign of the phase difference of the alternating voltages is reversed, so that not the thyristor 5 'but the thyristor 5, furthermore not the transistor 9' but the transistor 9 is turned on. The polarity of the voltage connected to the output terminals χ and y corresponds to the sign of the phase difference of the input AC voltages and is directly proportional to this.

Mittels geeigneter Stellglieder kann die Ausgangsspannung zu Veränderung der Phasendifferenz der Eingangsspannung verarbeitet werden.By means of suitable actuators, the output voltage can be used to change the phase difference of the Input voltage are processed.

Claims

Patent claims:

1. Phase monitoring device for two essentially square-wave input AC voltages, consisting of a comparison element at the input of the device, which has two secondary windings of two separate transformers for the AC input voltages to be monitored Contains connected in series against each other, a demodulator with controllable rectifiers in an "and element" function and an output amplifier in push-pull circuit, its The output circuit is fed by a direct current source, characterized in that that on the series connection of the secondary windings (11, 11 ') two series-connected ohmic resistors (2, 2 ') connected and their partial voltages each to a current path of the demodulator, consisting of a thyristor (5, 5 '), an ohmic resistor (6, 6 ') and a common, at the connection between the resistors (2, 2 ') connected return line are assigned in such a way that in each case one thyristor in the forward direction and the other in the reverse direction is claimed that furthermore each of the transformers a tertiary winding (12, 12 ') and a differentiating element connected to it from the Series connection of a capacitor (4, 4 ') and a resistor (3,3') and each Resistance (3, 3 ') of the differentiating element with the Control path each connected to one of the thyristors (5, 5 ') and that the output amplifier in a push-pull circuit contains two transistors (9, 9 '), due to the ambivalent partial DC voltages at the output of the demodulator ohmic base resistors (8,8 ') can be controlled.

2. Phase monitoring device according to claim 1, characterized in that a smoothing capacitor (7, T) is arranged parallel to each of the two resistors (6, 6) forming a current path with the thyristors (5, 5 ').

1 sheet of drawings