DE1516912C3 - Generator einer Dreiphasenspannung - Google Patents

Description

neten Widerstands-Kondensatorgliedern, deren einzelne Widerstände funktionsmäßig als Koppelwiderstände zwischen den Ausgang je eines der Verstärker und den Eingang des diesem jeweiligen Verstärker in der Verstärker-Hintereinanderschaltung folgenden s Verstärker geschaltet sind und deren Dimensionierung untereinander gleich und derart gewählt ist, daß die Dreiphasenspannung bei vorgegebener Verstärkung der einzelnen Verstärker die gewünschte Frequenz besitzt und praktisch sinusförmig ist. m

Bei einem derartigen Generator besteht die Erfindung darin, daß jeder der drei Kondensatoren der drei Widerstands-Kondensatorglieder zwischen den Ausgang des ihm zugeordneten Verstärkers und dessen eigenen Eingang geschaltet ist.

Der Grund für die durch die Erfindung angestrebte und erreichte weitgehende Vermeidung parasitärer unerwünschter Schwingungen, deren Frequenz zur gewünschten Generatorfrequenz unterschiedlich und meist höher ist, liegt im wesentlichen darin, daß die für die Phasendrehungen bei hohen Frequenzen verantwortliche parasitäre Kapazität zwischen Ein- und Ausgängen der Verstärker (bei Röhren: C_IIV = Gitter-Anoden-Kapazität) der sehr viel größeren, frequenzbestimmenden hinzugeschalteten Kapazität parallel liegt und damit unwirksam wird. Auch durch etwaige andere Kapazitäten, z. B. Schaltkapazitäten, hervorgerufene Phasendrehungen sind völlig unkritisch, da sie zu Schwingfrequenzen führen wurden, bei denen die Verstärker praktisch keine Verstärkung mehr aufweisen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Generators ist darin zu sehen, daß die fur die Generatorfrequenz wirksame Kapazität der einzelnen Widerstands-Kondensatorglieder gegenüber deren tatsächliehen Kapazitäten annähernd um den Verstärkungsfaktor der Verstärkerstufen vergrößert erscheint, so daß in dieser Schaltung sehr kleine Kapazitäten bereits zu sehr niedrigen Frequenzen führen, was zu einer Platzersparnis führt.

Ferner kann diese sehr einfache Grundschaltung durch geringe Erweiterungen dahingehend weitergebildet werden, daß einfache Variationsmöglichkeiten für Frequenz und Amplitude der Ausgangsspannungen in einem weiten Bereich erhalten werden.

Außerdem sind keine Siebmittel für die Speisespannung erforderlich, da bei drei gleichen Stufen sich die Ströme der drei Phasen zu einem Gleichstrom addieren.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbcispieie der Erfindung beschrieben, und zwar an Hand der Fig. 2 die Grundschaltung für feste Frequenz und Amplitude und an Hand der Fi g. 3 eine daraus abgeleitete Schaltung für großen Frequenz- und Amplituden-Variationsbereich.

Fig. 2 zeigt die einfachste (vollständige) Schaltung zur Erzeugung einer festen Frequenz mit konstanter Amplitude. Die Höhe der Frequenz wird bestimmt durch die Größe des Serienwiderstandes R₄., die Kapazität C und die Verstärkung V der einzelnen Stufen T. Selbsterregung der Gesamtschaltung ist nur möglich auf der Frequenz, für die die Phasenverschiebung einer Stufe 120° beträgt, damit wird annähernd:

1OSZ '■

1/3

2nR_sC(V

Zur gemeinsamen Amplitudeneinstellung der drei Ausgänge kann in die gemeinsame Speiseleitung ein Vorwidersland R_x. eingeschaltet werden (F i g. 3).

Um zu einer Variation der Frequenz zu kommen, kann man in an sich bekannter Weise grundsätzlich entweder den Widerstand R_s, die Kapazität C oder die Verstärkung V ändern. Als Randbedingung ist jedoch zu beachten, daß die Gesamtschleifenverstärkung sich nicht ändern darf, damit einerseits die Schwingung aufrechterhalten bleibt, andererseits die Schaltung nicht übersteuert wird.

Da variable Kapazitäten der erforderlichen Größenordnung mit kleinem Volumen nicht existieren und da eine Veränderung des Serienwiderstandes R_s die Schleifenverstärkung ändert, ist es besonders zweckmäßig, die Stufenverstärkung V zu variieren, wobei diese Verstärkungsänderung so vorgenommen wird, daß nur die für die Phasendrehung verantwortliche Verstärkung geändert wird und die zur folgenden Stufe ausgekoppelte Spannung konstant bleibt. Zu diesem Zweck wird zwischen den Arbeitswiderstand R_x und den Verstärkerausgang jeder Stufe je ein zusätzlicher variabler Vorwiderstand R_x. eingeschaltet und der Rückkopplungskondensator direkt an den Ausgang des Verstärkers, die Auskopplung zur nächsten Stufe zwischen R_x. und R₁₁ geschaltet. Dadurch ist die rückgekoppelte Spannung und demzufolge die Frequenz proportional (R_x. + R_A) und damit variabel; die zur nächsten Stufe ausgekoppelte Spannung ist proportional R_-1 und damit konstant. Die variablen Widerstände R₁. können aus gekoppelten Potentiometern, aber auch mittels einer gemeinsamen Steuergröße steuerbaren Widerständen bestehen (z. B. Transistoren, Dioden, NTC-Widerstände, Photowiderstände).

Um einen größeren Frequenzvariationsbereich zu erzielen, ist es zweckmäßig, die direkte Ankopplung der Stufen untereinander aufzugeben und eine Gleichspannungstrennung vorzunehmen.

Wird, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Gleichspannungstrennung unter Verwendung von Kapazitäten vorgenommen, so ist dafür zu sorgen, daß keine zu unerwünschten Schwingungen führenden Phasendrehungen in diesem Netzwerk auftreten. Im Ausführungsbeispiel wird dies durch die Serienschaltung von R_Ki, C_Kl, C_K., und R^₂ erreicht, wobei die ausgekoppelte Spannung in der Mitte abgenommen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Patentansprüche: dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verstärker in an sich bekannter Weise voneinander

1. Generator einer Dreiphasenspannung, einer- gleichstrommäßig entkoppelt sind (CV.. CV.,).

seits bestehend aus drei ringförmig hinterein- 5
andergeschalteten, bezüglich Phasengang und

Verstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz

gleichen Verstärkern, an deren insgesamt drei ■ Ausgängen die drei gleichfrequenten und amplitudengleichen Einzelspannungen der Dreiphasen- ₁₀ Die Erfindung betrifft einen Generator einer Dreispannung mit einer Phasenstaffelung von 120^J phasenspannung, d.h. dreier gleichfrequenter, mögabgreifbar sind, und andererseits bestehend aus liehst sinusförmiger Wechselspannuneen mit gleicher drei in die Hintereinanderschaltung der drei Ver- Amplitude und mit einer Phasenstaffelung von 120°. stärker eingefügten, den drei Verstärkern einzeln Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Genezugeordneten Widerstands-Kondensatorgliedern. i₅ rator wegen seines relativ kleinen Raumbedarfs und deren einzelne Widerstände funktionsmäßig als Gewichts zum Antrieb von Kreiseln und Drehstrom-Koppelwiderstände zwischen den Ausgang je Servomotoren in Flugkörpern und Satelliten verwendeines der Verstärker und den Eingang des diesem bar.

jeweiligen Verstärker in der Verstärker-Hinter- Zum Erzeugen sinusförmiger Dreiphasenspannuncinandcrschaltung folgenden Verstärker geschaltet 20 gen sind Verfahren bekannt, die aus einer einphasisind und deren Dimensionierung untereinander gen Spannung· über Phasenschieber eine Zweiphasenglcich und derart gewählt ist, daß die Dreiphasen- spannung erzeugen und aus dieser wiederum mittels spannung bei vorgegebener Verstärkung der ein- Transformator-Anordnungen eine Dreiphasenspanzclnen Verstärker die gewünschte Frequenz be- nung. Nachteilig ist hierbei, daß eine Frequenzsitzt und praktisch sinusförmig ist. dadurch 25 variation schwierig ist und daß. besonders bei niedgcke η η zeichnet, daß jeder der drei Kon- rigen Frequenzen, das Volumen dieser Schaltungen dcnsatoren (C) der drei Widerstands-Konden- für die vorerwähnten Anwendungen, wie Antrieb von satorgliedcr (/?.,·,-■ C) zwischen den Ausgang Kreiseln und Servomotoren in Flugkörpern oder Sa-(z. B. R) des ihm zugeordneten Verstärkers (z. B. telliten, viel zu groß ist.

T_VR_A) und dessen eigenen Eingang (z.B. Basis 30 Durch BiIa 2 auf S. 175 der Zeitschrift »Elektro-

von T₁) geschaltet ist (Fig. 2). nik«, Nr. 6 1958, ist ferner eine Schaltung bekannt,

2. Generator nach Anspruch 1. dadurch ce- in der je drei phasendrehende Kondensator-Widerkennzeichnet, daß zur gemeinsamen Amplituden- standsglicder zwischen je drei Verstärkerstufen im einstellung der drei Spannungen die Betriebsspan- Ring ziisammengeschaltet sind, so daß an den Vernungen der drei Verstärker gemeinsam in gleicher 35 stärkerausgängen drei um 120° versetzte Spannungen Richtung und um gleiche Beträge veränderbar entnommen werden können. Der in der Praxis erRind (/?_v-.|, Fig. 3). wiesene Nachteil dieser bekannten, in Fig. 1 gezeig-

3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ten Schaltung ist, daß jeder Verstärker Tm wesentgekennzeichnct, daß zum Ermöglichen einer Fre- liehen durch die Wirkungen der in Fig. 1 nicht darqucnzeinstellung die Koppelwiderstände gemein- 40 gestellten Gitter-Anoden- und Schaltkapazitätcn zwisam in gleicher Richtung und Größe variabel. sehen der Anode und dem zugehörigen Steuergitter d.h. gekoppelte gleichgroße Potentiometer sind jeder Röhre bei irgendeiner, im allgemeinen "sehr

und daß an sich bekannte Mittel zum annähern- hohen Frequenz von sich aus Phasendrehungen er- ^

den Konstanthalten der Verstärkungen der ein- zeugt und daß diese Anordnung ebenfalls auf dieser (ß;

zelncn Verstärker bei Verändern der Koppel- 45 hohen Frequenz schwingfähig ist, so daß neben der

widerstände vorgesehen sind, wenn bei großer gewünsehten Frequenz im allgemeinen weitere parasi- |

Frequenzänderung ansonsten die Schaltung über- täre und Undefinierte Schwingungen auftreten. Diese i

steuert oder die Selbsterregung aufhören würde. parasitäre Schwingneigung hat auch eine der Fig. 1

4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, analoge Transistorschaltung, wie sie beispielsweise in dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermöglichen 50 der Zeitschrift »Elektronik«, Nr. 5/1961, auf den j einer Frequenzeinstellung die Verstärkung inner- S. 140 bis 142 (insbesondere an Hand des Bildes 2 b) | halb der einzelnen Verstärker ohne Änderung beschrieben ist.

ihrer Gesamtverstärkung von ihrem Eingang 711 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese

ihrem Ausgang dadurch veränderbar ist, daß je- bekannten Drehstrom-Generatoren dahingehend zu

weils zwischen dem Ausgang des Verstärkers und 55 verbessern, daß bei ihnen die Erzeugung parasitärer,

seinem Arbeitswiderstand (R,) mit letzterem in Undefinierter Schwingungen möglichst weitgehend

Reihe ein in jedem Verstärker gleichgroßer und vermieden wird.

gleichsinnig variabler Widerstand (R_v) geschaltet Die Erfindung geht aus von einem Generator einer

ist, daß der Kondensator (C) in jedem Verstärker Dreiphasenspannung, einerseits bestehend aus drei

jeweils zwischen diesem Ausgang und dem züge- 60 ringförmig hintcreinandergcschaltcten, bezüglich

hörigen Verstärkereingang eingeschaltet ist und Phasengang und Verstärkung in Abhängigkeit von

daß der Eingang jedes Verstärkers über seinen der Frequenz gleichen Verstärkern, an deren insge-

Koppelwiderstand (/?.,) oder einen diesen erset- samt drei Ausgängen die drei gleichfrequenten und

zenden festen Spannungsteiler (R_K ,, R_K.,) mit amplitudengleichen Eirizelspannungen der Drei-

dcm Verbindungspunkt des Arbeitswiderstandes 65 phasenspannung mit einer Phasenstaffelung von 120°

des im Ring vorangehenden Verstärkers mit dem abgreifbar sind, und andererseits bestehend aus drei

zu ihm in Serie geschalteten variablen Widerstand in die Hintereinanderschaltung der drei Verstärker

verbunden ist. eingefügten, den drei Verstärkern einzeln zugeord-