DE2033930C3 - Einrichtung zur Analyse einer Wechselspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Analyse einer Wechselspannung bestimmter Frequenz.

Derartige Einrichtungen sind bekannt, um einen Vergleich mit einer Referenzwechselspannung gleicher Normalfrequenz durchzuführen. Dabei wird der Realteil der zu prüfenden Wechselspannung durch servomotorische Verdrehung einer mechanischen Stellwelle eines Wandlers analog nachgebildet und zur Teilkompensation der Eingangs-Wechselspannung an den Eingang zurückgeführt. Auch die Ermittlung des Imaginärteiles des zu prüfenden Wechselspannungssignals geschieht durch servomotorische Einstellung einer mechanischen Welle auf eine diesem Imaginärteil entsprechende Drehstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung dieser Art so weiterzubilden, daß der Imaginärteil der zu prüfenden Wechselspannung allein durch elektrische Mittel erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kompensationsspannung für den Imaginärteil S des Wechselspannungssignals in einer die unkompensierte Restspannung des Imaginärteiles selektiv verstärkenden, elektronischen Gegenkopplungsschaltung an einem Vorverstärker für die totale Restspannung am Ausgang eines Additionsgliedes für das Wechselspannungssigna] und deren Realteil erzeugt wird und daß die Kompensationsspannung zum Additionsglied zurückgeführt wird.

Eine derart ausgebildete Einrichtung enthält nur elektronische Bauelemente und ist somit wesentlich billiger und raumsparender als ein zweiter mechanischer Servomotor-Abgleich für die Blindkomponente.

Zweckmäßige Ausgesta&ungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher

erläutert. In F i g. 1 ist mit UE\ ein Übertrager bezeichnet, dessen Primärwicklung mit w\\ und dessen Sekundärwicklung mit w_n bezeichnet sind. Die zu prüfende Wechselspannung Us, die die komplexe Summe eines Realteiles U_r mit der Phasenlage 0° und eines Imaginärteiles t/, mit der Phasenlage 90° ist, hat in den meisten Fällen eine Frequenz von 400 Hz und wird dem einen Anschluß der Primärwicklung zugeführt. An dem anderen Anschluß der Primärwicklung wu ist eine dem Realteil L/_rder Wechselspannung Lfcentsprechende Kompensationsspannung U* der Phase 0° angelegt, deren Erzeugung später beschrieben wird.

Am einen Ende der Sekundärwicklung wn liegt eine Imaginär-Kompensationsspannung Ui* der Phase 90°. Am anderen Ende der Sekundärwicklung wn entsteht also eine Restspannung AUs=AU_r+AUi als komplexe Summe der nicht kompensierten Real-Restspannung Δυ_Γ— Ur- Ur* und der nicht kompensierten Imaginär-Restspannung AUi= U,- Uf. Diese Restspannung AUs wird über ein Bandfilter F1200 zur Schwächung der dritten Oberwelle der Wechselspannung Δ Us zum einen Eingang eines Vorverstärkers Vi geführt. Am anderen Eingang des Vorverstärkers Vi liegt eine tachometrisch erzeugte Gegenkopplungsspannung U_r.

Die am Ausgang des Vorverstärkers Vi entstehende verstärkte Restspannung Δ U_s· ist an die Primärwicklung W21 eines Übertragers UE₂ angeschlossen, dessen Sekundärwicklung W22 symmetrisch zu einem geerdeten Mittelpunkt ausgebildet ist. Damit entstehen also an den äußeren Anschlußenden der Sekundärwicklung W21 gegenphasige Spannungen entsprechend der verstärkten Restspannung ΔUs'. Der Realteil AU_rdeT Restspannung AUs' wird in einem Schaltdemodulator D_n dessen Schaltstrecken s_r im Takte einer Referenzwechselspannung Uref der Phase 0° gegenphasig jeweils in vorbestimmter Phasenlage kurzzeitig geschlossen werden, in eine der Hüllkurve der realen Restspannungskomponente AUr folgende Gleichspannung AU_r" demoduliert.
Die Spannung AUf' am Glättungskondensator C-wird in einem nachgeschalteten Schaltmodulator M_n dessen Schaltstrecke von einer Referenzwechselspannung Uret der Phase 90° gesteuert wird, wieder in eine Wechselspannung umgewandelt, die in einem Verstärker Vt verstärkt und als Steuerspannung ν · AU" einem Servomotor SM_r zugeführt wird. Die Abtriebswelle W_r des Servomotors wird in Abhängigkeit von der momentanen Größe der Steuerspannung ν · AUs" mit entsprechender Drehgeschwindigkeit und in Abhängig-

keit von der positiven oder negativen Phasenlage der Steuerspannung vorwärts oder rückwärts gedreht. Die /Abtriebswelle W_r treibt einen Tachogenerator TG an, der die tachometrische Gegenkopplungsspannung Uf zum zweiten Eingang des Vorverstärkers V₂ entsprecheud der momentanen Drehgeschwindigkeit und der momentanen Drehrichtung der Welie W_r erzeugt. Andererseits verstellt die Servomotorwelle W_rauch den Abgriffkontakt eines Potentiometers im Geber G_r derart, daß die davon abgenommene Teilspannung Lv* der Refererwwechselspannung U_rct der Phase 0° jederzeit der momentanen Drehsteilung der Welle W_r entspricht Diese Drehstellung der Welle W_r und damit die Größe der Kompensationsspannung U* für den Realteil £/_rder Wechselspannung wird vom Servomotor verändert, bis die Steuerspannung ν ■ ΔU" am Eingang des Servomotors SM_r annähernd den Wert Null erreicht hat, was dann der Fall ist, wenn U_r= U* ist.

Damit kann durch Ablesung der Drehstellung der Welle W_r an einem Winkelmeßinstrument /_r der Wert des Realteiles Urderzu prüfenden Wechselspannung Us genau ermittelt werden.

Mit Hilfe eines in gleicher Weise wie der Schaltdemodulator D_r ausgebildeten und an die Sekundärwicklung W₂₂ des Übertragers UE₂ angeschlossenen Sehaltdemodulators Di, dessen Schaltstrecken s,· aber von einer Referenzwechselspannung U_n/ der Phase 90° gesteuert werden, wird am Kondensator O, eine demodulierte Spannung A U₁" erzeugt, welche der imaginär-Restspannung AUi entspricht Ober den nachgeschalteten Schaltmodulator Mi und einen Verstärker V₃ wird die der imaginären Restspannung AU-, entsprechende Kompensationsspannung U* erzeugt, die zur Sekundärwicklung w\2 des Übertragers UE\ geführt wird, und deren Wert am Amperemeter /1, dem ein Gleichrichter GR vorgeschaltet ist ablesbar ist

Alle gesteuerten Schaltstrecken der Schaltdemodulatoren D und der Schaltmodulatoren M werden gemäß Fig.2 durch die Emitter-Emitter-Strecke El-£2 je eines Doppelemitter-Transistors Γ gebildet, die jeweils durchgeschaltet sind, so lange dessen Basiskollektorstrecke B-C von einem positiven Schaltstromimpuls PS durchflossen werden. Derartige Schaltimpulse PS lassen sich in bekannter Weise über einen Impulsgeber /G von einer Referenzwechselspannung iy_re/gewünschter Phasenlage (0° oder 90°) ableiten. Sofern als Servomotor SM_r ein Gleichstrommotor verwendet wird, entfällt der Modulator M_T.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Analyse einer Wechselspannung bestimmter Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationsspannung (Ui*) für den Imaginärteil (Ui) des Wechselspannungssignals (Us) in einer die unkompensierte Restspannung (Uj=Ui-U*) des Imaginärteiles selektiv verstärkenden, elektronischen Gegenkopplungsschaltung (Di, Mi, Vi) an einem Vorverstärker (Vi) für die totale Restspannung (Us= U_r+ Ui) am Ausgang eines Additionsgliedes (UE₁) für das Wechselspannungssignal (Us) und deren Realteil (U*) erzeugt wird und daß die Kompensationsspannung (U*) zum Additionsglied (UE\) zurückgeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Realkomponente als auch die die Blindkomponente der im Verstärker (V\) verstärkten Restspannung (Us') in je einem durch von Referenzwechselspannungen U_rcr o- bzw. U_nr 90-entsprechender Phasenlagen abgeleiteten Schaltimpulsen (PS)gesteuerten Schaltdemodulator (D_rbzv/. Di) selektiv demoduliert werden und daß mindestens die demodulierte Ausgangsspannung des Blindkomponenten-Schaltdemodulators (Di) in einem durch von der betreffenden Referenzwechselspannung Urctw abgeleitete Schaltimpulse (PS) gesteuerten Schaltmodulator (M_r bzw. MJ wieder in eine entsprechende Wechselspannung (U") umgewandelt werden, die in einem Verstärker (V\) zur Kompensationsspannung (U*) verstärkt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als impulsgesteuerte Schaltstrecken in den Schaltdemodulatoren (D_n DJund Schaltmodulatoren (M_n Mi) die Emitter-1-Emitter-2-Strecken je eines Doppel-Emitter-Transistors ^dienen, welche jeweils so lange miteinander verbunden sind, als ihre Kathoden-Kollektorstrecken (BC) von einem positiven Schaltimpuls f/y durchflossen werden (F i g. 2).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3 mit einer Anzeigevorrichtung für die Größe der Blindkomponente der Eingangswechselspannung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Anzeigevorrichtung (I,) am Ausgang des Verstärkers (V\) zur Erzeugung der Kompensationsspannung (U*) der Blindkomponente (Ui) angeordnet ist.