DE2308833C3 - Schaltung zur numerischen Messung des Amplitudenverhältnisses und der relativen Phasenlage von zwei Wechselspannungen - Google Patents
Schaltung zur numerischen Messung des Amplitudenverhältnisses und der relativen Phasenlage von zwei WechselspannungenInfo
- Publication number
- DE2308833C3 DE2308833C3 DE19732308833 DE2308833A DE2308833C3 DE 2308833 C3 DE2308833 C3 DE 2308833C3 DE 19732308833 DE19732308833 DE 19732308833 DE 2308833 A DE2308833 A DE 2308833A DE 2308833 C3 DE2308833 C3 DE 2308833C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- phase
- rectifier
- circuit
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/28—Provision in measuring instruments for reference values, e.g. standard voltage, standard waveform
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
Da sich numerisch Ux und Un nur wenig unterscheiden,
kann die Gleichspannung £d angenähert als Meßgröße für den tg Λ angesehen werden (Λ = Phasenfehler
des zu prüfenden Meßwandlers).
Das an den anderen Phasengleichrichter 2 angeschlossene Meßinstrument 10 zeigt eine Spannung Ellp
an, für deren Größe gilt:
Durch die Veröffentlichung in den »IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement«,
November 1971, S. 291 if., ist eine Meßwandlerprüfeinrichtung bekanntgeworden, bei der die von einem
Normalwandler gelieferte Wechselspannung (Normalwandlerspannung) und die Differenzspannung zwischen
dieser Normalwandlerspannung und der von dem zu prüfenden Meßwandler gelieferten Wechselspannung
einer selbstabgleichenden Kompensatorschaltung zugeführt werden, die als Kompensator
einen Differenzverstärker hoher Verstärkung und Phasengleichrichter zur Erzeugung von Tür den 6s
Phasenfehler bzw. den Übersetzungsfehler des zu prüfenden Meßwandlers maßgebliche Gleichspannungen
aufweist.
Das in dem Instrument 10 angezeigte Signal kann als maßgeblich für den Übersetzungsfehler des zu
prüfenden Meßwandlers angesehen werden.
Die Ausbildung der in der Schaltung vorgesehenen elektronischen Analogrechenstufen ist in der genannten
Veröffentlichung behandelt.
Die vorstehend erörterten Verhältnisse der bekannten Schaltung und auch die Verhältnisse der erfindungsjremäßen
Schaltung werden veranschaulicht durch das Vektordiagramm gemäß F i g. 2
In F i g. 2 ist der Vektor Γ, der Vektor der Bezugsspannung. Die Richtung dieses Spannungsvektors isi
in F i \i 1 willkürlich vertikal gewählt.
Phasenmäßig zu dem Spannungsvektor U1 um der
Winkel Λ verschoben liegt der Spannungsvektor LZ2
Die geometrische Differenz dieser beiden Spannungs vektoren ist der Spannungsvektor UA. Dieser Span
nungsvektor bildet mi( der durch die Spannung U charakterisierten Richtung den Winkel
<i. Die Span nung U,, entspricht bei der bekannten Schaltung dei
Differenzspannung U1, die Spannung U1 der Normal
wandlerspannung Un.
Als Fehler F bezeichnet man bei Wandlermessungen im allgemeinen die reelle Komponente der Differenz-Spannung
U4, nämlich U4 cos u, bezogen auf die
Normalwandlerspannung entsprechend
F U ι COS a
Die imaginäre Komponente der Differenzspannung U1 ist gegeben durch Uj sin «. Die bekannte
Schaltung bildet den Tangens dieser Imaginärkomponente zu dem Vekter der Normalwandlerspannung
und erhält dadurch eine Winkelgröße Λ', die dem korrekten Winkel A nur annähernd gleich ist.
Die DT-OS 2 116 826 zeigt in F i g. 1 eine Kompensatorschaltung,
bei der an Stelle der Differenzspannung UA der Schaltung unmittelbar die Spannung U2
zugeführt wird, die in bezug auf die Spannung U1 phasenverschoben ist. Bei dieser modifizierten Schaltung
liefert das eine der vorstehend erörterten Meßinstrumente das Verhältnis der mit der Spannung L1
phasengleichen Komponente der Spannung U2 zu der Bezugsspannung U1 selbst, nämlich das Verhältnis
U, cos A'
Das andere Meßinstrument zeigt eine Gleichspannung an, die dem Verhältnis der zur Bezugsspannung
(/,senkrechten Komponente der Spannung
[Z2 zu der Spannung U1 proportional ist, nämlich eine
Spannung, die proportional ist
U-, sin A'
35
Diese Zusammenhänge sind in den Gleichungen (7) und (8) der Offenlegungsschrift wiedergegeben.
Wie man aus dem Vektordiagramm gemäß F i g. 2 sehen kann, zeigt das zweite Meßinstrument hier
ebenfalls eine Winkelfunktion des Winkels t>' an. Die
cwünschte Winkelfunktion wäre tg Λ, und tg ö würde
sich aus dem Verhältnis der zur Spannung U1 senkrechten
Komponente der Spannung U2 /u der parallel zu der Spannung U1 liegenden Komponente der
Spannung U2 ergeben. Zu beachten ist ferner, daß bei dieser Schaltung das erstgenannte Meßinstrument
nicht eine Gleichspannung anzeigt, die für den prozentualen Fehler F, beispielsweise eines Meßwandlers,
maßgeblich ist, denn diese Fchlergröße F ist gegeben durch die Beziehung
55
U \ cos A __ U2 cos A U1
U1 = U1
U1 = U1
Für gewisse Zwecke ist es nachteilig, daß eine solche Schaltung den Phasenwinkel als Winkelfunktion
mit dem Faktor J behaftet liefert und so
den Übersetzungsfehler des zu prüfenden Meßwandlers enthält.
Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil.
Eine selbstabgleichende Kompensatorschaltung zur numerischen Messung des Amplitudenverhältnisses
und der relativen Phasenlage A von zwei Wechselspannungen mit Zuführung einer phasengleichen und
einer um 90° phasenverschobenen Komponente der einen Wechselspannung an je einen von der Ausgangsspannung
einer Differenzverstärkeranordnung hohen Verstärkungsvermögens synchronisierten Phasengleichrichter
zur Erzeugung einer für das Amplitudenverhältnis bzw. die relative Phasenlage maßgeblichen
Gleichspannung und mit Multiplikatoren zur Multiplikation von Komponenten der einen
Wechselspannung mit dem Ausgangssignal des einen, der beiden Phasengleichrichter, wobei das eine Eingangssignal
der Differenzverstärkeranordnung aus der in einer Summierstufe gebildeten Summe der beiden
Komponenten der einen Wechselspannung und das andere Eingangssignal durch die andere Eingangsspannung gebildet ist, kennzeichnet sich gemäß der
Erfindung dadurch, daß der Summierstufe die eine Komponente der ersten Wechselspannung unmittelbar
und die andere über den einen Multiplikator zugeführt werden und das Ausgangssignal der Summierstufe
über einen zweiten, von dem Glerchspannungssignal des anderen Gleichrichters gesteuerten Multiplikator
je der einen Klemme von zwei Differenzverstärkern zugeführt wird, deren anderen Klemmen die andere
Wechselspannung zugeführt wird, und daß das Ausgangssignal je eines der beiden Differenzverstärker
die Synchronisierspannung für je einen der beiden vorgesehenen Phasengleichrichter bildet.
Der durch die Erfindung erreichte technische Fortschritt ist erstens dann zu sehen, daß als eine Meßgröße
im Ausgangskreis des einen Phascngleichrichtcrs eine
Spannung anfällt, die unmittelbar proportional Ig λ
ist. Ein weiterer Fortschritt der Erfindung liegt in folgendem: Es ist allgemein schwierig, ein Phasendrehglied
zu bauen, das ohne Fehler eine gewünschte Phasendrehung von 90 bewirkt. Liefert das Phasendrehglied
8 der bekannten Schaltung einen Phasenfehler >, so erscheint bei der bekannten Schaltung
dieser Phasenfehler > additiv zu dem zu messenden Phasenwinkel in der Bestimmungsgleichunf für die
Meßspannung Edq. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung
dagegen erscheint ein solcher Fehler 1 als Kosinusfunktion cosi multiplikativ in der Bestimmungsgleichung
Ej1, für den zu messenden tg A. Es
geht somit der Phasenfehler des 90-Phascndrehgliedes nur als Fehler /weiter Ordnung in die Messung
ein.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den F i g. 3 und 4 erörtert.
F i g. 3 zeigt eine Schallung, bei der der relative Phasenunterschied der beiden zu messenden Wechselspannungen
Un und U, klein ist. Es wird im folgender
die Be/ugsspannung mit Un bezeichnet, und die au diese Spannung zu beziehende Prüflingsspannun}
wird mit U, bezeichnet.
Die beiden Phasengleichrichter sind mit 1 und '. bezeichnet, wobei die Be/ugsspannung Un des Phasen
gleichrichtcrs 1 über das Phasendrehglied 8 mit eine
um 90 verschobenen Phase zugeführt wird.
E.s sind zwei Differenzverstärker 6 und 7 vorgesehen
Der Phasengleichrichter 1 wird von dem Ausgangs signal des einen Differenzverstärkers 7 und der ander
Phasengleichrichter 2 von dem Ausgangssignal dc anderen Differenzverstärkers 6 synchronisiert. De
Summierstufe 4 wird das eine Eingangssignal über de Multiplikator 3 zugeführt, in dem die um 90 ve:
schobene Komponente der Bezugsspannung Un m dem Ausgangsglcichspannungssignal Ellq der erste
Gleichrichterstufe 1 multipliziert wird.
Das andere Eingangssignal der Summierstufe 4
wird unmittelbar durch die Bezugsspannung Un gebildet.
Das Ausgangssignal der Summierstufe 4 wird einem weiteren Multiplikator 5 zugeführt, in dem
eine Multiplikation mit dem Ausgangssignal Edp erfolgt.
Das Ausgangssignal dieses Multiplikators 5 bildet das eine Eingangssignal der beiden vorgesehenen
Differenzverstärker 6, 7.
. Die von dem ersten Phasengleichrichter 1 erzeugte Gleichspannung Eiq wird dem Anzeigeinstrument 9
zugeführt, das in Anbetracht der gewählten Schaltung unmittelbar tg A anzeigt.
Das Ausgangssignal Eip des anderen Phasengleichrichters
2 wird dem Anzeigeinstrument 10 zugeführt,
das als Ausgangssignal proportional ■ x
Bei der Erfindung dagegen ist das eine Eingangssignal
der Suinmierstufe 4 unmittelbar die Bezugsspannung Un sin of, und das andere Eingangssignal
ist das Ausgangssignal des Multiplikators 3, nämlich
k γ Un sin A cos
<·>ί.
Diese beiden Spannungen addiert und in dem Multiplikator 5 mil der Ausgangsspannung , cos λ
des Gleichrichters 2 multipliziert liefert die Spannung
cos A liefert. "5
Der anderen Klemme der beiden Differenzverstärker 6 und 7 wird die Prüflingsspannung Ux zugeführt.
Zum Verständnis der erörterten Schaltungen sei zunächst auf die bekannte Schaltung zurückgegriffen.
Das Ausgangssignal der beiden Multiplikatoren 3 und 5 ist bei Benutzung der Winkelgröße A statt
<i
k - Un sin Λ cos <■</
k - (/„cos A sin i-,t,
3°
wobei k ein Proportionalitätsfaktor von der Dimension V'1 ist, so daß als Ausgangssignal für die beiden
dem Multiplikator zugeführten Spannungen eine Spannungsgröße erscheint.
Die der mit Minus bezeichneten Eingangsklemmc des Differenzverstärkers 6 zugeführte Summenspannung
ist daher
40
k Uns\n(o>i 4 ,)).
Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers ist daher gegeben:
A sin («>t + A)
[kA
~~l
^
-y Un sin (fi/ + A) - Ux sin (<ni + A) .
Setzt man daher den Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 11 als unendlich groß an, so kann
nur dann eine endliche Ausgangsspannung resultieren, wenn erfüllt ist:
k ^Un=+Ux.
Dementsprechend erhält man für die von dem Gleichrichter 1 gelieferte Gleichspannung
k ■- Un sin A cos <·>ι
U.ύην,
k' - cos A .
Aus den gleichen Gründen wie zuvor ergibt sich wegen der hohen Verslärkungsziffern der beiden
Regel verstärker 6 und 7:
k'B
-=- cos Λ Un sin uit - Ux cos Λ sin wt = 0.
ß B~
k' IL
25 und
kB kA ,, .
,, .
-- cos I) ■-- Un sin Λ cos ml — Ux sin Λ cos i-it = 0.
Ux
A =
k cos Λ
Durch Einsetzen der sich so ergebenden Amplitudenwerte A und B ergibt sich somit für die von den beiden
Gleichrichtern 1 bzw. 2 erzeugten Gleichspannungen t/>
IgA
und
= -Jf cos Λ - £-,
55 Es läßt sich auch analytisch leicht zeigen, daß ein Fehler >
des Phasendrehgliedes 8 im Ausgangssignal des Gleichrichters 1 multiplikativ als cos t sich äußert.
Handelt es sich um relative Phasenverschiebungen, die nahe bei 90' liegen, so ist die Schaltung gemäß
Fig. 4 abzuwandeln, insofern die zuvor den Multiplikator 3 durchlaufende, der Summierstufe 4 zugeführte
Eingangsspannung die nichtphasenverschobenc Komponente der Bezugsspannung Un ist.
Wie bereits eingangs ausgeführt wurde, ist bei Meßwandlerprüfungen die prozentuale Fehlergröße F
zu ermitteln, im Fall der Schaltung gemäß Fig. 3
also
U2COSA- Ux
sin A.
Entsprechend gilt fur die Ausgangsspannung des Gleichrichters 2 die Beziehung
■tp
Un
cos Λ .
Das in Fig. 3 mit 10 bezeichnete Instrument liefert aber nur die Größe =ΐ cos A.
Um diese Anzeige in eine unmittelbare Anzeige des prozentualen Fehlers F umzuwandeln, kann einfacherweise
dem Meßinstrument 10 ein als Summierstufe geschalteter Operationsverstärker vorgeschaltet werden,
dem eingangsseitig außer der Spannung (* cos
<i die Spannung 1 zugeführt wird.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung, bei der das Meßinstrument 10 das Verhältnis -jj- cos Λ liefert, ist
indessen unmittelbar verwendungsfähig zur Messung von verlustbehafteten Kondensatoren durch Vergleich
mit Normalkondensatoren. Bei einer derartigen Schaltung wird die Normalspannung Un von dem Zwischen
punkt eines kapazitiven Spannungsteilers abgeleitet,
der aus einem Normalkondensator und einem ersten Brückenwiderstand gebildet ist. Die Vergleichsspannung
Ux wird von einem parallelgeschalteten kapazitiven
Spannungsteiler abgegriffen, der aus dem zu prüfenden Kondensator und dem vierten Brückenwiderstand
besteht.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Selbstabgleichende Kompensatorschaltung zur
numerischen Messung des Amplituden Verhältnisses und der relativen Phasenlage δ von zwei Wechselspannungen
mit Zuführung einer phasengleichen und einer um 90° phasenverschobenen Komponente
der einen Wechselspannung an je einen von der Ausgangsspannung einer Differenzverstärkeranordnung
hohen Verstärkungsvermögens synchronisierten Phasengleichrichter zur Erzeugung einer fur das Amplitudenverhältnis bzw. die relative
Phasenlage maßgeblichen Gleichspannung und mit Multiplikatoren zur Multiplikation von Kornponenten
der einen Wechselspannung ait dem Ausgangssignal des einen der beiden Phasengleichrichter,
wobei das eine Eingangssignal der Differenzverstärkeranordnung aus der in einer Summierstufe gebildeten Summe der beiden Kornponenten
der einen Wechselspannung und das andere Eingangssignal durch die andere Eingangsspannung gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Summierstufe (4) die eine Komponente der ersten Wechselspannung unmittelbar
und die andere über den einen Multiplikator (3) zugeführt werden und das Ausgangs-
, signal der Summierstufe (4) über einen zweiten, von dem Gleichspannungssignal des anderen
Gleichrichters (2) gesteuerten Multiplikator (5) jeder einen Klemme von zwei Differenzverstärkern
(6,7) zugeführt wird, deren anderen Klemmen die andere Wechselspannung zugeführt wird, und
daß das Ausgangssignal je eines der beiden Differenzverstärker die Synchronisierspannung für
je einen der beiden vorgesehenen Phasengleichrichter (1. 2) bildet.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden 90° umeinander verschobenen
Komponenten von der als Bezugsspannung dienenden Wechselspannung abgeleitet werden.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Summierstufe (4) unmittelbar
zugeleitete Komponente die nichtphasenverschobene Komponente der Bezugsspannung ist.
Eine derartige Schaltung ist schematisch in Fig. 1
wiedergegeben. Die von dem Normalwandler abgeleitete Normalwandlerspannung Un wird dem einen
Phasengleichrichter 2 unmittelbar und dem anderen Phasengleichrichter 1 über ein die Phase um 90°
drehendes Phasendrehglied 8 zugeleitet. Die Ausgangsspannung
des Differenzverstärkers 6 dient als Synchronisierspannung fü. die beiden Phasengldchrichterl
und 2. Die dem Phasendrehglied 8 entnommene Ausgangsspannung wird in einem Multiplikator
3 mit dem Ausgangssignal des diesem Zweig zugeordneten Phasengleichrichters 1 multipliziert, und
ebenso wird die dem anderen Phasengleichrichter 2 zugeführte, unmittelbar von der Sekundärspannung Un
des Normalwandlers abgeleitete Normalwandlerspannung in einem zweiten Multiplikators mit der von
dem Phasengleichrichter 2 des zugeordneten Teils der Schaltung erzeugten Gleichspannung multipliziert,
und die Ausgangsspannungen dieser beiden Multiplikatoren 3 und 5 werden in einer Summierstufe 4
addiert. Das Ausgangssignal dieser Summierstufe 4 bildet das eine Eingangssignal des Differenzverstätkers
6 dessen anderes Eingangssignal durch die Differenzspannung Ux der Sekundärspannung T7 des
zu prüfenden Meßwandlers und der Sekundarspannung U5- des Normalwandlers gebildet wird.
Das an den Phasengleichrichter 1 angeschlossene Meßinstrument 9 zeigt eine Gleichspannung Edq an,
deren Größe ist:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732308833 DE2308833C3 (de) | 1973-02-22 | 1973-02-22 | Schaltung zur numerischen Messung des Amplitudenverhältnisses und der relativen Phasenlage von zwei Wechselspannungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732308833 DE2308833C3 (de) | 1973-02-22 | 1973-02-22 | Schaltung zur numerischen Messung des Amplitudenverhältnisses und der relativen Phasenlage von zwei Wechselspannungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2308833A1 DE2308833A1 (de) | 1974-09-19 |
DE2308833B2 DE2308833B2 (de) | 1974-12-19 |
DE2308833C3 true DE2308833C3 (de) | 1975-07-31 |
Family
ID=5872769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732308833 Expired DE2308833C3 (de) | 1973-02-22 | 1973-02-22 | Schaltung zur numerischen Messung des Amplitudenverhältnisses und der relativen Phasenlage von zwei Wechselspannungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2308833C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3338159B2 (ja) * | 1994-02-10 | 2002-10-28 | 三菱電機株式会社 | 振幅・位相検出装置 |
-
1973
- 1973-02-22 DE DE19732308833 patent/DE2308833C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2308833A1 (de) | 1974-09-19 |
DE2308833B2 (de) | 1974-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2715842C2 (de) | Verfahren zur Impedanzmessung | |
DE3413849C2 (de) | Kapazitäts-Meßgerät | |
DE2917237C2 (de) | ||
DE2633476C2 (de) | ||
DE3831659A1 (de) | Einschaltung zum eichen eines ohmmeters | |
DE2308833C3 (de) | Schaltung zur numerischen Messung des Amplitudenverhältnisses und der relativen Phasenlage von zwei Wechselspannungen | |
DE1791027C3 (de) | Verfahren zum Orten eines Fehlers einer elektrischen Leitung | |
DE3642495C2 (de) | ||
DE2403591C2 (de) | Selbstabgleichende digitale Kompensations-Meßschaltung | |
DE2042687C3 (de) | Leistungsfrequenzwandleranordnung insbesondere zur Prüfung von Elektrizitätszahlern | |
DE2430134A1 (de) | Messwandlerpruefeinrichtung | |
DE68908740T2 (de) | Versorgungsschaltung für eine Hallsonden-Multiplizierungsschaltung. | |
DE2437414C3 (de) | Meßbrücke zur Messung der Kapazität und des Verlustfaktors von elektrischen Wechselspannungskondensatoren | |
DE2643460C3 (de) | Schaltungsanordnung zum Messen von Strömen oder Spannungen | |
DE2721585C3 (de) | Digital anzeigendes Präzisionsthermometer | |
DE2024012C3 (de) | Vorrichtung zur Fehlerortung an Leitungen bzw. Kabeln mittels Impulsortung | |
DE838785C (de) | Integrierendes Wechselstrom-Gleichstromvergleichsgeraet | |
DE2416330C2 (de) | Mit Gleichstrom eichbares statisches Meßgerät | |
DE2742994C2 (de) | Wechselstrommeßbriicke | |
CH663477A5 (de) | Verfahren zur schnellen ermittlung des wertes einer wechselstromleistung oder einer wechselstromverbrauchsenergie. | |
DE1766559C2 (de) | Phasenkunstschaltung für technische Leistungsmesser | |
DE2522631C3 (de) | Selbstabgleichende Meßschaltung für Wechselstromgrößen | |
DE2411533B1 (de) | Selbstabgleichende MeBschaltung für Wechselstromgrößen, insbesondere für die Zwecke der Prüfung von Spannungs- und Stromwandlern | |
DE2704764B1 (de) | Schaltungsanordnung zur Ermittlung der einem Drehstromverbraucher zugefuehrten Grundschwingungswirkleistung | |
DE2437414B2 (de) | Messbruecke zur messung der kapazitaet und des verlustfaktors von elektrischen wechselspannungskondensatoren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |